что такое синтетический белок

Что такое синтез белка?

Синтез белка в организме осуществляется на клеточном уровне при непосредственном участии так называемых нуклеиновых кислот. При этом расположение нуклеотидов способно предопределять синтезируемую структуру белка – или другими словами, устанавливать последовательность аминокислот в молекуле белка.

Что говорит наука?
Как выяснила современная наука, синтез белка в живом организма, и человеческом также, происходит.

При наличии ферментной системы, позволяющей соединять аминокислоты в нужной организму последовательности.

И при наличии «природной информации», позволяющей определять последовательность такого соединения.

Учитывая тот факт, что в организме существуют тысячи белков, наделенные самыми различными функциями, и то, что каждый из них составлен из сотен аминокислот, становится понятным, что объем той самой «хранимой информации» может впечатлить кого угодно. По словам исследователей, эта «информация» и записана на химическом уровне в молекулах нуклеиновых кислот.

К примеру, в описанной последовательности синтезируются некоторые виды пищеварительных ферментов и даже гормоны. Так наиважнейший анаболический гормон инсулин появляется после процесса ферментизации своего предшественника – проинсулина. Это как раз один из примеров того, когда синтез белков идет при участии других белковых структур. И естественно, что для завершения этих пластических процессов в организме должен быть в достатке необходимый строительный материал. К счастью, в этом отношении организм с лихвой умеет использовать альтернативные источники строительных материалов. Увы, не всегда выгодные представителям силовых видов спорта.

Сколько живут белковые структуры?
Учеными также достоверно установлено, что образовавшиеся в результате сложного процесса биосинтеза белки не сохраняются в организме до конца его жизни. Иными словами, процесс воссоздания и обновления белковых структур идет постоянно и к тому же он требует не малых затрат АТФ. Белковые структуры постоянно распадаются, а на их место встают другие, заново синтезированные.

Время распада у различных белковых структур различно. Некоторые из них, к примеру, разрушаются, только вместе с гибелью клетки-носителя. В среднем же приводятся такие показатели срока жизни белков – от нескольких часов до нескольких месяцев.

Искусственные белки

Для справки. Современная химическая наука научилась синтезировать отдельно взятые аминокислоты. Но при этом сами аминокислоты соединяются, как правило, в беспорядочном порядке. Так что искусственные белки иногда мало чем похожи на свои природные прототипы.

Но, несмотря на эти трудности, в отельных случаях люди научились восстанавливать нужную последовательность аминокислот. Например, таким образом сегодня производится синтетический аналог человеческого инсулина, спасающий больных диабетом.

В целом же процесс искусственного воспроизводства белков затруднен еще и тем, что большинство нужных человеку белков имеют в своей молекулярной цепочке по несколько сотен аминокислот, и при этом каждая из них должна определенно находиться на «своем» месте.

Но наука не стоит на месте, постоянно открывая все новые горизонты. И не исключено, что научные изыскания в этом направлении в самом скором времени окажут сильное влияние на развитие силовых видов спорта. Отметим также, что эта идея подогревает ученые умы уже больше века…

Источник

Создан первый в мире искусственный белок

Folding@Home предназначен для расчета математической модели «правильного» сворачивания белка в трехмерную структуру и сулит новые перспективы для продления активной жизни человека.

Предполагается, что использованная методика будет использована при конструировании других белков, столь необходимых для медицины человека.

Эта разработка группы биологов под руководством Дэвида Бэйкера (David Baker) проливает свет на загадку фолдинга белков.

Компьютерная модель первого синтетического протеина Top7 Источник: Gautam Dantas/University of Washington

Напомним, что ученым до сих пор непонятны принципы, в соответствии с которыми белки сворачиваются в трехмерном пространстве, принимая особую форму (это явление и получило название «фолдинг белков»).

Успешный эксперимент по конструированию синтетического протеина Top7 проливает определенный свет на механизм фолдинга белков.

В настоящее время ученые из университета Вашингтона (Univeristy of Washington’s Howard Hughes Medical Institute) продолжают работу.

Исследовательская группа поставила своей целью сконструировать протеины с точно запрограммированными функциями.

