stringtranslate.com

Незаменимая аминокислота

Незаменимая аминокислота или незаменимая аминокислота — это аминокислота , которая не может быть синтезирована организмом с нуля достаточно быстро, чтобы удовлетворить его потребности, и поэтому должна поступать с пищей. Из 21 аминокислоты, общей для всех форм жизни, девять аминокислот, которые человек не может синтезировать, — это валин , изолейцин , лейцин , метионин , фенилаланин , триптофан , треонин , гистидин и лизин . [1] [2]

Шесть других аминокислот считаются условно незаменимыми в рационе человека, а это означает, что их синтез может быть ограничен при особых патофизиологических условиях, таких как недоношенность ребенка или люди с тяжелым катаболическим дистрессом. [2] Эти шесть веществ — аргинин , цистеин , глицин , глутамин , пролин и тирозин . Шесть аминокислот являются заменимыми (необязательными ) для человека, то есть они могут синтезироваться в организме в достаточных количествах. Эти шесть — аланин , аспарагиновая кислота , аспарагин , глутаминовая кислота , серин [2] и селеноцистеин ( считается 21 - й аминокислотой). Пирролизин (считающийся 22-й аминокислотой), [3] который является протеиногенным только у некоторых микроорганизмов, не используется и, следовательно, не является незаменимым для большинства организмов, включая человека.

Лимитирующая аминокислота – это незаменимая аминокислота, которая наиболее далека от удовлетворения пищевых потребностей. [4] Эта концепция важна при определении выбора, количества и количества потребляемых продуктов, потому что даже если общее количество белка и все другие незаменимые аминокислоты удовлетворены, а лимитирующая аминокислота не удовлетворена, то еда считается ограниченной по питательным свойствам. этой аминокислотой. [3]

Эссенциальность у человека

Из двадцати аминокислот, общих для всех форм жизни (не считая селеноцистеина ), человек не может синтезировать девять: гистидин , изолейцин , лейцин , лизин , метионин , фенилаланин , треонин , триптофан и валин . Кроме того, аминокислоты аргинин , цистеин , глютамин , глицин , пролин и тирозин считаются условно незаменимыми , [5] что означает, что определенные группы населения, которые не синтезируют их в достаточном количестве, например, новорожденные дети и люди с заболеваниями печени, которые не способны Чтобы синтезировать цистеин, необходимо получать одну или несколько из этих условно незаменимых аминокислот из своего рациона. [6] [7] Например, в ходе цикла мочевины синтезируется достаточно аргинина, чтобы удовлетворить потребности взрослого человека, но, возможно, не удовлетворяет потребности растущего ребенка. Аминокислоты, которые необходимо получать с пищей, называются незаменимыми аминокислотами .

(*) Пирролизин , иногда называемый «22-й аминокислотой», не используется организмом человека. [10]

Эукариоты могут синтезировать некоторые аминокислоты из других субстратов . Следовательно, только часть аминокислот, используемых в синтезе белка, являются незаменимыми питательными веществами .

Из промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты и других путей.

Заменимые аминокислоты вырабатываются в организме. Пути синтеза заменимых аминокислот происходят от основных метаболических путей. Глутаматдегидрогеназа катализирует восстановительное аминирование α-кетоглутарата до глутамата . Реакция переаминирования происходит при синтезе большинства аминокислот. На этом этапе устанавливается хиральность аминокислоты. Аланин и аспартат синтезируются путем переаминирования пирувата и оксалоацетата соответственно. Глутамин синтезируется из NH 4+ и глутамата, аналогично синтезируется аспарагин . Пролин и аргинин являются производными глутамата. Серин , образующийся из 3-фосфоглицерата , образующегося в результате гликолиза , является предшественником глицина и цистеина . Тирозин синтезируется путем гидроксилирования фенилаланина , который является незаменимой аминокислотой.

