Аминокислоты

Многие слышали про аминокислоты, кто-то помнит про них еще со школьных уроков химии, а иные знают, что аминки покупают спортсмены. Какие бывают аминокислоты, зачем они вообще нужны и что с ними делать – разбираемся по-простому, без занудства.

Что такое аминокислоты?

Говоря простыми словами, аминокислоты – это строительные кирпичики для белка. Из белков, как мы знаем, состоит чуть более чем весь наш организм. В общей массе тела на них приходится 20 %. Но учитывая, что остальные 80 % – это практически целиком вода, можно сказать, что белки и аминокислоты составляют основу всех твердых и мягких тканей – мышц, костей, кожи и т.д.

Каковы свойства аминокислот?

Аминокислоты – это довольно сложные вещества, состоящие из атомов углерода, соединенных в цепочки разной длины и формы, а также нанизанных на них других атомов (кислорода, водорода, азота и т.д.). Их главной фишкой является наличие двух устойчивых групп атомов, одна из которых проявляет кислотные свойства (карбоксильная группа –COOH), а другая – щелочные, или основные (аминогруппа –NH2).

Эту химическую штуку проще понять, если уподобить аминокислоту двухголовому дракону, одна голова которого дышит кислотой, а другая пыхает щелочью. Различаются эти змеюки по большей части только хвостом, который может иметь разную длину, быть раздвоенным или загнутым в колечки.

Свойства аминокислот зависят как раз от того, какой длины у них хвост, а главное – в какую сторону смотрят и насколько голодны головы в конкретном случае. Благодаря этому аминки взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами, образуя всякие соли и множество в разной степени интересных веществ.

Несмотря на сущностное сходство, аминокислоты очень отличаются друг от друга – одни на вкус сладковатые, другие – горькие. Одни хорошо растворимы в воде, другие – не очень. Одни перерабатываются в мышцах, другие – в печени, и т.д.

Реакции аминокислот протекают с участием различных ферментов, позволяющих делать просто чудесные вещи – отрубать кислотную голову (декарбоксилирование) или щелочную (дезаминирование), передавать ее другим соединениям (трансаминирование), поглощать или выделять аммиак (токсичный продукт обмена веществ) и много чего еще, иногда по нескольку раз туда и обратно.

Например, глютаминовая кислота (или глютамат) может запросто удалять аммиак, выделяющийся при напряженной работе мышц, мозга или печени. Поглощая аммиак, глютамат превращается в глютамин (другая аминокислота), который легко проникает через клеточные мембраны и транспортируется в почки или кишечник, где отдает припрятанный аммиак, превращаясь обратно в глютамат. Дальше глютамат может снова поехать в мышцы, печень или мозг за новой порцией отравы, а выброшенный аммиак может спокойно покинуть организм с мочой или фекалиями и удобрить почву.

И таких реакций и операций аминокислоты могут проворачивать по сотню раз на дню, защищая наше спортивное тело от переутомления и прочих опасностей.

Аминокислоты в составе белков

Для понимания роли аминокислот необходимо знать еще одну их хитрую особенность: если кислотная голова одной зверюги сцепится со щелочной головой другой – возникает то, что химики называют пептидной связью, и образуется полипептидная вереница, которая, собственно говоря, и является белком. В зависимости от того, какие аминокислоты в каком порядке сцепились друг с другом, образуется тот или другой белок. Разновидностей белков существует тьма-тьмущая. Они бывают как небольшие, так и очень длинные, включающие сотни и тысячи сцепленных аминокислот.

Кстати, белки являются настоящими природными полимерами. Каждый из них обладает точно заданными свойствами. Их искусственным аналогом являются нейлон и капрон, образованные точно таким же образом, только из других элементов.

Но самое интересное, что для образования всей неисчислимой толпы белков живым организмам достаточно всего 20 типов аминокислот. Эти двадцать аминок называют протеиногенными. Кроме них, существуют и другие (около 500), но их роль почти незаметна – они либо являются результатом распада основных, либо промежуточными продуктами, возникающими ненадолго в процессе создания нужных.

Постоянство свойств белков, продуцируемых любым организмом ежедневно крупнооптовыми партиями по много миллионов штук, обусловлена наличием четких программ, по которым они создаются – РНК. Это своего рода чертежи, определяющие порядок соединения аминокислот в белки.

Какие типы аминокислот существуют?