Ожидается, что это будет настоящий прорыв — и не только в медицине.

Протеин: синтез, структура и фолдинг Источник: Folding@Home

В клетках за производство протеинов отвечают рибосомы, где белки собираются из отдельных аминокислот в соответствии с последовательностью, считываемой из ДНК.

Результатом работы такого биологического конвейера являются длинные молекулы — «заготовки» для протеинов. И хотя геном сегодня расшифрован, то есть, известна структура некоторого количества белков, в том числе — человека, даже в этом случае невозможно судить о его функциях. Последние проявляются только после того, как длинная цепочка аминокислот свернется и примет необходимую форму.

Примечательно, что из миллионов потенциально возможных пространственных комбинаций протеин принимает одну-единственную заранее известную форму. Этот процесс и называется фолдингом. Таким образом, в организме образуются готовые к работе гемоглобин, инсулин и другие необходимые для жизнедеятельности белки.

Процесс сворачивания может проходить в несколько стадий длительностью от нескольких секунд до нескольких минут. В последней — решающей — фазе протеин из «предварительного состояния» мгновенно принимает окончательную форму. Именно эта фаза продолжительностью несколько десятков микросекунд представляет собой сложнейшую проблему для моделирования.

Ситуация с принятием окончательной формы усугубляется тем, что процесс в значительной степени зависит от условий внешней среды, в том числе температуры. Одна молекула мгновенно, «естественным образом», сворачивается в природных условиях. Но моделирование этого, казалось бы, простого процесса может занимать годы непрерывной работы многих компьютеров.

В наше время ученые развернули активную деятельность в попытках понять, каким образом протеины выполняют фолдинг так быстро и так надежно.

Понимание этого процесса позволит не только с легкостью создавать усовершенствованные версии белков, существующих в природе, но и моделировать абсолютно новые структуры с новыми свойствами — синтетические «самосборные» протеины с запрограммированной функциональностью. Некоторые даже говорят о будущих «нанороботах», появление которых приведет к настоящей технологической революции, в том числе в медицине.

Первый синтетический протеин создан учеными из Медицинского института Ховарда Хьюза при университете Вашингтона. Именно этот институт является главным спонсором известного проекта Folding@Home 2 — программы распределенных вычислений для расчета фолдинга разнообразных синтетических белков.

Так получилось, что одной из задач, моделирование которой требует огромной вычислительной мощности, является фолдинг протеинов. На современном ПК расчет 1 наносекуды фолдинга белка при определенных температурных условиях занимает примерно 1 день. Для расчета всего процесса требуется в десятки тысяч раз больше вычислительной мощности, потому что фолдинг продолжается несколько десятков микросекунд. Кроме того, необходимо моделировать сворачиваемость разных модификаций молекулы при разных температурах. Для выполнения этой задачи любой вычислительной мощности будет недостаточно.

Визуализация фолдинга на экране Источник: Folding@Home

Folding@Home — один из самых крупных научных проектов распределенных вычислений. На сайте можно скачать программу-клиент, которая работает под Windows, Linux или Macintosh в фоновом режиме или в виде красивого скринсейвера (см. слева). Кстати, работа программы в фоновом режиме с низким приоритетом практически не сказывается на общей производительности системы.

Сейчас в проекте Folding@Home участвуют уже более 270 тыс. пользователей со всех регионов мира. Работает более 570 тыс. компьютеров, их количество постоянно растет. Недавно к числу спонсоров присоединилась компания Google. Она внедрила фоновый обсчет фолдинга в свою популярную надстройку Google Toolbar для браузера Internet Explorer.

Компьютерная модель виллина Симуляция Folding@Home

На первой стадии развития Folding@Home с октября 2000 г. по октябрь 2001 г. были успешно смоделированы несколько простых, быстро сворачивающихся протеинов, в том числе виллин (количество аминокислот — 36, время фолдинга — 10 микросекунд). Ученые на практике, в результате лабораторных экспериментов, подтвердили корректность полученных результатов.

Хотя виллин (см. рисунок справа) стал «визитной карточкой» проекта, в настоящее время рассчитывается фолдинг более сложных и больших молекул. Так, скоро начнется обсчет протеина Alzheimer Amyloid Beta, который вызывает токсический эффект в болезни Альцгеймера.

