Руководства по белкам

Наращивание мышечной массы может показаться запутанным процессом. Некоторые люди говорят, что вы должны использовать большое количество повторений в своих тренировках, в то время как другие говорят, что вам просто нужно сосредоточиться на том, чтобы стать сильнее.

Некоторые говорят, что вам нужно придерживаться диеты с высоким содержанием белка, а другие говорят, что это не имеет значения. Некоторые говорят, что вам нужно есть прямо перед и/или после тренировки, в то время как другие говорят, что достаточно потреблять достаточное количество калорий в течение дня.

Кто прав? Что ж, один из способов ориентироваться в этом болоте фактов и мнений — сосредоточиться на том, чего вы хотите достичь.

И если ваша цель — нарастить мышечную массу, то вам нужно понимать все стратегии, нацеленные на одну цель: синтез мышечного белка.

Вам может быть интересно, что это такое. Ну, это то, что вы узнаете в этой статье. Вы узнаете, что такое синтез мышечного белка, почему он так важен для наращивания мышечной массы, шесть лучших способов увеличить синтез мышечного белка и как избежать вещей, которые снижают синтез мышечного белка.

Что такое синтез мышечного белка?

Синтезировать — значит объединять множество вещей в связное целое. Когда речь идет о синтезе мышечного белка, это означает создание новой мышечной ткани из аминокислот. Аминокислоты — это небольшие молекулы, из которых состоят белки. Последние непрерывно разрушаются и восстанавливаются в организме.

Когда аминокислоты в мышечной ткани расщепляются на составные части, этот процесс также известен как расщепление мышечного белка. Процессы расщепления и синтеза мышечных белков активны одновременно все время, но в разной степени.

Например, когда вы голодны, скорость распада белка увеличивается, а когда она превышает скорость синтеза мышечного белка, происходит потеря мышечной массы. Это состояние также известно как отрицательный белковый баланс.

Когда вы едите белок, ваша скорость синтеза белка увеличивается, а когда она превышает скорость распада белка, результатом является увеличение мышечной массы. Это состояние также называют положительным белковым балансом.

Вот как ваше тело каждый день перемещается между анаболическим и катаболическим состояниями.

В нормальных условиях здоровья и питания синтез мышечного белка достаточно стабилен, а цикл клеточной регенерации остается сбалансированным.

Днём это выглядит примерно так:

Каждое увеличение синтеза белка сопровождается соответствующим увеличением распада белка, и эти два фактора более или менее уравновешивают друг друга. Вот почему средний человек не набирает и не теряет мышечную массу в течение длительного периода времени. Заметных изменений мышечной массы тела в течение дня не наблюдается. (Мы действительно медленно теряем безжировую массу тела с возрастом, если не предпринимаем активных действий, но я думаю, вы поняли.)

Как синтез белка влияет на рост мышц

Однако как нам нарастить мышечную массу, если синтез белка и расщепление белка уравновешивают друг друга?

Ответ заключается в незначительном увеличении синтеза белка по сравнению с расщеплением белка в долгосрочной перспективе.

Когда скорость синтеза белка превышает скорость распада белка в течение недель и месяцев, ваши мышцы становятся больше и сильнее.

Итак, то, что называется ростом мышц, на самом деле является результатом скорости синтеза белка, которая со временем превышает скорость распада белка. Другими словами, вы набираете мышечную массу, когда ваше тело производит больше мышечного белка, чем теряет. Когда ваше тело синтезирует меньше белка, чем теряет, вы в свою очередь теряете мышцы.

И если ваше тело синтезирует примерно такое же количество мышечного белка, как и теряет, то вы не набираете и не теряете мышечную массу.

Вот почему бодибилдеры делают все возможное, чтобы увеличить скорость синтеза белка и предотвратить его расщепление.

К ним относятся, среди прочего:

• Высокобелковые и высокоуглеводные диеты
• Прогрессирующая перегрузка мышц в тренажерном зале
• Убедитесь, что вы не находитесь в состоянии дефицита калорий
• Правильное питание до и после тренировки
• Употребление белка перед сном
• Ограничение кардиотренировок
• добавки
• А иногда употребление стероидов и других препаратов

Цель всего этого состоит в том, чтобы поддерживать скорость синтеза белка как можно выше скорости его распада в течение как можно большего количества часов в день.

Как видите, существует множество факторов, которые в совокупности определяют, набираете ли вы или теряете мышечную массу. Что еще стоит отметить, так это тип синтеза мышечного белка, на который мы нацелены. Все виды упражнений, включая виды спорта на выносливость, такие как езда на велосипеде, плавание, катание на лыжах и походы, могут увеличить скорость синтеза мышечного белка.

Но тогда почему спортсмены на выносливость не мускулистые? Ну, на это есть три причины:

1. Синтез белка в основном происходит в митохондриях — небольших энергетических установках в клетках. Митохондрии размножаются и становятся более эффективными, делая вас лучше в видах спорта на выносливость, но они не увеличивают размер мышц. С другой стороны, силовые тренировки увеличивают синтез белка в самих мышечных волокнах, что приводит к их росту.
2. Во время занятий спортом на выносливость также наблюдается сильное увеличение расщепления белка, что сводит на нет увеличение синтеза белка.
3. Большинство людей, занимающихся видами спорта на выносливость, также ограничивают потребление калорий, что увеличивает скорость распада мышечного белка. Итак, что вы можете сделать, чтобы сохранить повышенную скорость синтеза белка достаточно долго, чтобы нарастить мышечную массу? Как вы скоро увидите, довольно много.

6 способов увеличить синтез мышечного белка

Если вы хотите нарастить мышечную массу, у вас есть две цели:

1. Увеличение синтеза мышечного белка в течение как можно большего количества часов в день.
2. Уменьшение разрушения мышц в течение как можно более длительного периода времени в день.

Во-первых, давайте займемся первой частью этого уравнения — увеличением скорости синтеза мышечного белка.

Силовые тренировки и синтез мышечного белка

С древних времен мы знали, что подъем и опускание тяжестей способствует наращиванию мышечной массы. Когда мы тренируем наши мышцы, мы повреждаем клетки в наших мышечных волокнах, что дает сигнал организму увеличить скорость синтеза белка для восстановления этого повреждения.

Днём это выглядит так

Есть несколько других вещей, которые происходят в мышечных клетках, когда мы занимаемся спортом, которые также стимулируют синтез мышечного белка, но наиболее важным фактором является механическое напряжение. Это означает перемещение все более и более тяжелых весов с течением времени.

После тренировки наблюдается быстрое и устойчивое увеличение синтеза мышечного белка. Это условие длится до 3 дней для начинающих и менее 24 часов для опытных пользователей. Это различие связано с тем фактом, что со временем организм лучше восстанавливается после физических упражнений и, следовательно, ему не нужно так долго поддерживать повышенный синтез белка.