Рекомендуемая суточная доза

Оценка суточной потребности в незаменимых аминокислотах оказалась сложной задачей; эти цифры претерпели значительный пересмотр за последние 20 лет. В следующей таблице перечислены рекомендуемые суточные количества незаменимых аминокислот, используемые в настоящее время для взрослых людей (если не указано иное), а также их стандартные однобуквенные сокращения.

Рекомендуемая суточная норма для детей в возрасте трех лет и старше на 10–20 % выше, чем у взрослых, а для младенцев в первый год жизни она может быть на 150 % выше. Цистеин (или серосодержащие аминокислоты), тирозин (или ароматические аминокислоты) и аргинин всегда необходимы младенцам и растущим детям. [11] [14] Метионин и цистеин сгруппированы вместе, потому что один из них может быть синтезирован из другого с использованием фермента метионин- S -метилтрансферазы и катализатора метионинсинтазы . [15] Фенилаланин и тирозин сгруппированы вместе, потому что один из них может быть синтезирован из другого с помощью фермента фенилаланин/тирозин-аммиаклиаза . [16]


Потребность в аминокислотах и ​​содержание аминокислот в пище

Исторически потребности в аминокислотах определялись путем расчета баланса между потреблением азота с пищей и азотом, выделяемым с жидкими и твердыми отходами, поскольку белки представляют собой наибольшее содержание азота в организме. Положительный баланс возникает, когда азота потребляется больше, чем выводится, что указывает на то, что часть азота используется организмом для построения белков. Отрицательный азотистый баланс возникает, когда азота выделяется больше, чем потребляется, что указывает на то, что организму его недостаточно для поддержания здоровья. Аспирантов Университета Иллинойса кормили искусственной пищей, чтобы был слегка положительный баланс азота. Затем одну аминокислоту опускали и записывали азотистый баланс. Если положительный баланс сохранялся, то эта аминокислота считалась несущественной. Если возникал отрицательный баланс, то эта аминокислота медленно восстанавливалась до тех пор, пока не стабилизировался слегка положительный баланс азота и не регистрировалось минимальное количество. [17] [18]

Аналогичный метод использовался для определения содержания белка в пищевых продуктах. Испытуемым давали диету, не содержащую белка, и регистрировали потери азота. В течение первой недели и более происходит быстрая потеря лабильных белков. Как только потери азота стабилизируются, этот базовый уровень определяется как минимум, необходимый для технического обслуживания. Затем испытуемым давали отмеренное количество тестируемой пищи. Разница между содержанием азота в этой пище и потерями азота выше исходного уровня представляла собой количество, которое организм сохранял для восстановления белков. Количество удерживаемого азота, разделенное на общее потребление азота, называется чистым использованием белка . Количество удерживаемого азота, разделенное на (потребление азота минус потери азота выше базового уровня), называется биологической ценностью и обычно выражается в процентах. [18]

Современные методы используют ионообменную хроматографию для определения фактического содержания аминокислот в пищевых продуктах. Министерство сельского хозяйства США использовало этот метод в своих лабораториях для определения содержания 7793 продуктов питания в 28 категориях. Министерство сельского хозяйства США опубликовало окончательную версию базы данных для общественности в 2018 году. [19]

Ограничивающая аминокислота зависит от потребностей человека, и в настоящее время существует два набора потребностей человека из авторитетных источников: один опубликован ВОЗ [11] , а другой опубликован Министерством сельского хозяйства США . [12]

Качество белка

Были предприняты различные попытки выразить «качество» или «ценность» различных видов белка. Измерения включают биологическую ценность , чистое использование белка , коэффициент эффективности белка , аминокислотный показатель с поправкой на усвояемость белка и концепцию полноценных белков . Эти концепции важны в животноводстве , поскольку относительный недостаток одной или нескольких незаменимых аминокислот в кормах для животных будет иметь ограничивающее воздействие на рост и, следовательно, на коэффициент конверсии корма . Таким образом, различные корма можно скармливать в сочетании для увеличения чистого использования белка, или в корм можно добавлять добавку отдельной аминокислоты (метионин, лизин, треонин или триптофан).