Неправильный фолдинг и болезнь Альцгеймера

Сейчас специалисты знают о фолдинге гораздо больше, чем Паулиг и Анфинсен, которые получили Нобелевскую премию за открытие этого процесса полвека назад.

Известно, что протеиновая цепочка иногда может сворачиваться в неправильную форму. Кроме того, были открыты специальные протеины, получившие название чапероны, единственное предназначение которых — помогать другим протеинам сворачиваться и следить за тем, чтобы процесс проходил в соответствии с «инструкцией».

Для корректного фолдинга одной молекулы белка иногда требуется последовательное участие пяти различных чаперонов. Без них процесс может выйти из-под контроля. В этом случае цепочка из аминокислот может присоединиться к другой цепочке с образованием мусора.

Схема фолдинга протеина, а также примеры нарушения на различных стадиях (FASEB J. 10, 52 (1996)

Простейший пример нарушения фолдинга знаком каждому человеку, который варил яйцо. В процессе нагревания молекулы протеинов внутри яйца теряют свою форму. После этого они уже не могут свернуться правильным образом и образуют твердую, нефункциональную, но вкусную массу (такое нарушение изображено на рисунке справа).

Безусловно, получение синтетических протеинов будет способствовать созданию новых, эффективных лекарств от болезни Альцгеймера и других недугов, многие из которых свойственны именно пожилым людям. Таким образом, можно ожидать, что человечество сделает новый шаг на пути к увеличению продолжительности человеческой жизни. Предполагается, что в самом ближайшем будущем люди смогут сохранять хорошее здоровье до 80-100 лет, и это уже совсем не фантастика.

1 Статья с описанием работы ученых опубликована 21 ноября 2003 г. в журнале Science.

2 Программа Folding@Home — лишь один из многочисленных проектов распределенных вычислений, которые работают через интернет.
Первым подобным проектом был знаменитый SETI@Home — обработка на компьютере записи аналогового сигнала с радиотелескопа, получавшего сигналы из космоса. Любой пользователь ПК, где бы он ни находился, мог скачать на свой домашний компьютер кусочек радиоспектра из далекой галактики, проанализировать его на предмет наличия аномалий и отправить результаты в институт SETI в США. Этот проект приобрел настолько широкую популярность, что в 1999 году программу-клиент с заявленного сайта скачали миллионы людей. Напомним, что в то время вышел фильм «Контакт» с Джуди Фостер, так что поиск инопланетян с помощью радиотелескопов стал очень модным увлечением, особенно в США.
Поиск внеземного разума продолжается до сих пор, но главной заслугой проекта SETI@Home стало то, что он подтвердил работоспособность схемы распределенных вычислений, когда сотни тысяч обычных «персоналок» совершенно бесплатно выполняют работу, непосильную для самых мощных суперкомпьютеров стоимостью миллионы долларов.

3 Болезнь Альцгеймера — это болезнь 21 века, так как ей подвержены пожилые люди.
По статистике, болезнью Альцгеймера заболевают около 10% населения старше 65 лет и около 50% старше 85 лет. В США умирают из-за этого недуга примерно 100 тыс. человек ежегодно.

Источник

ИИ удалось создать искусственные белки

Белки необходимы для жизни клеток, выполняя сложные задачи и катализируя химические реакции. Ученые и инженеры долгое время стремились использовать эту мощь, создавая искусственные белки, которые могут выполнять новые задачи. Но но многие процессы, предназначенные для создания таких белков, медленны и сложны. В рамках прорыва, который может иметь последствия для секторов здравоохранения, сельского хозяйства и энергетики, команда ученых разработала процесс под управлением ИИ, который использует большие данные для разработки новых белков. Исследование публикует журнал Science.

Читайте «Хайтек» в

Разрабатывая модели машинного обучения, которые могут просматривать информацию о белках, собранную из баз данных генома, ученые нашли относительно простые правила проектирования для создания искусственных заменителей. Когда команда сконструировала искусственные белки в лаборатории, они обнаружили, что они соперничали с теми, которые встречаются в природе.

