Введение
Аминокислоты, необходимые с пищей, поскольку они не могут быть синтезированы в организме. Незаменимая аминокислота – это аминокислота, которую организм не может синтезировать в достаточном количестве для удовлетворения своих потребностей и поэтому она должна поступать с пищей. Из 21 аминокислоты, общей для всех форм жизни, девять аминокислот, которые люди не могут синтезировать самостоятельно, – это валин, изолейцин, лейцин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин, гистидин и лизин. Шесть других аминокислот считаются условно незаменимыми в рационе человека, что означает, что их синтез может быть ограничен при определенных патофизиологических состояниях, таких как недоношенность у младенцев или тяжелый катаболический стресс. Пирролизин, который протеиногенен только в некоторых микроорганизмах, не используется и, следовательно, не является незаменимым для большинства организмов, включая человека. Лимитирующая аминокислота – это незаменимая аминокислота, дефицит которой наиболее сильно ограничивает удовлетворение потребностей в питательных веществах. Эта концепция важна при определении выбора, количества и объема потребляемых продуктов, поскольку даже при достаточном потреблении общего количества белка и всех других незаменимых аминокислот, если лимитирующая аминокислота не обеспечена, пища считается недостаточно полноценной с точки зрения этой аминокислоты.
An essential amino acid, or indispensable amino acid, is an amino acid that cannot be synthesized from scratch by the organism fast enough to supply its demand, and must therefore come from the diet. Of the 21 amino acids common to all life forms, the nine amino acids humans cannot synthesize are valine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, threonine, histidine, and lysine. Six other amino acids are considered conditionally essential in the human diet, meaning their synthesis can be limited under special pathophysiological conditions, such as prematurity in the infant or individuals in severe catabolic distress. which is proteinogenic only in certain microorganisms, is not used by and therefore non essential for most organisms, including humans. The limiting amino acid is the essential amino acid which is furthest from meeting nutritional requirements. This concept is important when determining the selection, number, and amount of foods to consume because even when total protein and all other essential amino acids are satisfied if the limiting amino acid is not satisfied then the meal is considered to be nutritionally limited by that amino acid. ! Non essential
|
| Histidine (H)
|Arginine (R)
| Alanine (A)
|
| Isoleucine (I)
|Cysteine (C)
| Aspartic acid (D)
|
| Leucine (L)
|Glutamine (Q)
| Asparagine (N)
|
| Lysine (K)
|Glycine (G)
| Glutamic acid (E)
|
| Methionine (M)
|Proline (P)
| Serine (S)
|
| Phenylalanine (F)
|Tyrosine (Y)
| Selenocysteine (U)
|
| Threonine (T)
|
|Pyrrolysine* (O)
|
| Tryptophan (W)
|
|
|
| Valine (V)
|
|
|
|}
(*) Pyrrolysine, sometimes considered the "22nd amino acid", is not used by the human body.
| Незаменимые | Заменимые |
|---|---|
| Гистидин (H) | Аргинин (R) |
| Изолейцин (I) | Аланин (A) |
| Лейцин (L) | Цистеин (C) |
| Лизин (K) | Аспартат (D) |
| Метионин (M) | Глутамин (Q) |
| Фенилаланин (F) | Аспарагин (N) |
| Треонин (T) | Глицин (G) |
| Триптофан (W) | Глутамат (E) |
| Валин (V) | Пролин (P) |
| | Серин (S) |
| | Тирозин (Y) |
| | Селеноцистеин (U) |
| | |
An essential amino acid, or indispensable amino acid, is an amino acid that cannot be synthesized from scratch by the organism fast enough to supply its demand, and must therefore come from the diet. Of the 21 amino acids common to all life forms, the nine amino acids humans cannot synthesize are valine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, threonine, histidine, and lysine. Six other amino acids are considered conditionally essential in the human diet, meaning their synthesis can be limited under special pathophysiological conditions, such as prematurity in the infant or individuals in severe catabolic distress. which is proteinogenic only in certain microorganisms, is not used by and therefore non essential for most organisms, including humans. The limiting amino acid is the essential amino acid which is furthest from meeting nutritional requirements. This concept is important when determining the selection, number, and amount of foods to consume because even when total protein and all other essential amino acids are satisfied if the limiting amino acid is not satisfied then the meal is considered to be nutritionally limited by that amino acid. ! Non essential
|
| Histidine (H)
|Arginine (R)
| Alanine (A)
|
| Isoleucine (I)
|Cysteine (C)
| Aspartic acid (D)
|
| Leucine (L)
|Glutamine (Q)
| Asparagine (N)
|
| Lysine (K)
|Glycine (G)
| Glutamic acid (E)
|
| Methionine (M)
|Proline (P)
| Serine (S)
|
| Phenylalanine (F)
|Tyrosine (Y)
| Selenocysteine (U)
|
| Threonine (T)
|
|Pyrrolysine* (O)
|
| Tryptophan (W)
|
|
|
| Valine (V)
|
|
|
|}
(*) Pyrrolysine, sometimes considered the "22nd amino acid", is not used by the human body.