Это становится еще более важным, когда вы приближаетесь к своему генетическому потенциалу, поскольку ваше тело становится более устойчивым к воздействию силовых тренировок. Требуется все больше и больше подходов, чтобы получить одинаковое увеличение синтеза белка, и это увеличение быстрее возвращается к исходному уровню.

Вот почему вам необходимо со временем увеличивать объем тренировок, чтобы поддерживать повышенную скорость синтеза белка и работать на полной скорости.

Все это хорошо, но также происходит значительное увеличение распада мышечного белка, когда вы поднимаете тяжести.

На самом деле, скорость распада мышечного белка после тренировки значительно выше, чем скорость синтеза мышечного белка. Через час или два в тренажерном зале вы окажетесь в катаболическом (разрушающем мышцы) состоянии.

Другими словами, силовые тренировки увеличивают как скорость синтеза белка, так и скорость его распада.

Скорость распада мышечного белка со временем естественным образом замедляется, и силовые тренировки по-прежнему оказывают эффект наращивания мышечной массы в долгосрочной перспективе. Однако, как прирожденный физкультурник, вы должны делать все возможное, чтобы уменьшить распад мышечного белка, вызванный физическими упражнениями.

Здесь на помощь приходит питание, которое мы рассмотрим далее.

Калории и синтез мышечного белка

Да, вам нужно есть достаточно белка, что не является чем-то новым для людей, пытающихся нарастить мышечную массу, но многие люди не понимают, что им также нужно потреблять достаточно калорий. Каждый день ваше тело сжигает определенное количество энергии, которое измеряется в калориях (ккал — это количество энергии, необходимое для нагревания 1 кг воды на один градус). Это количество калорий называется вашим общим ежедневным расходом калорий.

Ваше тело получает энергию, необходимую ему для жизни, из пищи, которую вы едите. Соотношение между количеством энергии, которое вы потребляете, и количеством энергии, которое вы расходуете, называется энергетическим балансом и оказывает большое влияние на ваш вес тела и рост мышц.

Когда вы даете своему телу меньше энергии, чем оно использует, вы создаете дефицит калорий, который приводит к потере веса, если он сохраняется в течение определенного периода времени.

Однако такой дефицит калорий также снижает способность вашего организма синтезировать мышечный белок, что замедляет или останавливает ваш рост мышц.

Физиология в игре довольно сложная, но вкратце: когда вы ограничиваете потребление калорий, ваше тело переходит в режим энергосбережения, при котором одни функции организма имеют приоритет над другими.

Наращивание больших мышц не является необходимым для выживания и требует много энергии, поэтому это довольно низко в списке приоритетов.

Кроме того, дефицит калорий может снизить уровень анаболических гормонов и повысить уровень катаболических гормонов, что может вызвать системный переход от чистого синтеза белка к разрушению мышц.

По этой же причине широко распространено мнение, что нельзя наращивать мышцы и терять жир одновременно (хотя, как мы увидим, это не совсем точно).

По этой же причине женщины могут пропускать месячные, когда ограничивают потребление калорий, чтобы похудеть. В состоянии энергетического голодания организм может пренебречь энергоемким и нежизнеспособным процессом менструации. Итак, что вам нужно обеспечить с точки зрения потребления калорий, если вы хотите нарастить мышечную массу как можно быстрее?

Вы должны убедиться, что у вас нет дефицита калорий, независимо от вашей стратегии питания.

Независимо от вашей стратегии питания, если большую часть времени вы испытываете дефицит калорий, вам будет трудно поддерживать скорость синтеза мышечного белка на достаточно высоком уровне для наращивания мышечной массы.

Если вы хотите максимизировать синтез мышечного белка, убедитесь, что потребляете достаточно калорий, чтобы поддерживать свой вес. Для большинства людей это означает количество калорий в диапазоне от 30 до 34 ккал на килограмм массы тела.

28 января 2022

Руководство по белку

Полное руководство по белку

Атлеты и атлеты десятилетиями проповедуют евангелие белка, а остальной мир догоняет их в последние несколько лет. Сегодня часто можно увидеть, что белковые продукты продаются практически повсюду, и услышать, как все, от вашей бабушки до вашего племянника-подростка, говорят о том, чтобы включить их в свой рацион побольше. Подробнее где купить протеин в минске тут.

Вот все, что вы спрашивали нас и всех остальных в Интернете о самых мощных макроэлементах. Если вы серьезный атлет или спортсмен, стремитесь к увеличению веса или потере веса или просто пытаетесь питаться здоровее, вот с чего начинается разговор!

Что Такое Белок?

Это не просто часть того, что у вас на тарелке или в шейкере. Это важная часть того, кто вы есть, и то же самое относится к любому другому живому существу.

Белки существуют на земле миллиарды лет и являются основными строительными блоками большинства форм жизни, от простейших бактерий до самых сложных форм жизни.

На самом деле, на самом деле это не вещь, а скорее категория вещей. Существуют миллионы различных типов белковых молекул, все они содержат различные комбинации 20 стандартных аминокислот. Но белки также, безусловно, являются самыми сложными молекулами в человеческом организме и могут содержать от 50 до 2000 аминокислот, включая 20 незаменимых. На сегодняшний день в геноме человека идентифицировано около 10 000 различных белков. Считается, что на земле существует почти триллион различных вариаций[1].

Тело мужчины весом 154 фунта содержит около 24 фунтов белка. Почти половина находится в виде скелетных мышц, а еще 3-4 фунта — в виде кожи и крови. Кости и органы составляют остальное.[2]

С точки зрения питания, белок является одним из трех основных макроэлементов, необходимых нашему организму для выживания. Это «макро» питательное вещество, потому что, подобно углеводам и жирам, мы потребляем его в значительном количестве и используем в качестве топлива. Каждый день нам требуется сравнительно небольшое количество витаминов и минералов, поэтому их называют «микроэлементами».

Белок содержится в различных комбинациях и количествах в каждой пище, которую мы едим, даже в овощах. В отличие от всех этих других макро- и микроэлементов, ваш организм не может накапливать их, поэтому вы должны постоянно получать их через продукты, которые вы едите, и / или добавки, которые вы принимаете.

Для Чего Наш Организм Использует Белок?

Он играет важную роль практически во всем, что происходит в вашем теле. В вашей крови он транспортирует кислород по всему вашему телу. Он строит и восстанавливает ткани (включая мышечную ткань) и вырабатывает ферменты, гормоны и другие химические вещества организма. Он также является основным строительным блоком костей, хрящей, органов, кожи, крови, волос и ногтей.