Мы все задались вопросом, как простой процесс, такой как эволюция, может привести к такому высокопроизводительному материалу, как белок. Мы обнаружили, что данные генома содержат огромное количество информации об основных правилах структуры и функционирования белка, и теперь мы смогли создать правила природы, чтобы самим создавать белки.

Рама Ранганатан, профессор на кафедре биохимии и молекулярной биологии, Pritzker Molecular Engineering

Белки состоят из сотен или тысяч аминокислот, и эти аминокислотные последовательности определяют структуру и функцию белка. Но понять, как создать эти последовательности для создания новых белков, было непросто. Прошлая работа привела к методам, которые могут определять структуру, но функция была более неуловимой.

За последние 15 лет Ранганатан и его сотрудники осознали, что базы данных генома, которые растут в геометрической прогрессии, содержат огромное количество информации об основных правилах структуры и функционирования белка. Его группа разработала математические модели на основе этих данных, а затем начала использовать методы машинного обучения, чтобы раскрыть новую информацию об основных правилах проектирования белков.

Для этого исследования они изучили семейство метаболических ферментов хоризмат-мутазы, тип белка, который важен для жизни многих бактерий, грибов и растений. Используя модели машинного обучения, исследователи смогли выявить простые правила проектирования этих белков.

Модель показывает, что только сохранение в положениях аминокислот и корреляции в эволюции пар аминокислот достаточно для предсказания новых искусственных последовательностей, которые будут обладать свойствами семейства белков.

Обычно мы предполагаем, что для того, чтобы что-то построить, нужно сначала глубоко понять, как это работает. Но если у вас достаточно примеров данных, вы можете использовать методы глубокого обучения, чтобы выучить правила проектирования, даже если вы понимаете, как он работает или почему он построен таким образом.

Рама Ранганатан, профессор на кафедре биохимии и молекулярной биологии, Pritzker Molecular Engineering

Затем он и его сотрудники создали синтетические гены для кодирования белков, клонировали их в бактерии и наблюдали, как бактерии затем производили синтетические белки, используя свои обычные клеточные механизмы. Они обнаружили, что искусственные белки имеют ту же каталитическую функцию, что и природные белки хоризмат-мутазы.

Поскольку правила проектирования настолько просты, количество искусственных белков, которые потенциально могут создать исследователи, чрезвычайно велико.

Хотя искусственный интеллект раскрыл правила проектирования, Ранганатан и его сотрудники все еще не до конца понимают, почему модели работают. Ученые будут работать, чтобы понять, как модели пришли к такому состоянию.

В то же время они также надеются использовать эту платформу для разработки белков, которые могут решать насущные социальные проблемы, такие как изменение климата. Ранганатан и доц. Профессор Эндрю Фергюсон основал компанию Evozyne, которая будет коммерциализировать эту технологию, применяя ее в энергетике, окружающей среде, катализе и сельском хозяйстве.

Источник

ИИ раскрывает рецепт создания искусственных белков

Белки необходимы для жизни клеток, выполняя сложные задачи и катализируя химические реакции.

Белки необходимы для жизни клеток, выполняя сложные задачи и катализируя химические реакции. Ученые и инженеры давно пытаются использовать эту силу, создавая искусственные белки, которые могут выполнять новые задачи, такие как лечение болезней, улавливание углерода или сбор энергии, но многие процессы, предназначенные для создания таких белков, медленны и сложны, с высокой частотой отказов.

Команда исследователей из Притцкеровской школы молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета разработала процесс, основанный на искусственном интеллекте, который использует большие данные для разработки новых белков.

Разрабатывая модели машинного обучения, которые могут анализировать информацию о белках, собранную из геномных баз данных, исследователи обнаружили относительно простые правила проектирования для создания искусственных белков.

Когда они сконструировали искусственные белки в лаборатории, ученые обнаружили, что они выполняют химические функции настолько хорошо, что соперничают с теми, которые найдены в природе.

«Мы все задавались вопросом, как такой простой процесс, как эволюция, может привести к такому высокоэффективному материалу, как белок», — сказал Рама Ранганатан, профессор на кафедре биохимии и молекулярной биологии. «Мы обнаружили, что данные генома содержат огромное количество информации об основных правилах строения и функционирования белков, и теперь мы можем использовать правила природы для создания белков самостоятельно.»