Белок на калорию

Содержание белка в продуктах питания часто измеряется в белке на порцию, а не в белке на калорию. Например, Министерство сельского хозяйства США указывает 6 граммов белка на большое цельное яйцо (50-граммовая порция), а не 84 мг белка на калорию (всего 71 калория). [20] Для сравнения, в порции сырой брокколи (100 грамм) содержится 2,8 грамма белка, или 82 мг белка на калорию (всего 34 калории), или дневная норма 47,67 г белка после употребления 1690 г сырой брокколи. брокколи в день по 574 кал. [21] Яйцо содержит 12,5 г белка на 100 г, но на 4 мг больше белка на калорию, или дневная норма белка после 381 г яйца, что составляет 545 кал. [22] Соотношение незаменимых аминокислот (качество белка) не принимается во внимание: на самом деле нужно съедать более 3 кг брокколи в день, чтобы иметь здоровый белковый профиль, и почти 6 кг, чтобы получить достаточное количество калорий. . [21] Взрослым людям рекомендуется получать от 10 до 35% от 2000 калорий в день в виде белка. [23]

Полноценные белки у животных, кроме человека

Ученым было известно с начала 20-го века, что крысы не могли выжить на диете, единственным источником белка которой был зеин , получаемый из кукурузы (кукурузы), но выздоравливали, если их кормили казеином из коровьего молока. Это привело Уильяма Камминга Роуза к открытию незаменимой аминокислоты треонина . [24] Путем манипуляций с рационом грызунов Роуз смог показать, что крысам необходимы десять аминокислот: лизин , триптофан , гистидин , фенилаланин , лейцин , изолейцин , метионин , валин и аргинин , в дополнение к треонину. Более поздняя работа Роуза показала, что восемь аминокислот необходимы для взрослого человека, а гистидин также необходим для младенцев. Долгосрочные исследования показали, что гистидин также необходим для взрослых людей. [25]

Взаимозаменяемость

Различие между незаменимыми и заменимыми аминокислотами несколько неясно, поскольку одни аминокислоты могут быть получены из других. Серосодержащие аминокислоты, метионин и гомоцистеин , могут превращаться друг в друга, но ни одна из них не может синтезироваться de novo в организме человека. Аналогично, цистеин может быть получен из гомоцистеина, но не может быть синтезирован сам по себе. Поэтому для удобства серосодержащие аминокислоты иногда рассматривают как единый пул питательно эквивалентных аминокислот, как и пару ароматических аминокислот фенилаланин и тирозин . Аналогично аргинин , орнитин и цитруллин , которые взаимопревращаются в цикле мочевины , считаются одной группой. [ нужна цитата ]

Последствия дефицита

Если одна из незаменимых аминокислот недоступна в необходимых количествах, синтез белка будет ингибироваться независимо от доступности других аминокислот. [2] Было показано, что дефицит белка влияет на все органы тела и многие его системы, например, влияет на развитие мозга у младенцев и детей раннего возраста; подавление поддержания иммунной системы, повышение риска заражения; влияя на функцию и проницаемость слизистой оболочки кишечника , тем самым снижая абсорбцию и повышая уязвимость к системным заболеваниям ; и влияние на функцию почек. [2] Физические признаки дефицита белка включают отеки , задержку развития у младенцев и детей, плохую мускулатуру, тусклую кожу, тонкие и ломкие волосы. Биохимические изменения, отражающие дефицит белка, включают низкий уровень сывороточного альбумина и трансферрина в сыворотке . [2]