Антитела, которые наш организм использует для защиты от болезней и инфекций, состоят из белка, как и ферменты, которые считывают генетическую информацию в нашей ДНК для создания новых молекул. Молекулы белка-посредника передают сигналы между клетками, тканями и органами, а транспортные молекулы белка переносят атомы и мелкие молекулы по всему организму.

Каковы Преимущества Диетического Белка?

Вы, вероятно, ассоциируете высокобелковую пищу с людьми, пытающимися набрать массу. И это потому, что это работает! Неоднократно доказывалось, что диеты, богатые продуктами с высоким содержанием белка, в сочетании с силовыми тренировками помогают спортсменам наращивать или сохранять мышечную массу.

Однако диеты, включающие продукты с умеренным или высоким содержанием белка, имеют множество других преимуществ. Во-первых, как пишет доктор философии Хосе Антонио в статье «Развенчаны 3 мифа о диетах с высоким содержанием белка», «Очень трудно растолстеть, если единственное, чем вы перекармливаете, — это белок».

Большинство продуктов с высоким содержанием белка сами по себе содержат очень мало жиров и углеводов. В куриных грудках содержится 2-3 грамма жира на порцию, в то время как в твороге всего 1-2 грамма. Яичные белки и рыба практически не содержат жира, а в случае рыбы жиры, которые они содержат, часто являются полезными омега-3 жирными кислотами.

Диеты с высоким содержанием белка также могут помочь вам сбросить нежелательный вес. «Этот дополнительный белок не только поможет вам нарастить больше мышечной массы, но и уменьшит ваш аппетит, что сделает вас менее склонным поддаваться тяге», — говорит Хосе Антонио, доктор философии. «[Он] может помочь вам похудеть из-за его способности действовать как мощный термогенный агент. Это означает, что ваше тело сжигает больше калорий, переваривая белковую пищу, чем требуется для переваривания одинакового количества углеводов и жиров».

Зарегистрируйтесь или войдите что бы оставить комментарий.

Возврат к списку

Белки – основа жизни, а также один из основных элементов нашего питания, в основном из белков состоят наши мышцы, или, например, гормоны. Зожник выясняет, зачем нам всем нужен белок и может ли он помимо пользы приносить и вред.

Что такое белки

Белки – или, по-научному, протеины (греч. «proton» – первый) – высокомолекулярные органические вещества, состоящие из аминокислот. Грубо говоря, понятия “белки”, “протеины”, “аминокислоты”, BCAA, “изоляты”  – все это одно и то же – белки и их составляющие.

Белки входят в состав всех клеток нашего организма. В большинстве клеток белок составляет 50% их сухой массы. Из белка состоят наши мышцы, органы, кожа, волосы. Белки – сложные молекулы, которые способны вступать в сложные взаимодействия, это такие “кирпичики”, с большим спектром возможностей, могут быть строительным материалом, переносчиком других веществ, распознавателем враждебного вещества, дирижером сложных химических реакций.

Сам по себе белок состоит из аминокислот. Человеческий организм насчитывает 21 аминокислоту, однако 8 из них (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин) – жизненно необходимы для человека и поэтому они называются незаменимыми аминокислотами. Это означает, что человек сам не способен их синтезировать, поэтому эти 8 аминокислот должны поступать к нам вместе с пищей [1].

Для чего нужны белки

Белки обладают огромным спектром функций:

• Защита: белки обеспечивают иммунитет. Антитела, которые защищают нас от инфекций и вирусов – белки иммуноглобулины.
• Регуляция: из белков производятся различные элементы, которые необходимы для нормального функционирования и регуляции нашего организма. Например, гемоглобин, энзимы, желудочный сок, витамины.
• Структурная функция: из белка коллагена состоят наши волосы и ногти, из белков миозина и актина в основном состоят наши мышцы. Способность миозина и актина менять свою форму обеспечивает сокращение и движение мышц.
• Транспорт: В транспортировке гемоглобина участвует кровеносная система, в частности эритроциты. Гемоглобин – транспортный белок, который переносит кислород и углекислый газ.
• Энергетическая функция: на грамм белка приходится 4 килокалории. Белки – довольно универсальны и могут использоваться в качестве источника энергии, но в основном при истощении других источников энергии – углеводов и жиров [2].

Белок нам жизненно необходим. Без участия белка не протекает практически ни одна реакция в нашем организме.

Какие бывают белки

Белки по источникам их поступления бывают животного или растительного происхождения. Животные белки имеют более сбалансированный состав незаменимых аминокислот, чем растительные. В этом плане, рацион вегетарианцев получается намного беднее и требует внимательно относиться к пищевым добавкам, чтобы добирать необходимые вещества.

Источники животного белка: молочные продукты (творог, сыр), мясо, рыба и яйца. Растительные белки также содержат необходимые нашему телу незаменимые аминокислоты, однако не в таком количестве, как животные.

Содержание белка в продуктах животного происхождения, граммов на 100 г:

Источники растительного белка это – соя, орехи, бобовые (чечевица, горох, фасоль), злаки, цельные зерна. Подробнее о продуктах, содержащих растительные белки – читайте в тексте “9 лучших источников белка, кроме мяса”.

Содержание белка в продуктах растительного происхождения:

Лучше всего употреблять в комбинации белки как растительного, так и животного происхождения. Однако растительные белки считаются более полезными, так как они легче перерабатываются нашим организмом и не содержат столько жира и холестерина, как животные источники белка.

Сколько белка нужно употреблять в день

Рекомендуемая дневная норма белка в день составляет 0,84 грамма на килограмм массы тела [3]. Употребляя такое количество белка в день, среднестатистический человек будет покрывать потребность белка в организме.

Людям, ведущий активный образ жизни, например, практикующим силовые тренировки нужно больше белка – приблизительно 1.6-1.8 г/кг, чтобы повысить его синтез в мышечных волокнах [4] [5]. В Энциклопедии Зожника – описаны рекомендации по потреблению белка в зависимости от целей:  для поддержания и развития мышечной массы требуется потреблять примерно 1,3-1,8 г белка на килограмм массы тела в день. При снижении процента жира рекомендуется увеличить суточное потребление белка до 1,8-2 г/кг массы тела. Если цель — снижение процента жира до экстремально низких значений, рекомендуется увеличить потребление белка до 2,3-3,1 г белка на 1 кг массы тела в сутки.

Мифы о 3-4 граммов белка в день на кг веса

Впрочем, в некоторых бодибилдерских источниках пишут о 3-4 грамма белка на килограмм веса. Возьмем, к примеру, 80-килограммового атлета. В его случае ему необходимо употреблять 320 граммов белка в день, чтобы успешно набирать мышечную массу – это, к примеру, 1,5 килограмма филе индейки, 50 куриных яиц или 10 литров молока. Конечно же очень непросто съесть такое количество еды, поэтому нам намекают, что необходимо принимать протеиновые коктейли, иначе мышцы не вырастут.