Белки состоят из сотен или тысяч аминокислот, и эти аминокислотные последовательности определяют структуру и функцию белка. Но понять, как именно построить эти последовательности для создания новых белков, было непросто. Прошлые работы привели к методам, которые могут определять структуру, но функция была более неуловимой.

За последние 15 лет ученые поняли, что базы данных генома, которые растут экспоненциально, содержат огромное количество информации об основных правилах структуры и функционирования белков. Исследователи разработали математические модели, основанные на этих данных, а затем начала использовать методы машинного обучения, чтобы выявить новую информацию об основных правилах проектирования белков.

Они изучили семейство метаболических ферментов chorismate mutase, тип белка, который важен для жизни многих бактерий, грибов и растений. Используя модели машинного обучения, исследователи смогли выявить простые правила проектирования этих белков.

Модель показывает, что просто сохранение аминокислотных позиций и корреляций в эволюции пар аминокислот достаточно для предсказания новых искусственных последовательностей, которые будут обладать свойствами семейства белков.

«Мы обычно предполагаем, что для того, чтобы построить что-то, вы должны сначала глубоко понять, как это работает», — сказал Ранганатан. «Но если у вас достаточно примеров данных, вы можете использовать методы глубокого обучения, чтобы изучить правила проектирования, даже если вы понимаете, как он работает или почему он построен таким образом.»

Затем он и его коллеги создали синтетические гены для кодирования белков, клонировали их в бактерии и наблюдали, как бактерии затем создавали синтетические белки, используя свои обычные клеточные механизмы. Они обнаружили, что искусственные белки выполняют ту же каталитическую функцию, что и естественные белки chorismate mutase.

Поскольку правила проектирования относительно просты, число искусственных белков, которые исследователи потенциально могли бы создать с их помощью, чрезвычайно велико.

— Ограничения гораздо меньше, чем мы могли себе представить, — сказал Ранганатан. «В правилах проектирования природы есть простота, и мы считаем, что подобные подходы могут помочь нам найти модели для проектирования в других сложных системах в биологии, таких как экосистемы или мозг.»

Хотя искусственный интеллект раскрыл правила проектирования, Ранганатан и его сотрудники до сих пор не до конца понимают, почему модели работают. Далее они будут работать, чтобы понять, как именно модели пришли к такому выводу. — Нам еще многое предстоит сделать, — сказал он.

В то же время ученые надеются использовать эту платформу для разработки белков, которые могут решать насущные социальные проблемы.

«Эта система дает нам платформу для рационального конструирования белковых молекул таким образом, о котором мы всегда мечтали», — сказал он. — Она не только научит нас физике работы белков и их эволюции, но и поможет найти решения таких проблем, как улавливание углерода и сбор энергии. Более того, исследования белков могут даже помочь нам понять, как на самом деле работают глубокие нейронные сети, лежащие в основе современного машинного обучения.»

Источник

Протеиновые коктейли: научные факты «за» и «против»

Вместе с эндокринологом и тренером разбираемся, кому стоит пить протеиновые коктейли и как это делать с максимальной пользой.

Белок — главный строительный материал для нашего организма. Высокобелковая диета способствует росту мышц и набору силы, поэтому она пользуется популярностью у спортсменов. Но постоянно получать много белка из обычных продуктов очень сложно. Для того чтобы сделать питание спортсменов проще и приятнее, и были придуманы белковые коктейли (protein shakes) — в России их называют просто «протеины».

Зачем нужен белок

Из белков состоят мышцы, сухожилия, кожа, соединительные ткани, волосы и ногти. Также они участвуют во множестве других процессов в организме, начиная с производства гормонов и управления метаболизмом, заканчивая поддержанием иммунитета и регуляцией уровня жидкости.

Если мы получаем белки в достаточном количестве, кожа остается упругой, суставы — здоровыми, а мышцы растут. Если белка в рационе не хватает, даже тяжелые физические нагрузки не приведут к заметному росту мускулатуры.