Аминокислоты, необходимые в рационе человека, были установлены в серии экспериментов под руководством Уильяма Камминга Роуза . В экспериментах использовались элементарные диеты для здоровых аспирантов мужского пола. Эти диеты состояли из кукурузного крахмала , сахарозы , молочного жира без белка, кукурузного масла , неорганических солей, известных витаминов , больших коричневых «конфет» из экстракта печени, приправленных мятным маслом (для снабжения неизвестными витаминами), и смесей высокоочищенных витаминов. отдельные аминокислоты. Основным показателем результата был азотистый баланс . Роуз отметил, что симптомы нервозности, утомления и головокружения наблюдались в большей или меньшей степени всякий раз, когда люди были лишены незаменимой аминокислоты. [17]

Дефицит незаменимых аминокислот следует отличать от белково-энергетической недостаточности , которая может проявляться в виде маразма или квашиоркора . Квашиоркор когда-то приписывали дефициту чистого белка у людей, которые потребляли достаточно калорий («синдром сахарного ребенка»). Однако эта теория была поставлена ​​​​под сомнение в результате обнаружения того, что нет никакой разницы в диете детей, у которых развивается маразм , в отличие от диеты квашиоркора. [26] Тем не менее, например, в стандартах диетического потребления (DRI), поддерживаемых Министерством сельского хозяйства США , недостаток одной или нескольких незаменимых аминокислот описывается как белково-энергетическая недостаточность . [2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Молодой VR (1994). «Потребности взрослых в аминокислотах: аргументы в пользу серьезного пересмотра текущих рекомендаций». Дж. Нутр . 124 (8 дополнений): 1517S–1523S. дои : 10.1093/jn/124.suppl_8.1517S . ПМИД  8064412.
  2. ^ abcdefg Оттен, Дженнифер Дж.; Хеллвиг, Дженнифер Питци; Мейерс, Линда Д., ред. (2006) [1943]. Справочная норма диеты: основное руководство по потребностям в питательных веществах (технический отчет). дои : 10.17226/11537. ISBN 978-0-309-15742-1.
  3. ^ Аб Лопес, Майкл Дж.; Мохлуддин, Шамим С. (18 марта 2022 г.). Биохимия, незаменимые аминокислоты (Технический отчет).
  4. ^ «Ограничение аминокислот». Национальная сельскохозяйственная библиотека . 30 ноября 2012 года . Проверено 19 сентября 2022 г.
  5. ^ «НЕОБХОДИМОСТЬ В БЕЛКАХ И АМИНОКИСЛОТАХ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА». 2007. с. 29.
  6. ^ Фюрст П., Штеле П. (1 июня 2004 г.). «Какие основные элементы необходимы для определения потребности человека в аминокислотах?». Дж. Нутр . 134 (6 Доп.): 1558S–1565S. дои : 10.1093/jn/134.6.1558S . ПМИД  15173430.
  7. ↑ Ридс П.Дж. (1 июля 2000 г.). «Незаменимые и незаменимые аминокислоты для человека». Дж. Нутр . 130 (7): 1835С–40С. дои : 10.1093/jn/130.7.1835S . ПМИД  10867060.
  8. ^ Фюрст П., Штеле П. (1 июня 2004 г.). «Какие основные элементы необходимы для определения потребности человека в аминокислотах?». Журнал питания . 134 (6 Доп.): 1558S–1565S. дои : 10.1093/jn/134.6.1558S . ПМИД  15173430.
  9. ↑ Ридс П.Дж. (1 июля 2000 г.). «Незаменимые и незаменимые аминокислоты для человека». Дж. Нутр . 130 (7): 1835С–40С. дои : 10.1093/jn/130.7.1835S . ПМИД  10867060.
  10. ^ Ричард Каммак. «Информационный бюллетень 2009, Комитет по биохимической номенклатуре IUPAC и NC-IUBMB». Архивировано из оригинала 12 сентября 2017 года . Проверено 16 июля 2012 г.