Нет никакой необходимости (и научного подтверждения) употреблять 3-4 грамма белка на килограмм веса, стремясь набрать мышечную массу. В рационе современного человека почти всегда присутствует мясо, творог, сыр, молоко, яйца, бобовые и другие белковые продукты, употребляя которые, вы легко сможете покрыть дневную потребность в белке и набирать мышечную массу. Разумеется, если по каким-то причинам вы не можете набирать 1.4-1.8 г белка на килограмм веса из обычной пищи, тогда уже имеет смысл прибегнуть к использованию белковых добавок.

Марион Нэстл, специалист по питанию из университета Нью-Йорка, утверждает, что американцы потребляют и без того слишком много белка, так как его много как в животной, так и в растительной пище. Подробнее о том, что едят в Калифорнии в репортаже Зожника.

В США нет свидетельств того, что население недоедает белка. Единственная причина, почему компании активно рекламируют протеиновые добавки – это маркетинг. Не в здоровье дело, а именно в маркетинге. Протеиновые добавки – отличный инструмент маркетинга, поэтому их так яро рекламируют и убеждают людей покупать их [6].

Вред от чрезмерного потребления белка

Белок действительно играет очень важную роль в нашем организме. Человек не может быть здоров, если не употребляет достаточное количество белка. Однако чрезмерное его употребление тоже связанно с рисками для здоровья.
Исследований на данную тему, к сожалению, проводилось не очень много и не все они являются убедительными.

Согласно одному исследованию, чрезмерное употребление животного белка повышает риск образования камней в почках на 250%. (Robertson WG, Heyburn PJ, Peacock M, Hanes FA, Swaminathan R: The effect of high animal protein intake on the risk of calcium stone-formation in the urinary tract.)

Также повышенный прием белка может быть связан с развитием остеопороза, однако эти данные являются очень противоречивыми и нельзя сделать однозначный вывод, так ли это [7], [8].
Таким образом, нельзя сделать однозначного вывода, может ли избыточное потребление белка представлять вред для почек и костной системы. Однако если у вас есть проблемы с почками, желательно проконсультироваться с врачом, перед тем как садиться на высокобелковую диету, так как она дает серьезную нагрузку на организм.

Еще одна проблема повышенного приема белка – дегидратация. Однако решение этой проблемы простое – необходимо лишь пить большое количество воды, даже если вы не чувствуете жажду [9].

Согласно одному исследованию, проведенному в Йельском университете, чрезмерное потребление животного белка повышает риск развития рака желудка. При этом, при потреблении растительного белка, этот риск рака желудка снижался [10].

Существуют сведения, что именно красное мясо, такое как говядина, свинина, телятина, оленина является канцерогенным. Повышенное употребление красного мяса некоторые ученые связывают с развитием рака кишечника [11]. Конечно, нет необходимости полностью исключать красное мясо из нашего рациона, достаточно лишь ограничиться 70 граммами в день [12].

На самом деле очень трудно определить, действительно ли красное мясо само по себе является таким канцерогенным, или на рак кишечника больше влияет совокупность различных факторов, а именно западный образ жизни – большое количество рафинированного сахара в пище, алкоголя, невысокое потребление фруктов и овощей [13].

Подводя итог, можно сделать вывод, что чрезмерное употребление белка не представляет сильной угрозы нашему здоровью, по крайней мере, если в вашей высокобелковой диете присутствует преимущественно белок растительного происхождения.

Нет необходимости отказываться от животного белка, однако целесообразно включить в свой рацион также и бобовые, орехи и злаковые. В любом случае, питание должно быть сбалансированным.

Несмотря на то, что не существует явного доказанного вреда от повышенного употребления белка, в то же время в этом нет и никакой пользы, как и в чрезмерном употреблении жиров и углеводов. Ресурсы организма по скорости усвоению белка не бесконечны и при их превышении возможен вред для здоровья.

Надо отдавать себе отчет, что мы и так потребляем достаточно белка из нормальной пищи, как для поддержания общего здоровья и для набора мышечной массы, так и для похудения. Поэтому нет необходимости изо всех сил запихивать в себя килограммы курицы в день или пить три раза в день белковый коктейль. Всему есть своя мера.

Источники:
1. Neil A. Campbell, Jürgen Markl (Hrsg.): Biologie. 1. korrigierter Nachdruck Auflage. Spektrum, Heidelberg Berlin Oxford 1998
2. http://proteineeiweiss.de/funktion-der-proteine
3. https://www.nrv.gov.au/nutrients/protein, http://fnic.nal.usda.gov/dietary-guidance/dri-nutrient-reports/energy-carbohydrate-fiber-fat-fatty-acids-cholesterol-protein
4. Tarnopolsky MA, Atkinson SA, MacDougall JD, Chesley A, Phillips S, Schwarcz HP (1992). “Evaluation of protein requirements for trained strength athletes”. Journal of Applied Physiology
5. Phillips, Stuart (2006). “Dietary protein for athletes: from requirements to metabolic advantage”. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 31 (6): 647–654.
6. http://www.huffingtonpost.com/2014/06/12/eating-too-much-protein_n_5481307.html
7. http://www.webmd.com/diet/guide/high-protein-low-carbohydrate-diets
8. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21529374
9. http://advance.uconn.edu/2002/020429/02042904.htm
10. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11588131
11. https://www.bowelcanceraustralia.org/latest-news/more-evidence-on-the-link-between-red-meat-and-cancer-bowel-cancer-australia
12. http://www.nhs.uk/Livewell/Goodfood/Pages/red-meat.aspx
13. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20663065

Читайте также на Зожнике:

Почему нельзя голодать для похудения

Как проверить уровень своей подготовки

Первая пинапщица, главная красотка 50-х и жена Вейдера

5 приложений, чтобы бросить курить

63 фитоняшки на велосипедах

Время чтения: 8 протокол

Не только теми, кто занимается физической активностью, особенно теми, кто занимается бодибилдингом. увеличение мышечной массы и следовательно знать важность этого питательного вещества в синтезе мышц — поскольку мышцы, после воды, состоят в основном из белков, но большая часть общества (включая сидячие), включая средства массовой информации, белки, которые происходят от выражения «фундаментальная потребность», были отмечены ввиду относительно высокой и фундаментальной важности в нашей жизни. Преодолевая концепции, которые больше не применимы, сегодня известно, насколько это важно в основании диета с высоким содержанием белка, так что он, в свою очередь, может служить основой практически для всех аспектов жизни и ее строительства.