Пирролизин*, иногда называемый "22-й аминокислотой", не используется человеческим организмом.
An essential amino acid, or indispensable amino acid, is an amino acid that cannot be synthesized from scratch by the organism fast enough to supply its demand, and must therefore come from the diet. Of the 21 amino acids common to all life forms, the nine amino acids humans cannot synthesize are valine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, threonine, histidine, and lysine. Six other amino acids are considered conditionally essential in the human diet, meaning their synthesis can be limited under special pathophysiological conditions, such as prematurity in the infant or individuals in severe catabolic distress. which is proteinogenic only in certain microorganisms, is not used by and therefore non essential for most organisms, including humans. The limiting amino acid is the essential amino acid which is furthest from meeting nutritional requirements. This concept is important when determining the selection, number, and amount of foods to consume because even when total protein and all other essential amino acids are satisfied if the limiting amino acid is not satisfied then the meal is considered to be nutritionally limited by that amino acid. ! Non essential
|
| Histidine (H)
|Arginine (R)
| Alanine (A)
|
| Isoleucine (I)
|Cysteine (C)
| Aspartic acid (D)
|
| Leucine (L)
|Glutamine (Q)
| Asparagine (N)
|
| Lysine (K)
|Glycine (G)
| Glutamic acid (E)
|
| Methionine (M)
|Proline (P)
| Serine (S)
|
| Phenylalanine (F)
|Tyrosine (Y)
| Selenocysteine (U)
|
| Threonine (T)
|
|Pyrrolysine* (O)
|
| Tryptophan (W)
|
|
|
| Valine (V)
|
|
|
|}
(*) Pyrrolysine, sometimes considered the "22nd amino acid", is not used by the human body.
(*) Пирролизин не используется в организме человека.
An essential amino acid, or indispensable amino acid, is an amino acid that cannot be synthesized from scratch by the organism fast enough to supply its demand, and must therefore come from the diet. Of the 21 amino acids common to all life forms, the nine amino acids humans cannot synthesize are valine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, threonine, histidine, and lysine. Six other amino acids are considered conditionally essential in the human diet, meaning their synthesis can be limited under special pathophysiological conditions, such as prematurity in the infant or individuals in severe catabolic distress. which is proteinogenic only in certain microorganisms, is not used by and therefore non essential for most organisms, including humans. The limiting amino acid is the essential amino acid which is furthest from meeting nutritional requirements. This concept is important when determining the selection, number, and amount of foods to consume because even when total protein and all other essential amino acids are satisfied if the limiting amino acid is not satisfied then the meal is considered to be nutritionally limited by that amino acid. ! Non essential
|
| Histidine (H)
|Arginine (R)
| Alanine (A)
|
| Isoleucine (I)
|Cysteine (C)
| Aspartic acid (D)
|
| Leucine (L)
|Glutamine (Q)
| Asparagine (N)
|
| Lysine (K)
|Glycine (G)
| Glutamic acid (E)
|
| Methionine (M)
|Proline (P)
| Serine (S)
|
| Phenylalanine (F)
|Tyrosine (Y)
| Selenocysteine (U)
|
| Threonine (T)
|
|Pyrrolysine* (O)
|
| Tryptophan (W)
|
|
|
| Valine (V)
|
|
|
|}
(*) Pyrrolysine, sometimes considered the "22nd amino acid", is not used by the human body.