Принимая за основу тот или иной признак, химики делят все многообразие аминок на разные группы. Наиболее интересны с практической точки зрения 2 классификации:

• по наличию раздвоения хвоста в формулах аминокислот – на излюбленные спортсменами всего мира BCAA (аминокислоты с раздвоенной углеродной цепью) и все остальные;
• и по возможности самостоятельного синтеза аминокислот организмом внутри себя – на заменимые и незаменимые.

Про BCAA поговорим чуть ниже, а сейчас рассмотрим заменимые и незаменимые аминокислоты, а также условно-заменимые. Разница между ними, как уже можно догадаться, состоит в том, что заменимые организм может заменить, т.е. сделать их сам из других, которые есть в наличии. А незаменимые (простите за еще один каламбур) заменить нечем – т.е. если с пищей не подвезли очередную партию, то организм будет страдать, кукситься и плакать, но сделать не сможет ничего, будет ждать следующей доставки. А стройка мышц, кожи и чего-то не менее ценного будет на это время приостановлена.

Заменимые аминокислоты

Как мы только что выяснили, заменимые аминокислоты – это те, что организм может создать сам из подручных материалов. Их всего 8:

• глицин – всем папам и мамам знаком как лекарство, успокаивающее малыша, улучшающее мозговую деятельность и снимающее избыточный тонус мышц;
• глютамин – не только обезвреживает аммиак, но и превращается в энергию для мышц и мозга, требуется для иммунной системы и кормления полезной кишечной микрофлоры;
• глютаминовая кислота (глютамат) является важным передатчиком нервных импульсов, возбуждающих мозг, а его соль (глютамат натрия) хитрые китайцы используют для придания соевым продуктам характерного мясного вкуса;
• аланин легко превращается в глюкозу, поэтому важен для хорошего питания мышц и других полезных органов, но его не надо путать с бета-аланином, применяемым спортсменами;
• аспарагин тоже, как ни странно, умеет великолепно обезвреживать аммиак, превращаясь в аспарагиновую кислоту и обратно, и тоже передает очень важные нервные импульсы, управляющие работой мозга;
• аспарагиновая кислота, кроме утилизации отходов важна тем, что ее соли лечат сердечнососудистые заболевания;
• пролин нужен для построения коллагена, белка прочности кожи и сухожилий, без него кожа станет дряблой, а мышцы будут так и норовить подстроить вам разрыв связок;
• серин является главным компонентом многих ферментов, помогает снабжать клетки кислородом, а также легко превращается в другие аминокислоты.

Все эти аминокислоты весьма распространены, организм не только успешно создает их из других (тоже имеющихся в избытке) компонентов, но и в больших количествах получает из пищи. Интересно, что для тех из них, кто участвует в работе мозга, предусмотрены механизмы обратной проницаемости, позволяющие легко выводить их избыток из мозга.

Этот мудрый орган защищает т.н. ГЭБ (гематоэнцефалический барьер) – т.е. он пропускает кислород, глюкозу и другие полезные вещества, доставляемые кровью, но не пропускает всякую гадость, которая способна помешать мозгу напряженно думать. Так вот, такие важные для мозга аминки как глицин или глютамат, не могут пройти через этот барьер. Пограничная служба ГЭБ не пропускает их в мозг. А вот оттуда в другие органы – всегда пожалуйста. Откуда же берутся эти аминки в мозге, если они могут только выехать оттуда, а туда въехать не имеют права? А их в достатке создают сами нервные клетки. А лишние выгоняют наружу. Т.е. можно предположить, что избыток этих аминокислот для мозга опаснее, чем недостаток. Но так или иначе, а недостатка в них мозг обычно не испытывает, благодаря легкому синтезу заменимых аминокислот в любой части тела.

Незаменимые аминокислоты

Эти аминки настолько важны, что полноценность пищевого белка оценивается по их содержанию. Ну например. В коллагене очень мало BCAA. Скажем, валина в 2,5 раза меньше, чем в практически эталонном белке молочной сыворотки, а лейцина и изолейцина почти в 5 раз меньше. Это значит, что для того, чтобы из этого белка получить самые важные аминокислоты, его надо съесть в 5 раз больше, чем отличного сывороточного, яичного или мясного. Т.е. вместо порции протеинового коктейля, двух сочных стейков или яичницы из 6 яиц пришлось бы скушать полведра желе или холодца. От такого кому угодно поплохеет.