Сегодня белки достигли уникального места в биологических исследованиях самых разных типов, а также показали себя на уровне высокой сложности для жизни. Таким образом, очень важно, чтобы мы могли понять некоторые основные аспекты этого макроэлемента, концепции которого выходят далеко за рамки того, что мы себе представляем. Обнаруженный в организме в различных формах, таких как гликопротеины, липопротеины и многие другие, это имеет еще большее значение для практикующих физические нагрузки, которые направлены на телесные изменения, и эти изменения являются длительными и эффективными. Следовательно, знание лучших форм потребления, манипуляций и функций белков является фундаментальным принципом для получения хороших результатов.
Таким образом, в отличие от того, что раньше проповедовалось о вреде протеина, о его возможных перегрузках и руководящих принципах, которые были составлены с недооценкой его потребления, сегодня распались, давая место новым концепциям и новым направлениям мысли, что мы должны минимально понимать.

Что такое белки?

As белки — это биомолекулы, в основном состоящие из основных элементов: углерода, водорода и кислорода. (помня, что в некоторых случаях в составе белков присутствуют другие элементы, такие как железо и сера) в больших количествах во всех отраслях жизни, будь то животные или растительные, полученные от самых разнообразных и уникальных функций, включая , функции, которые позволяют реакциям продолжать метаболические аспекты в целом и, очевидно, жизнь. Кроме того, белки являются фундаментальными молекулами в построении большинства тканей, из которых состоит все вокруг нас.
Белки также имеют фундаментальное значение, поскольку являются основными принципами того, что составляет живое существо, обычно его РНК, по крайней мере, а в более сложных случаях, таких как человек, сама ДНК.
Эти макромолекулы образованы небольшими единицами, называемыми аминокислотами, которые, в свою очередь, связаны в различных комбинациях так называемыми «пептидными связями», которые могут быть не только в различных комбинациях, но и в различных формах. Эти связи и формы заставляют их обретать устойчивость и, конечно же, они также могут выполнять свою определенную функцию. Это гарантируют так называемые «конформации».
Представьте себе, что, по сути и аналогично, дом — это любая ткань. Его стены — это белки, и, в свою очередь, каждый кирпич, из которого состоит эта стена, — это аминокислота. По сути, это то, что происходит с составом тканей органа, который является частью системы, которая будет частью рассматриваемого существа.
Функциональные группы белков состоят из амино-радикала (NH2) и карбоновой кислоты (COOH).

Для чего нужен белок?

Белки, макромолекулы с обширными функциями, важны, среди прочего, в структурные / пластические функции, способствующие формированию множества тканей (ссылаясь на миозин, коллаген, актин и т. д.), в гормональных функциях, составляющих пептидные гормоны (например, GH, инсулин и т. д.), в функциях и конституции иммунной системы (составляющие лейкоциты, участвующие в производстве веществ, связанных с иммунным ответом, образованием антител и т. д.), при транспортировке газов (как гемоглобин), в качестве энергетических питательных веществ, используемых в основном за счет глюконеогенеза. Кроме того, возможно, его самая большая и самая важная функция — ферментативная, о чем мы узнаем немного позже.

Ферменты: «особые» белки.

Если существует класс белков, стоимость которых переоценена, и, конечно же, они должны быть из-за их физиологического, метаболического и химического значения, то это класс белков. ферменты. Как говорят в биологических науках: Каждый фермент — это белок, но не каждый белок — фермент..
Ферменты — это «особые» белки, которые созданы для того, чтобы катализировать реакции, которые потребуют много времени или если они вообще произойдут. Таким образом, чтобы метаболизм быть эффективными, они незаменимы.
Ферменты в основном функционируют по принципу «замок и ключ». Давайте представим, что каждый фермент представляет собой замок, поэтому в него входит только ключ (в частности, в месте его связывания), что позволяет чему-то происходить. Таким образом, становится ясно наблюдать сложность, которая существует в количестве катализируемых реакций и, следовательно, в различных функциях каждой из них.
В принципе, можно сказать, что ферменты ответственны за то, что происходит в бесчисленных метаболических процессах что произошло бы тысячелетним путем, если бы не их присутствие. Таким образом, безусловно, этот класс заслуживает другого изучения и внимания, особенно ввиду манипуляций с ним.

Количество ферментов в организме огромно, и не все они известны. Однако с учетом того немногого, что известно о некоторых из них, составляются руководящие принципы их функционирования, которые могут, так или иначе, вызвать удобные метаболические модификации посредством их манипуляции, стимуляции, торможения и т. Д. Так обстоит дело, например, с использованием лекарств, которые обычно вызывают ингибирование некоторых ферментов, что делает невозможным их реакцию (например, ингибиторы фермента ароматазы, ответственные за превращение андрогенных соединений в эстрогены. Обычно используются лекарственные препараты этой природы. для случаев гинекомастия, высокая степень ароматизатор). Сегодня не только аллопатические элементы, но и фитотерапия и питательные вещества могут помочь в этой ферментативной манипуляции, оказывая воздействие в соответствии с тем, что нам подходит.
На ферменты сильно влияет окружающая среда, в которой они находятся, особенно факторы, упомянутые выше, такие как pH и температура.
Обычно ферменты хорошо работают при температуре около 30 ° C и pH, близком к 7, и, конечно, они могут варьироваться от фермента к ферменту (например, ферменты в желудочно-кишечном тракте, которые превышают относительно более высокий pH). От внезапных изменений они начинают претерпевать денатурацию, то есть изменение их экстерьера и изменения, которые могут быть обратимыми или нет. Обычно температура изменяется на более низкую, замедляется или прекращается их функции, возобновляясь при достижении идеальной температуры. Однако такие изменения, как сильное воздействие тепла, обычно вызывают необратимые изменения, делая фермент «нулевым».

Как можно классифицировать белки и аминокислоты?

Белки и аминокислоты можно определить и классифицировать разными способами, в которых задействованы разные факторы. Среди множества классификаций мы можем упомянуть, по его конформации, по уровню кислотности, по растворимости (из-за его полярности), по судьбе, которой они могут пострадать (кетоз и глюконеогенез), по сродству или нет к X питательному веществу / веществу / соединению, по функции и многим другим, самое актуальное и особенно для нас культуристы является тот, который включает в себя незаменимые, условно незаменимые и заменимые аминокислоты.
В принципе, заменимые аминокислоты это те, которые вырабатываются нашим организмом и не обязательно должны поступать с пищей. Аминокислоты, такие как L-аланин, L-серин и т. Д. В условно существенный это те, которые не важны в нормальных физиологических ситуациях, но которые необходимо употреблять в определенных случаях, например, L-аргинин, L-пролин и L-тирозин. В существенный, это те, которые не производятся организмом, поэтому требуется экзогенное потребление, то есть с пищей. Этим аминокислотам следует уделять особое внимание, особенно тем, кто придерживается определенного ограничения белка в рационе, особенно вегетарианцам. Некоторые из этих аминокислот имеют нечетную степень важности в метаболизме и имеют большое значение. Это L-лейцин, L-валин, L-триптофан, L-треонин и др.