Здоровому человеку, который не планирует быстро набрать мышечную массу и не занимается тяжелыми видами спорта, нужно потреблять 0,8 г белка на 1 кг массы тела. Их легко получить, придерживаясь обычной сбалансированной диеты. Пожилым людям, беременным и кормящим женщинам белка нужно в полтора раза больше.

Для спортсменов, которые хотят нарастить мускулатуру, необходимо потреблять уже от 1,5 до 2,2 г белка на 1 кг. Получается, что атлету весом 90 кг нужно по крайней мере 135 г белка ежедневно. Для этого он может, к примеру, съедать 100 г творога, 300 г куриной грудки и шесть яиц. Такая диета может стать как минимум испытанием, а то и настоящей пыткой. А для вегетарианцев или веганов получить такое количество белка из обычной еды почти нереально.

Что такое протеин

По-английски белок — это protein. В русском языке это слово не используется. Но «протеинами» называют смеси для коктейлей и другие специальные добавки к пище с высоким содержанием белка.

Протеиновые коктейли — источник легкодоступного белка. Доказано, что они способствуют ускорению роста мышечной массы при занятиях спортом [1]. Кроме того, если пить их после тренировок, мышцы будут восстанавливаться быстрее [2]. Протеины продаются в виде порошков, которые нужно добавлять в молоко или воду. Чаще всего можно встретить ванильные, шоколадные и клубничные, но сегодня существует огромное количество других вкусов, например, дыни, сникерса или кофе.

Стандартная порция — 30 г смеси, которую разводят в 150–250 мл жидкости. В таком коктейле будет 15–29 г протеина, а также небольшое количество жиров и углеводов. Помимо порошковых коктейлей, существуют и другие высокобелковые продукты: смеси для выпечки, батончики и даже протеиновые чипсы.

В каких еще продуктах содержится протеин

Как отмечает Алевтина Федина, несмотря на удобство протеиновых коктейлей, самый лучший способ получать белки — обычная здоровая пища.

К натуральным продуктам — рекордсменам по содержанию белка относятся (на 100 г):

Какие бывают протеины

Есть несколько десятков разновидностей протеиновых порошков. Они различаются по двум параметрам.

Первый — способ изготовления, от которого зависит содержание белка. Здесь существуют три вида:

Второй параметр — продукт, из которого протеин изготовлен.

Сывороточные

Этот вид протеинов производится из молочной сыворотки. Такие смеси считаются наиболее эффективными по влиянию на рост мышц и ускорение метаболизма. Сывороточный протеин имеет самый разнообразный аминокислотный профиль, то есть с ним организм получит максимальное количество необходимых аминокислот. Кроме того, у него самая высокая биологическая усвояемость. «Все животные источники белка относятся к высокоценным по профилю аминокислот, — объясняет Екатерина Иванова. — Но в сывороточных белках содержится относительно больше аминокислот ВСАА, которые дают больший метаболический отклик в организме спортсмена, чем другие».

Наконец, у таких смесей нейтральный вкус, который позволяет делать вкусные коктейли, и высокая растворимость. Все эти свойства делают сывороточный протеин самым популярным, особенно среди спортсменов.

По-английски такой протеин называется whey — это слово на коробках и банках в спортивных магазинах можно увидеть так часто, что многие начинающие спортсмены принимают его за название бренда добавок. Сывороточный протеин не подходит людям с непереносимостью лактозы, так как содержит ее в небольшом количестве.

Говяжьи

Этот тип порошков изготавливают из говяжьего мяса. По аминокислотному профилю и скорости усвоения он похож на сывороточный, однако у него меньшая биодоступность. Кроме того, в нем ниже содержание лейцина — аминокислоты, запускающей рост мышц. Еще одна проблема — худшая растворимость и специфический привкус, который производителям приходится забивать агрессивными ароматизаторами и подсластителями.

Казеиновые

Такие протеины тоже производятся из молока, но по другой технологии, чем сывороточные. Казеин, основной компонент такого порошка, — это главный белок молока, творога и сыров. Несмотря на одинаковое сырье такие коктейли — полная противоположность сывороточных. Они усваиваются дольше всего, так как обволакивают желудок, тем самым снижая аппетит. При этом они наиболее низкокалорийные, поэтому хорошо подходят для похудения. Но для спортсменов это не лучший вариант: исследования показывают, что влияние казеинового протеина на синтез мышечного белка на 132% ниже, чем сывороточного [3].