Итак, давайте посмотрим, какие аминокислоты самые незаменимые:

• лейцин – самый важный из BCAA, стимулирует синтез белка в мышцах, подавляет разрушение мышечных клеток, короче для спортсмена просто бомба;
• изолейцин – делает примерно то же, что и лейцин, но послабее, а кроме того превращается в глюкозу, строит гемоглобин, снижает выработку серотонина;
• валин – помогает лейцину строить мышцы, улучшает координацию движений, помогает меньше страдать от жары, холода и боли, защищает нервные клетки;
• лизин – очень сильно нужен для создания коллагена и эластина, основных белков кожи, помогает усваивать кальций, защищает сосуды от холестерина, борется с вирусными инфекциями;
• метионин – действует решительно на все в организме, широко применяется для лечения больной печени, а также заболеваний желудка и кишечника;
• треонин – отвечает не только за создание всех белков, но и за прочность костей и зубов, поддерживает иммунитет, печень, сердце и сосуды, нервную систему, а косвенно (через превращение в серин и глицин) – еще и красивую кожу;
• фенилаланин – в структуре белков отвечает за их способность закручиваться в длинные спирали типа пружинки, т.е. за упругость волокон коллагена, эластина и других белков, а кроме того, может превращаться в дофамин – гормон удовольствия, являющийся ключом в развитии интереса к жизни;
• триптофан – кроме строительства всех белков, требуется еще для синтеза серотонина («гормона счастья»), снижающего чувствительность к боли и превращающегося в мелатонин – гормон сна.

Так получилось, что незаменимыми аминокислотами более богата животная пища, хотя в растительной еде они тоже присутствуют. Отсюда вегетарианцы делают странный вывод: мол, корова ест только траву, а глядите, сколько в ней мяса и сколько она дает молока. При этом вегетарианцы предпочитают не смотреть на то, что для образования такого количества молока корова жует траву круглые сутки, не останавливаясь даже на перекуры, да и спортсмен из нее, мягко говоря, не самый сильный.

Итак, незаменимые аминокислоты организм сам создавать не может. Вообще. Их приходится получать из пищи. Причем желательно из той, где их достаточное количество. В эталонном белке по заверениям врачей должно содержаться не менее 36 % незаменимых аминокислот (в сумме). Растительные белки едва-едва дотягивают до этого показателя – в них имеется от 20 до 37 % незаменимых аминокислот. В животных – от 40 до 50 %. Только соя подходит вплотную к животным продуктам, почти соответствуя им по аминокислотному составу, а по содержанию белка в продукте даже превосходя – до 35 % белка в бобах, против 18-21 % у мяса. Единственный недостаток соевого белка – в нем маловато таких незаменимых аминокислот белка как метионин и фенилаланин.

Условно- и частично-заменимые аминокислоты

Среди 20 аминок, нужных для построения белков есть 4 таких, которые нельзя назвать незаменимыми, потому что либо они могут синтезироваться из других у нас в организме, либо их недостаток организм может компенсировать другими. И к заменимым их тоже отнести с чистой совестью не получится, потому что для их синтеза требуются другие незаменимые аминокислоты. Эти отщепенцы:

• цистеин – необходим для синтеза кератинов, главных белков волос и ногтей, а также кожи, также строит ферменты, помогает выводить шлаки и продлевает молодость, защищая оболочки клеток от повреждений, он вообще-то строится из серина, имеющегося в избытке, но кроме того, цистеину нужна сера, которую ему дает метионин – совершенно незаменимая аминокислота;
• тирозин – является главным в синтезе ферментов, обеспечивающих протекание обменных процессов, также способен превращаться в различные гормоны (тироксин, трийодтиронин, дофамин, адреналин и др.), он синтезируется из незаменимого фенилаланина, поэтому тоже относится к условно-заменимым аминокислотам;
• аргинин – любимый культуристами донатор азота, обеспечивающий пампинг мышц на тренировке, он регулирует тонус сосудов, свертываемость крови, питание кислородом всех органов, выводит аммиак, стимулирует рост детей и т.д., но проблема в том, что как раз у детей (а кроме них еще у стариков) образование собственного аргинина идет слишком медленно, не покрывая потребности организма;
• гистидин – его наш организм вырабатывает настолько мало, что его тоже можно отнести к частично заменимым аминокислотам, а ведь он очень нужен детям для роста и формирования нервной системы; гистидин также является сырьем для образования гемоглобина (переносящего кислород) и гистамина – воспалительного агента, сигнализирующего иммунной защите о проникновении опасных микробов или о повреждении участков тканей.