Сколько белка мне нужно употреблять?

Чтобы белки эффективно играли фундаментальную роль, они должны быть правильно синтезированы. Таким образом, потребление белка и, желательно, широкое и разнообразное, более чем необходимо, так как таким образом мы предоставим другой диапазон различных аминокислот, чтобы организм мог сделать это разнообразие и, следовательно, всегда иметь субстраты для своих анаболических процессов (читайте строительство).
Согласно ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения) рекомендуется: здоровый человек потребляет около 50 г белка в день, что для человека весом 70 кг будет составлять около 0,7 г / кг, значение, которое, согласно некоторым источникам, также рекомендуется для людей в нормальных условиях. Для тех, кто занимается физической активностью с низким / средним уровнем дохода, это значение колеблется в пределах 1,2 г / кг, что соответствует среднему потреблению 84-85 г белка в день. Мы говорим о МАКРОПИТАЮЩИХ, а не о КОЛИЧЕСТВЕ ПРОДУКТОВ, поскольку многие склонны путать эти два понятия.

Белки и культурист

В настоящее время средства массовой информации переоценивают белок, который называют одним из чудес света. питание, в основном для тех, кто занимается бодибилдингом, который обычно требует специфического питания, особенно если развитие вашей деятельности искать какую-то цель внезапного изменения и/или вне спортивного/соревновательного уровня или даже, в некоторых случаях, интенсивного.
Возможно, уровень потребления белка у бодибилдеров обычно выше, чем у людей, ведущих малоподвижный образ жизни. Однако эти уровни нельзя считать завышенными, как это обычно делает большинство людей. В принципе, потребление должно соответствовать потребностям, а не избытку. Обнаружение, как много сообщалось, того, что чрезмерное потребление белка может каким-то образом оптимизировать ваши результаты или, если мы думаем, что они не будут вредными, является большим мифом: Избыток белка может нанести вред организму, такие как попадание в гликолитические пути путем преобразования и последующее преобразование в триацилглицерин для хранения в жировой ткани, может вызывать почечную и печеночную перегрузку и, согласно некоторым исследованиям, может даже каким-то образом блокировать синтез белка.
Согласно последним публикациям рекомендаций Международное общество спортивного питания, потребление 1,8-2 г белков на килограмм веса тела, представляет собой хорошее руководство для практикующих физические нагрузки, но следует учитывать, что в некоторых других экспериментах потребление до 2,2-2,5 г XNUMX г белка / кг также показали хорошие результаты, не причинив какого-либо ущерба в краткосрочной и среднесрочной перспективе, что, тем не менее, требует долгосрочных оценок, но которые вряд ли укажут на какой-либо вред.
Очевидно, что это значение может сильно варьироваться в зависимости от каждого из них, в зависимости от индивидуальных потребностей в питании, во-первых, конкретной цели в практике физических нагрузок, типа, продолжительности и интенсивности физической активности, времени восстановления, типа белка а. использование, диета в целом, метаболические тенденции к распаду или синтезу, использование или неиспользование эргогенов, независимо от того, являются они лекарствами или нет, и многие другие факторы. Следует знать, что потребление белка может достигать почти или более 5 г в некоторых конкретных случаях, когда обычно используются вещества лекарственного происхождения.
Следовательно, расчет и понимание ваших собственных потребностей — это фундаментальный ориентир для определения того, сколько нужно потреблять этого макроэлемента. Таким образом, необходима профессиональная помощь.

Биологическая ценность X PDCAA

Даже сегодня много говорят о «биологической ценности» белка. Этот термин в основном дает нам представление о том, насколько хорошо белок используется в организме, от процессов пищеварения и абсорбции до высвобождения аминокислот в кровоток и, следовательно, их использования.
Этот термин не является ни устаревшим, ни неправильным, но, мы бы сказали, неполным, и это становится ясно, когда мы понимаем концепцию PDCAA.
PDCAA происходит от аббревиатуры на английском языке Оценка аминокислот с поправкой на усвояемость белка, то есть химическая оценка (оценка) аминокислоты с поправкой на усвояемость белка. PDCAA — это не что иное, как указание на определение качества данного белка с учетом аминокислотного состава этого же белка и его метаболической доступности для организма.
Чтобы понять это немного лучше, многие обычно не являются поклонниками соевых белков. Говорят, что это источник «низкой биологической ценности», тогда как на самом деле соя имеет высокую биологическую ценность. Тем не менее, его PDCAA относительно низкие, что делает его не одним из лучших вариантов для потребления (несмотря на то, что он не такой плохой источник, как они говорят).
Поэтому всегда принимайте во внимание набор этих концепций, а не только одно из них.

[ВИДЕО] ОТПРАВИТЬ ОТВЕТЫ: ​​ПИТАНИЕ

Хотите узнать больше о питании? Только если сейчас!
В видео ниже наш уважаемый профессор отвечает на некоторые вопросы наших читателей по такой важной теме, как питание. Видео снято для канала Советы по бодибилдингу, на ютубе. Стоит смотреть до конца!

Заключение

Белки являются основными макроэлементами в жизни любого человека и составляют важную часть диеты, независимо от того, связана ли она с физической активностью или нет.
Ранее синтезированные в соответствии с генетическим кодом аминокислоты, полученные в процессе переваривания белковой пищи, и, в отличие от производства аминокислот человеческим организмом, эти питательные вещества выполняют в организме основные и сложные функции, действуя по-разному и, практически все ткани.
Однако для получения хорошей индивидуализации в его потреблении и индивидуализации, соответствующей вашим потребностям и целям, важно обратиться за профессиональной помощью, чтобы избежать любого ущерба и получить максимальную пользу от этого незаменимого макроэлемента.

Об авторе сообщения

Что такое белки

Белки – или, по-научному, протеины (греч. «proton» — первый) – высокомолекулярные органические вещества, состоящие из аминокислот. Грубо говоря, понятия «белки», «протеины», «аминокислоты», BCAA, «изоляты» — все это одно и то же — белки и их составляющие.

Белки входят в состав всех клеток нашего организма. В большинстве клеток белок составляет 50% их сухой массы. Из белка состоят наши мышцы, органы, кожа, волосы. Белки — сложные молекулы, которые способны вступать в сложные взаимодействия, это такие «кирпичики», с большим спектром возможностей, могут быть строительным материалом, переносчиком других веществ, распознавателем враждебного вещества, дирижером сложных химических реакций.

Сам по себе белок состоит из аминокислот. Человеческий организм насчитывает 21 аминокислоту, однако 8 из них (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин) – жизненно необходимы для человека и поэтому они называются незаменимыми аминокислотами. Это означает, что человек сам не способен их синтезировать, поэтому эти 8 аминокислот должны поступать к нам вместе с пищей [1].