  11. ^ abcd ФАО/ВОЗ/УООН (2007). Потребности в белках и аминокислотах в питании человека: отчет совместной консультации экспертов ФАО/ВОЗ/УООН (PDF) . ВОЗ Пресс. ISBN 978-9241209359., стр. 150
  12. ^ Медицинский институт abc (2002). «Белки и аминокислоты». Диетическая норма потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. п. 680. дои : 10.17226/10490. ISBN 978-0-309-08525-0.
  13. ^ «Публикационная карточка | ФАО | Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций» . www.фао.орг . п. x, Таблица 1. Потребность в белках и аминокислотах и ​​эталонный образец аминокислот, предложенный для FUF-YC (1–2 года) и RUTF (целевой показатель прироста массы тела 10 г/кг/день), у младенцев и детей в возрасте 6 месяцев. до 5 лет . Проверено 6 марта 2023 г.
  14. ^ Имура К., Окада А (1998). «Обмен аминокислот у пациентов детского возраста». Питание . 14 (1): 143–8. дои : 10.1016/S0899-9007(97)00230-X. ПМИД  9437700.
  15. ^ «Метаболизм метионина и цистеина». Национальный центр биотехнологической информации PubChem. 18 мая 2022 г. Проверено 21 сентября 2022 г.
  16. ^ «Метаболизм фенилаланина и тирозина». Национальный центр биотехнологической информации PubChem. 18 мая 2022 г. Проверено 21 сентября 2022 г.
  17. ^ аб Роуз, туалет; Хейнс, WJ; Уорнер, DT (1951). «Потребности человека в аминокислотах. III. Роль изолейцина; дополнительные данные о гистидине» (PDF) . J Биол Хим . 193 (2): 605–612. дои : 10.1016/S0021-9258(18)50916-9 . PMID  14907749. Архивировано (PDF) из оригинала 15 июня 2016 года . Проверено 15 декабря 2012 г.
  18. ^ аб МакГилвери, Роберт В., доктор философии; и другие. (Джеральд Гольдштейн, доктор медицинских наук) (1979) [1970]. «Глава 41. Питание: азотная экономика». Биохимия, функциональный подход (2-е изд.). Компания WB Saunders. стр. 785–796. ISBN 0-7216-5912-8.
  19. ^ ab «Центральный стандартный справочник (SR) пищевых продуктов FoodData» . Министерство сельского хозяйства США, Служба сельскохозяйственных исследований. Апрель 2019.
  20. ^ Национальная база данных питательных веществ SDA для стандартных справочных материалов (выпуск 21 изд.). Министерство сельского хозяйства США, Служба сельскохозяйственных исследований. 2008.
  21. ^ аб Вановский, Виталий. «Брокколи сырая: пищевая ценность и анализ». www.nutritionvalue.org . Проверено 4 ноября 2019 г.
  22. ^ Вановский, Виталий. «Яйцо-пашот, приготовленное целое: пищевая ценность и анализ». www.nutritionvalue.org . Проверено 4 ноября 2019 г.
  23. ^ «Белок Web MD: вам достаточно?». webmd.com. 5 сентября 2014 года . Проверено 31 марта 2015 г.
  24. ^ Роуз У.К., Хейнс У.Дж., Уорнер Д.Т., Джонсон Дж.Э. (1951). «Потребности человека в аминокислотах. II. Роль треонина и гистидина». Журнал биологической химии . 188 (1): 49–58. дои : 10.1016/S0021-9258(18)56144-5 . ПМИД  14814112.
  25. ^ Коппл Дж. Д., Свендсайд М. Е. (май 1975 г.). «Доказательства того, что гистидин является незаменимой аминокислотой у нормального человека и человека с хронической уремией». Джей Клин Инвест . 55 (5): 881–891. дои : 10.1172/JCI108016. ПМК 301830 . ПМИД  1123426. 
  26. ^ Ахмед Т., Рахман С., Кравиото А. (2009). «Отечная недостаточность питания». Индийский журнал медицинских исследований . 130 (5): 651–4. ПМИД  20090122.

Внешние ссылки

На Wikimedia Commons есть средства массовой информации, связанные с незаменимыми аминокислотами .