Яичные

Это не самый распространенный вид протеинов. Его воздействие пока плохо изучено, но в целом его считают несколько менее эффективным, чем сывороточный. Главные плюсы яичного протеина — отсутствие лактозы.

Яичный белок содержит авидин — это вещество препятствует усвоению биотина, витамина B-комплекса [4]. Из обычных яиц мы получаем его слишком мало для того, чтобы он реально мог навредить. Но в протеиновых порошках из яичных белков его гораздо больше. Дефицит биотина приводит к сухости кожи, депрессии, сонливости, проблемам с сердечно-сосудистой системой и накоплением холестерина.

Веганские

Для тех, кто не может или не хочет потреблять в пищу продукты животного происхождения, существуют растительные протеины. Чаще всего встречаются соевый, гороховый и конопляный. В целом они менее эффективны, чем невеганские разновидности, поэтому для всеядных людей никаких преимуществ у растительных протеинов нет. Но для веганов такие коктейли могут стать отличным источником натурального белка, которого им часто не хватает.

Для спортсменов лучше всего подходит гороховый протеин, так как усваивается довольно быстро, хотя и медленнее, чем сывороточный, и содержит много BCAA. Одно исследование показало, что по влиянию на рост мышечной массы он сопоставим с сывороточным [5].

Конопляный протеин пока слабо исследован, однако известно, что в нем содержится множество полезных биоактивных соединений, которые повышают иммунитет, защищают сердечно-сосудистую систему и снижают окислительный стресс [6].

Соевый протеин — единственный из всех растительных — содержит весь набор незаменимых аминокислот. Тем не менее это самый спорный из всех видов протеина. Так, американский диетолог Кимберли Снайдер не рекомендует пить белковые коктейли на основе сои. Но доказательная наука не находит у такого протеина никаких серьезных противопоказаний. Ошибочно считается, что соя снижает количество тестостерона, необходимого в том числе и для быстрого роста мышц, и стимулирует производство женских половых гормонов, однако исследования опровергают это [7]. Кроме того, часто соевый протеин делают из ГМО-сои, но и здесь ученые не смогли найти никаких вредных свойств.

Многокомпонентные протеины

Часто можно встретить смешанные порошки, в которые входят и «быстрые», и «медленные» виды протеина. Это относительно универсальный вариант коктейля, который можно выпить и после тренировки, и в качестве высокобелкового перекуса.

«Среди порошковых белковых добавок быстрее всего усваивается гидролизат белка — сывороточный или говяжий, — рассказывает Екатерина Иванова. — Далее по удлинению времени усвоения следуют смесь гидролизата и изолята, изолят, концентрат. Если рассматривать скорость усвоения, то быстрее всего усваиваются сывороточные молочные белки, далее яичные, говяжьи, соевые и в конце иные растительные. Поэтому чаще выбор падает на сывороточные изоляты, в том числе и по соотношению с ценой. Они и представляют большую часть ассортимента белковых добавок».

Гейнер

Отдельная разновидность протеина — гейнер. Это смесь, в которой, помимо белков, содержатся еще и углеводы. Это специализированное спортивное питание для профессиональных и полупрофессиональных спортсменов и бодибилдеров. Если вы о нем раньше не слышали — значит, он вам точно не понадобится.

«Задачи гейнера — создать высококалорийный заменитель пищи с высоким содержанием углеводов, значительно поднять энергетическую ценность рациона и при этом хоть немного разгрузить пищеварительную систему, — объясняет Екатерина Иванова. — С подобными задачами сталкиваются исключительно профессиональные спортсмены во время продолжительных интенсивных нагрузок. При этом гейнером заменяется один из приемов пищи, чаще до или после тренировки. Всем остальным людям такие коктейли не нужны».