Все белки состоят из того или иного набора 21 аминокислоты. Любимая многими адептами силовых тренировок добавка BCAA — это просто 3 конкретные аминокислоты из 8 незаменимых, поступающих в организм с пищей: валин, лейцин и изолейцин. Если ваш рацион беден на белковые продукты, потребление BCAA может иметь эффект.

Для чего нужны белки

Белки обладают огромным спектром функций:

• Защита: белки обеспечивают иммунитет. Антитела, которые защищают нас от инфекций и вирусов — белки иммуноглобулины.
• Регуляция: из белков производятся различные элементы, которые необходимы для нормального функционирования и регуляции нашего организма. Например, гемоглобин, энзимы, желудочный сок, витамины.
• Структурная функция: из белка коллагена состоят наши волосы и ногти, из белков миозина и актина в основном состоят наши мышцы. Способность миозина и актина менять свою форму обеспечивает сокращение и движение мышц.
• Транспорт: В транспортировке гемоглобина участвует кровеносная система, в частности эритроциты. Гемоглобин — транспортный белок, который переносит кислород и углекислый газ.
• Энергетическая функция: на грамм белка приходится 4 килокалории. Белки — довольно универсальны и могут использоваться в качестве источника энергии, но в основном при истощении других источников энергии – углеводов и жиров [2].
  Белок нам жизненно необходим. Без участия белка не протекает практически ни одна реакция в нашем организме.

Белки — очень сложные соединения более простых молекул (тех самых 21 аминокислот в разных сочетаниях). К примеру на этой картинке — молекула иммуноглобулина-G — одного из основных борцов с инфекциями.

Какие бывают белки

Белки по источникам их поступления бывают животного или растительного происхождения. Животные белки имеют более сбалансированный состав незаменимых аминокислот, чем растительные. В этом плане, рацион вегетарианцев получается намного беднее и требует внимательно относиться к пищевым добавкам, чтобы добирать необходимые вещества.

Источники животного белка: молочные продукты (творог, сыр), мясо, рыба и яйца. Растительные белки также содержат необходимые нашему телу незаменимые аминокислоты, однако не в таком количестве, как животные.
Содержание белка в продуктах животного происхождения, граммов на 100 г:

Источники растительного белка это – соя, орехи, бобовые (чечевица, горох, фасоль), злаки, цельные зерна. Подробнее о продуктах, содержащих растительные белки — читайте в тексте «9 лучших источников белка, кроме мяса».
Содержание белка в продуктах растительного происхождения:

Лучше всего употреблять в комбинации белки как растительного, так и животного происхождения. Однако растительные белки считаются более полезными, так как они легче перерабатываются нашим организмом и не содержат столько жира и холестерина, как животные источники белка.

Сколько белка нужно употреблять в день

Рекомендуемая дневная норма белка в день составляет 0,84 грамма на килограмм массы тела [3]. Употребляя такое количество белка в день, среднестатистический человек будет покрывать потребность белка в организме.

Людям, ведущий активный образ жизни, например, практикующим силовые тренировки нужно больше белка – приблизительно 1.6-1.8 г/кг, чтобы повысить его синтез в мышечных волокнах [4] [5]. Рекомендации по потреблению белка в зависимости от целей: для поддержания и развития мышечной массы требуется потреблять примерно 1,3-1,8 г белка на килограмм массы тела в день. При снижении процента жира рекомендуется увеличить суточное потребление белка до 1,8-2 г/кг массы тела. Если цель — снижение процента жира до экстремально низких значений, рекомендуется увеличить потребление белка до 2,3-3,1 г белка на 1 кг массы тела в сутки.

Мифы о 3-4 граммов белка в день на кг веса

Впрочем, в некоторых бодибилдерских источниках пишут о 3-4 грамма белка на килограмм веса. Возьмем, к примеру, 80-килограммового атлета. В его случае ему необходимо употреблять 320 граммов белка в день, чтобы успешно набирать мышечную массу – это, к примеру, 1,5 килограмма филе индейки, 50 куриных яиц или 10 литров молока. Конечно же очень непросто съесть такое количество еды, поэтому нам намекают, что необходимо принимать протеиновые коктейли, иначе мышцы не вырастут.

Нет никакой необходимости (и научного подтверждения) употреблять 3-4 грамма белка на килограмм веса, стремясь набрать мышечную массу. В рационе современного человека почти всегда присутствует мясо, творог, сыр, молоко, яйца, бобовые и другие белковые продукты, употребляя которые, вы легко сможете покрыть дневную потребность в белке и набирать мышечную массу. Разумеется, если по каким-то причинам вы не можете набирать 1.4-1.8 г белка на килограмм веса из обычной пищи, тогда уже имеет смысл прибегнуть к использованию белковых добавок.

Марион Нэстл, специалист по питанию из университета Нью-Йорка, утверждает, что американцы потребляют и без того слишком много белка, так как его много как в животной, так и в растительной пище.

В США нет свидетельств того, что население недоедает белка. Единственная причина, почему компании активно рекламируют протеиновые добавки – это маркетинг. Не в здоровье дело, а именно в маркетинге. Протеиновые добавки – отличный инструмент маркетинга, поэтому их так яро рекламируют и убеждают людей покупать их [6].

В США даже на рекламе мороженого пишут содержание белка в 100 г.

Вред от чрезмерного потребления белка

Белок действительно играет очень важную роль в нашем организме. Человек не может быть здоров, если не употребляет достаточное количество белка. Однако чрезмерное его употребление тоже связанно с рисками для здоровья.

Исследований на данную тему, к сожалению, проводилось не очень много и не все они являются убедительными.
Согласно одному исследованию, чрезмерное употребление животного белка повышает риск образования камней в почках на 250%. (Robertson WG, Heyburn PJ, Peacock M, Hanes FA, Swaminathan R: The effect of high animal protein intake on the risk of calcium stone-formation in the urinary tract.)

Также повышенный прием белка может быть связан с развитием остеопороза, однако эти данные являются очень противоречивыми и нельзя сделать однозначный вывод, так ли это [7], [8].

Таким образом, нельзя сделать однозначного вывода, может ли избыточное потребление белка представлять вред для почек и костной системы. Однако если у вас есть проблемы с почками, желательно проконсультироваться с врачом, перед тем как садиться на высокобелковую диету, так как она дает серьезную нагрузку на организм.

Еще одна проблема повышенного приема белка – дегидратация. Однако решение этой проблемы простое – необходимо лишь пить большое количество воды, даже если вы не чувствуете жажду [9].

Согласно одному исследованию, проведенному в Йельском университете, чрезмерное потребление животного белка повышает риск развития рака желудка. При этом, при потреблении растительного белка, этот риск рака желудка снижался [10].