Существенность у людей
Из двадцати аминокислот, общих для всех форм жизни (не считая селеноцистеина), люди не могут синтезировать девять: гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин. Кроме того, аминокислоты аргинин, цистеин, глутамин, глицин, пролин и тирозин считаются условно незаменимыми, что означает, что определенные группы населения, которые не синтезируют их в достаточном количестве, такие как новорожденные и люди с заболеваниями печени, не способные синтезировать цистеин, должны получать одну или несколько из этих условно незаменимых аминокислот с пищей. Например, в цикле мочевины синтезируется достаточно аргинина для удовлетворения потребностей взрослого человека, но, возможно, не растущего ребенка. Аминокислоты, которые необходимо получать с пищей, называются незаменимыми аминокислотами. Эукариоты могут синтезировать некоторые аминокислоты из других предшественников. Следовательно, только часть аминокислот, используемых в синтезе белков, является жизненно важными питательными веществами.
Из промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты и других путей
Незаменимые аминокислоты синтезируются в организме. Пути синтеза незаменимых аминокислот берут начало в основных метаболических путях. Глютаматдегидрогеназа катализирует редуктивное аминирование α-кетоглутарата до глутамата. Трансаминирование происходит в процессе синтеза большинства аминокислот. На этом этапе устанавливается хиральность аминокислоты. Аланин и аспартат синтезируются путем трансаминирования пирувата и оксалоацетата соответственно. Глютамин синтезируется из NH4+ и глутамата, а аспарагин – аналогичным образом. Пролин и аргинин оба происходят от глутамата. Серин, образующийся из 3-фосфоглицерата, который является продуктом 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 данные значительно пересмотрены за последние 20 лет. В следующей таблице приведены рекомендуемые суточные нормы, используемые в настоящее время для незаменимых аминокислот у взрослых (если не указано иное), вместе с их стандартными однобуквенными аббревиатурами. Незаменимая (+ условно незаменимая) аминокислота(ы) Суточный прием в мг на кг массы тела ВОЗ/ФАО (2018) дети в период активного роста Гистидин (H) 10 1466 Изолейцин (I) 20 1995 Лейцин (L) 39 42198 Лизин (K) 30 38183 Метионин (M) + Цистеин (C) 10,4 + 4,1 (14,5 всего) 1988 Фенилаланин (F) + Тирозин (Y) 25 (всего) 33177 Треонин (T) 15 20103 Триптофан (W) 4 529 Валин (V) 26 24130
Рекомендуемая суточная норма для детей в возрасте от трех лет и старше на 10–20% выше, чем для взрослых, а для младенцев может быть выше на 150% в первый год жизни. Цистеин (или серосодержащие аминокислоты), тирозин (или ароматические аминокислоты) и аргинин всегда необходимы младенцам и растущим детям. Метионин и цистеин объединяются, поскольку один из них может быть синтезирован из другого с помощью фермента метионин S-метилтрансферазы и катализатора метионинсинтазы. Фенилаланин и тирозин объединяются, поскольку один из них может быть синтезирован из другого с помощью фермента фенилаланин/тирозин-аммиак-лиазы.