Как и когда принимать протеин

Как отмечает Алевтина Федина, если вы питаетесь сбалансированно, то, скорее всего, получаете достаточное количество белка из пищи, и протеиновые коктейли вам не нужны: «Если у человека недостаток массы тела, то протеин, действительно, может помочь. Разумеется, предварительно нужно проконсультироваться с врачом, ведь часто у людей с недостатком веса или анорексией начинаются проблемы с внутренними органами и их функциями. И неверная дозировка протеина может навредить».

Екатерина Иванова согласна — по ее словам, принимать протеины стоит лишь в случае доказанного дефицита белка: «Сами по себе протеины малополезны по сравнению с цельной пищей, богатой белком, разве что они превосходят ее в скорости усвоения, но и это не столь важно для здорового человека. А излишний белок может привести к белковой перегрузке и интоксикации».

Есть две стратегии приема протеиновых коктейлей, которые, впрочем, допустимо сочетать. Во-первых, можно принимать их с привязкой к занятиям спортом, до или после тренировки. Как отмечает Иванова, это стоит делать лишь в случае, если у спортсмена доказана нехватка белка, а получать его в достаточном количестве с обычной пищей не получается. В таком случае нужно рассчитать количество недостающего протеина и довести его с помощью коктейлей до 1,5 г на 1 кг массы тела в сутки.

По словам специалиста, восполнять запас аминокислот, то есть получать порцию белка, необходимо каждые пять-шесть часов. Поэтому рекомендуется употреблять белок за час-два часа до тренировки, лучше вместе с другими продуктами, особенно богатыми углеводами. А следующий прием пищи надо запланировать так, чтобы он уложился в пятичасовой промежуток. При этом, как отмечает Иванова, любую пищу стоит принимать не раньше чем через 40–60 минут после тренировки — так организму будет легче адекватно и последовательно включить собственные анаболические гормоны, необходимые для роста и восстановления мышц.

Кроме того, протеиновые коктейли и другие высокобелковые продукты можно использовать как перекус. Алевтина Федина допускает такую практику, но не рекомендует систематически заменять протеиновыми коктейлями полноценные завтрак, обед или ужин: «Любой прием пищи даст вам гораздо более усваиваемые белки, жиры и углеводы. Если вы не успеваете полноценно пообедать, тогда допустимо перехватить протеиновый коктейль или батончик, но на регулярной основе так делать категорически нельзя».

Вред протеина

По словам Алевтины Фединой, протеин запрещен при заболеваниях почек и желудочно-кишечного тракта, а также тем, у кого есть аллергия на компоненты протеиновой смеси. Людям с диабетом и заболеваниями печени можно принимать его только с одобрения врача.

В целом науке неизвестно о серьезных побочных эффектах протеиновых коктейлей. При употреблении в меру и под контролем врача и тренера они считаются безвредными.

«Протеин может быть безопасным, если подобрать качественный продукт и строго соблюдать дозировки, держа на контроле показатели собственного здоровья, — продолжает врач. — Но если заменять им приемы пищи, постоянно увеличивать его количество и игнорировать обследования организма, то все может закончиться снижением функции почек».

Тем не менее есть несколько научных свидетельств о вреде протеиновых коктейлей. Главная проблема заключается в том, что их производство почти никак не регулируется ни в США, ни в России, ни в Европе. Как показали исследования, во многих порошках на американском рынке содержатся опасные тяжелые металлы, такие как свинец, мышьяк и ртуть, следы пластика бисфенола-А, пестицидов и других загрязнителей [8].

Кроме того, пока еще мало изучены риски, связанные с долговременным употреблением больших доз чистого белка. Исследование 2013 года показало, что продолжительный прием протеиновых коктейлей может повредить почкам и печени, а также нарушить баланс кальция в организме [9].

«При бесконтрольном употреблении протеина страдают почки: от повышенной нагрузки снижается их функция, начинаются воспаление и ухудшение фильтрации. Впоследствии нарушаются обмен веществ и электролитный баланс, начиная с повышения содержания азотистых продуктов, — объясняет Алевтина Федина. — Это заканчивается отравлением организма и ацидозом. Нарушение функции почек также приводит к повышенному артериальному давлению, что чревато риском инфарктов и инсультов, и часто — развитием аневризмов. Также большое количество протеина без соразмерной физической нагрузки может привести к набору веса».

Источник