Когда все идет хорошо, в организм поступает достаточно сырья, то недостатка в последних 4-х аминках не ощущается. Но мы знаем, что сплошь и рядом судьба подкидывает нам проблемы, которые аккуратно булькнут по ложечке дегтя в каждую нашу бочку меда. Так что лучше всегда держать в организме хороший запас аминокислот на черный день, регулярно подпитывая его полноценной пищей и аминокислотными добавками.

Роль аминокислот в организме

В принципе, из рассказанного уже понятно, зачем организму нужны аминокислоты. Вкратце резюмируем то, что мы узнали.

1. Самая важная функция аминокислот – это их роль в строительстве белков. А белки – это не только мышцы или сухожилия и кожа, но еще и ферменты, гормоны, транспортеры (т.е. повара, полицейские и таксисты). Причем для любого белка нужны все 20 видов аминокислот, но некоторых нужно больше чем других. А при недостатке хотя бы одной вся стройка встанет с самыми неприятными последствиями – деградация мышц, старение кожи, падение иммунитета, нервные нарушения и т.д.
2. Еще одна важнейшая роль – это участие в различных мозговых процессах свободных аминокислот, т.е. тех, что не вошли в состав белков (глютамат, глицин и т.д.). Эти аминокислоты мозг использует в качестве почтальонов и курьеров – они передают разные сообщения соответствующим участкам центральной нервной системы. Например, проснуться, начать уже бодро реагировать на приближающуюся опасность, или наоборот, умолкнуть и успокоиться.
3. Наконец, свободные аминокислоты служат источником энергии для различных тканей, перерабатываясь в глюкозу, выводят токсичные продукты работы клеток (аммиак и др.), превращаются в разные вещества, активно участвующие в работе организма (например, в креатин или гистамин), активизируют разные процессы (например, синтез белка в мышечных клетках, или окисление жиров) либо напротив, подавляют деятельность каких-то веществ (например, стрессового гормона кортизола).

Молекулы аминокислоты так удачно устроены, что они могут действовать и самостоятельно, и превращаться в другие вещества, и связываться в комплексы любого размера, выполняя в нашем теле множество функций.

Для чего аминокислоты включают в состав спортивного питания?

Для спорта самыми важными являются строительные функции аминокислот: синтез белков и других важных веществ (креатин), функция регуляции нервной деятельности, способность стимулировать полезные для спортивных занятий процессы (рост мышц, выделение анаболических гормонов, защита нервной системы от перенапряжения) или угнетать опасные (разрушение мышечных белков, отложение жиров в сосудах и жировой ткани).

В состав спортивного питания входят не только протеиногенные аминокислоты, но и другие, например, бета-аланин, цитруллин, агматин, ГАМК, D-аспарагиновая кислота и др. Однако, самой популярной являются BCAA – аминокислоты с разветвлениями молекулярной цепи.

В эту группу входят 3 протеиногенные незаменимые аминокислоты – лейцин, изолейцин и валин. Для роста мышц эта добавка является едва ли не самой эффективной, соперничая с протеином. Именно эти аминки не просто являются сырьем для строительства мышечных белков, но и напрямую стимулируют синтез белка в мускулах через механизм mTOR, а также подавляют действие кортизола (гормона стресса, разрушающего натруженные мышцы). Этот аминокислотный комплекс имеет хорошо доказанную эффективность и проверен многими поколениями спортсменов.

Бета-аланин и глютамин помогают спортсменам восстанавливаться. Первый из них увеличивает количество запасенного в мышцах карнозина, нейтрализующего молочную кислоту, выделяемую в процессе работы мышц – т.е. он и продлевает время эффективной работы, повышая силу и выносливость, и уменьшает повреждение мышц, сокращая период восстановления. А глютамин не только является сырьем для образования белков, но и стимулирует регенерацию мышечной ткани, а также укрепляет иммунную систему, слабеющую от напряженных тренировок.

ГАМК – тормозящий нейромедиатор, аминокислота, помогающая мозгу успокоиться, расслабиться и отдохнуть, спасающая от нервного перенапряжения и бессонницы, стимулирующая секрецию гормона роста.