Требования к аминокислотам и содержание аминокислот в пищевых продуктах
Исторически, потребность в аминокислотах определялась путем расчета баланса между потреблением азота с пищей и выделением азота с жидкими и твердыми отходами, поскольку белки содержат наибольшее количество азота в организме. Положительный баланс наступает, когда потребляется больше азота, чем выводится, что указывает на то, что часть азота используется организмом для синтеза белков. Отрицательный азотный баланс возникает, когда выводится больше азота, чем потребляется, что свидетельствует о недостаточном потреблении для поддержания здоровья организма. Студентам Университета Иллинойса давали искусственную диету, чтобы добиться небольшого положительного азотного баланса. Затем исключали одну аминокислоту и регистрировали азотный баланс. Если положительный баланс сохранялся, то эта аминокислота считалась незаменимой. Если баланс становился отрицательным, то аминокислоту постепенно возвращали в рацион, пока азотный баланс не стабилизировался и не достигалось минимальное необходимое значение. Аналогичный метод использовался для определения содержания белка в продуктах питания. Испытуемым давали диету, не содержащую белка, и регистрировали потери азота. В течение первой недели или более наблюдается быстрая потеря лабильных белков. После стабилизации потерь азота этот уровень определялся как минимально необходимый для поддержания жизнедеятельности. Затем испытуемым давали измеренное количество тестируемого продукта. Разница между содержанием азота в этом продукте и потерями азота выше исходного уровня соответствовала количеству азота, удержанному организмом для восстановления белков. Количество удержанного азота, деленное на общее потребление азота, называется коэффициентом использования белка. Количество удержанного азота, деленное на (потребление азота минус потери азота выше исходного уровня), называется биологической ценностью и обычно выражается в процентах. Лимитирующая аминокислота зависит от потребностей человека, и в настоящее время существует два набора рекомендаций от авторитетных источников: один из них опубликован ВОЗ. Для сравнения, в 100 граммах сырой брокколи содержится 2,8 грамма белка или 82 мг белка на калорию (всего 34 калории), или суточная норма белка в 47,67 г после употребления 1690 г сырой брокколи в день при 574 ккал. Яйцо содержит 12,5 г белка на 100 г, но на 4 мг больше белка на каждую калорию, или суточная норма белка достигается после употребления 381 г яйца, что составляет 545 ккал. При этом не учитывается соотношение незаменимых аминокислот (качество белка); для получения полноценного белкового профиля фактически необходимо съедать более 3 кг брокколи в день, а для получения достаточного количества калорий – почти 6 кг.
Полные белки у животных, не являющихся людьми
Ученые знали с начала XX века, что крысы не могут выжить на диете, единственным источником белка в которой является зеин, получаемый из кукурузы, но восстанавливаются, если их кормят казеином из коровьего молока. Это привело Уильяма Камминга Роуза к открытию незаменимой аминокислоты треонина. Манипулируя рационом грызунов, Роуз установил, что для крыс необходимы десять аминокислот: лизин, триптофан, гистидин, фенилаланин, лейцин, изолейцин, метионин, валин, аргинин и треонин. Последующие работы Роуза показали, что для взрослых людей необходимы восемь аминокислот, а гистидин также необходим для младенцев. Более длительные исследования подтвердили необходимость гистидина и для взрослых людей.
Взаимная взаимозаменяемость
Различие между незаменимыми и заменимыми аминокислотами несколько размыто, поскольку некоторые аминокислоты могут образовываться из других. Аминокислоты, содержащие серу – метионин и гомоцистеин – могут превращаться друг в друга, однако ни одна из них не может быть синтезирована de novo у человека. Точно так же цистеин может образовываться из гомоцистеина, но не может быть синтезирован самостоятельно. Поэтому, для удобства, аминокислоты, содержащие серу, иногда рассматриваются как единый пул питательно эквивалентных аминокислот, как и пара ароматических аминокислот – фенилаланин и тирозин. Аналогично, аргинин, орнитин и цитруллин, которые взаимопревращаемы в цикле мочевины, рассматриваются как единая группа.
Последствия недостатка
Если одна из незаменимых аминокислот недоступна в необходимом количестве, синтез белка будет ингибирован, независимо от доступности остальных аминокислот. Дефицит незаменимых аминокислот следует отличать от белково-энергетической недостаточности, которая может проявляться в виде маразма или квашиоркора. Ранее квашиоркор связывали с дефицитом белка у людей, потреблявших достаточное количество калорий ("синдром сладкого младенца"). Однако эта теория была поставлена под сомнение, поскольку не было выявлено различий в рационе детей, развивающих маразм, и детей, развивающих квашиоркор. Тем не менее, например, в справочных значениях потребления питательных веществ (DRI), разработанных Министерством сельского хозяйства США, недостаток одной или нескольких незаменимых аминокислот описывается как белково-энергетическая недостаточность.