5-гидрокситриптофан (5-HTP) подобен ГАМК. Он вырабатывается в организме из триптофана и обеспечивает секрецию серотонина и мелатонина – гормонов, успокаивающих, приносящих удовлетворение и помогающих уснуть. Но для многих важнее то, что 5-гидрокситриптофан подавляет аппетит, помогая меньше есть и успешнее бороться с лишним весом.

D-аспарагиновая кислота (DAA, D-аспартат) регулирует выработку тестостерона, главного мужского анаболического гормона, обеспечивающего работоспособность, выносливость, хороший рост мышц и активную жизненную позицию.

Цитруллин, агматин, аргинин – донаторы азота, различающиеся по свойствам. Из них только аргинин может входить в состав белков. Цитруллин является его предшественником, а агматин, напротив, результатом переработки аргинина. Эти аминки отвечают за пампинг – ощущения наполнения работающих мышц кровью. Повышение объема крови, прокачиваемой через мышцы, помимо чисто субъективного удовольствия, улучшает снабжение клеток кислородом и питательными веществами, ускоряет выведение вредных отходов работы, т.е. просто-напросто повышает эффективность их работы. Агматин при этом обладает еще и ноотропными свойствами, т.е. улучшает работу мозга.

Добавки с аминокислотами в спортивном питании помимо основной функции играют еще одну важную роль – благодаря тому, что многие из них являются продуктом микробиологического или ферментативного синтеза аминокислот, а значит, не имеют животного происхождения – подходят для вегетарианцев, помогая им успешно накачивать мышцы и сохранять хорошее здоровье, избегая при этом мясного и молочного питания.

Как выбрать аминокислоты?

Любая добавка будет эффективной при соблюдении двух условий:

1. высокого качества самой добавки,
2. имеющейся потребности в ней.

Качество аминокислот прежде всего зависит от их состава и способа производства. Необходимо следить, чтобы название точно совпадало в тем, что вам требуется. Большинство аминокислот имеют подвиды (изомеры). Химически они почти тождественны, но биологически неравноценны. Проще говоря, почти для всех аминокислот (кроме глицина) есть D-форма и L-форма. В синтезе белков участвуют только L-аминокислоты. А в некоторых других важных процессах – только D-формы. Например, в банке с BCAA должны быть только L-лейцин, L-изолейцин и L-валин. А вот в банке с DAA должна быть именно D-аспарагиновая кислота. Потому что именно она стимулирует выработку тестостерона, а L-аспарагиновая кислота (входящая в состав белков) таким свойством не обладает.

При химическом синтезе аминокислот получается обычно т.н. рацемическая смесь – в ней D-аминокислот и L-аминокислот одного наименования примерно пополам. А значит, независимо от ваших целей эффективность такой добавки будет вдвое ниже. Просто потому, что половина вещества из банки работать не будет.

Поэтому предпочтительнее аминки, произведенные микробиологическим синтезом – они дают именно ту форму аминокислот, которая нужна производителю (и вам, когда вы ее покупаете).

В случае с комплексами нужно обращать внимание на соотношение компонентов. Например, те же BCAA в природе чаще всего присутствуют в соотношении 2:1:1 (т.е. 2 части лейцина плюс 1 часть изолейцина и 1 часть валина). Так в большинстве природных белков. Но учитывая, что лейцин считается более эффективным, производители часто выпускают бцашки с увеличенным количеством лейцина – т.е. с составом 4:1:1 и даже 8:1:1. Они намного дороже, а эффективность их под вопросом.

И самое главное – эффективность аминок обычно прямо пропорциональна их недостатку в организме. Проще говоря, они лучше всего работают там, где их не хватает. Если ваш организм получает в избытке, например, BCAA из белка обычной еды, то дополнительный прием добавки даст заметно меньший эффект. Хотя с непротиногенными аминокислотами этот принцип не всегда работает.

И конечно, самое главное выбирать те аминки, которые имеют действие, нужное вам. BCAA помогают растить мышцы, или сохранять их при сушке и похудении. ГАМК помогает лучше спать, а DAA поддерживает секрецию тестостерона. Пить аминокислоты просто потому что «друг пил, ему помогло» нельзя. В лучшем случае вы просто зря потратите деньги. В худшем можно расстроить себе пищеварение.