Существуют сведения, что именно красное мясо, такое как говядина, свинина, телятина, оленина является канцерогенным. Повышенное употребление красного мяса некоторые ученые связывают с развитием рака кишечника. Конечно, нет необходимости полностью исключать красное мясо из нашего рациона, достаточно лишь ограничиться 70 граммами в день [12].

На самом деле очень трудно определить, действительно ли красное мясо само по себе является таким канцерогенным, или на рак кишечника больше влияет совокупность различных факторов, а именно западный образ жизни – большое количество рафинированного сахара в пище, алкоголя, невысокое потребление фруктов и овощей [13].

Подводя итог, можно сделать вывод, что чрезмерное употребление белка не представляет сильной угрозы нашему здоровью, по крайней мере, если в вашей высокобелковой диете присутствует преимущественно белок растительного происхождения.

Нет необходимости отказываться от животного белка, однако целесообразно включить в свой рацион также и бобовые, орехи и злаковые. В любом случае, питание должно быть сбалансированным.
Несмотря на то, что не существует явного доказанного вреда от повышенного употребления белка, в то же время в этом нет и никакой пользы, как и в чрезмерном употреблении жиров и углеводов. Ресурсы организма по скорости усвоению белка не бесконечны и при их превышении возможен вред для здоровья.

Надо отдавать себе отчет, что мы и так потребляем достаточно белка из нормальной пищи, как для поддержания общего здоровья и для набора мышечной массы, так и для похудения. Поэтому нет необходимости изо всех сил запихивать в себя килограммы курицы в день или пить три раза в день белковый коктейль. Всему есть своя мера.

Источники:

1. Нил А. Кэмпбелл, Юрген Маркл «Biologie. 1. korrigierter Nachdruck Auflage. Spektrum», Heidelberg Berlin Oxford, 1998
2. Белки и их функции: немецкоязычное резюме
3. Официальные рекомендации австралийских органов здравоохранения о потреблении белка
4. Тарнопольский М.А., Аткинсон С.А., МакДугал Дж. Д., Челси А., Филипс С., Шварц Х.П. «Evaluation of protein requirements for trained strength athletes». Journal of Applied Physiology, 1992
5. Филипс, Стюарт. «Dietary protein for athletes: from requirements to metabolic advantage». Appl. Physiol. Nutr. Metab. 31 (6): 647–654, 2006
6. Признаки переизбытка белка, Huffington Post, 2014
7. Низкоуглеводные диеты, WebMD, 2012
8. Кислотность рациона и поражения костей, ревью и метаанализ, PubMed, 2011
9. «Переизбыток белка вызывает обезвоживание», Университет Коннектикута, 2002
10. Взаимосвязь питания и раковых заболеваний желудка и пищевода, PubMed, 2001
11. Взаимосвязь раковых заболеваний с потреблением красного мяса, Информационный биллютень рака кишечника Австралии, 2012
12. Красное мясо и риск возникновения рака кишечника, NHS Choises, 2015
13. Красное мясо и риск возникновения рака прямой кишки, метаанализ, PubMed, 2010.

Белки

И снова, здравствуйте! Как набрать мышечную массу, дубль два. По прочтении Вы узнаете все о тренировочных параметрах массанабора: сколько делать сетов, повторений, сколько отдыхать между подходами и какой тип тренинга заставит Ваши мышцы расти как на дрожжах. Также мы поговорим о процессах синтеза протеина у прекрасного пола и узнаем про женские лимиты развития мускулатуры.

Итак, рассаживайтесь поудобней, мы начинаем.

Как набрать мышечную массу: все о тренировках

Кто к нам только что подключился, сообщаем, что это уже вторая заметка по теме. Первая ее часть находится здесь [Как набрать мышечную массу. Часть 1]. В ней мы рассматривали питательные аспекты повышения синтеза протеина. Если Вы ещё с ней не знакомы, то погружение в массанабор лучше начать именно с неё. Мы же идем далее и переходим к тренировочной стороне процесса.

Автору этих строк пока еще не приходилось в своей жизни встречать посетителей тренажерных залов, которые не хотели бы быстро обрести нужные формы. Для женщин это похудение и подтяжка мышц, а для мужчин – набор мышечной массы. Нам всем хочется продуктивно использовать свое время и накачаться за минимально возможный срок, в идеале — еще вчера :). В связи с этой насущной потребностью очень часто задаются вопросы: “какие упражнения самые лучшие?”, “что лучше А или Б?”, “если я буду ходить 5 раз в неделю, то как быстро я накачаюсь?” и прочие. Казалось бы, что на такие вопросы нельзя дать точные ответы, т.к. все индивидуально. Но такой ответ – у всех по-разному, не удовлетворит пытливые умы вопрошающих. Посему мы решили дать Вам конкретные ответы на эти вопросы. Прочитав статью до конца, у Вас больше не должно их возникать или, по крайней мере, Вы будете знать, что делаете все правильно, по науке.

Собственно, давайте переходить к содержательной части заметки.

Примечание:
Для лучшего усвоения материала все дальнейшее повествование будет разбито на подглавы

Как набрать мышечную массу: синтез протеина до, во время и после выполнения упражнений

MPS и MPB – два ключевых понятия, которые будут постоянно фигурировать в наших дальнейших описаниях. Первое – это синтез белков мышц, второе – распад мышечных белков. Мышечная масса поддерживается через соотношение (баланс) между MPS и MPB. Чистый прирост мышечной массы возможен только в том случае, если MPS превышает MPB, т.е. чистый белковый баланс положителен.

В состоянии покоя баланс мышечных белков является отрицательным, а положительным он обычно становится через прием пищи. В результате чего мышечный белок, потерянный между приемами пищи, заменяется новым, поддерживая стабильную мышечную массу. После тренировки в состоянии голода, несмотря на рост MPS, чистый баланс мышечного белка хотя и становится менее отрицательным, не достигает положительного значения, поскольку скорость MPB, которая превысила скорость MPS до тренировки, также возрастает. Однако, когда после тренировки поступают аминокислоты или белок, чистый баланс мышечного белка становится положительным, поскольку скорость MPS превосходит скорость MPB.

Если Вы посещаете тренажерный зал, то в курсе, что самым главным приемом пищи является посттренировочный. Это действительно так. Однако помимо них на MPS и чистый баланс белка влияют приемы пищи, белковое питание до и во время тренировки. При белковых приемах до и во время тренировки их значения увеличивались (Beelen M, Koopman R, van Loon LJ. Journal Physiol Endocrinol Metab, Europe, 2008).

Что касается посттренировочной сессии, то определенный вид тренинга (с сопротивлением, силовой) может увеличить скорость MPS примерно в 2-5 раз, этот эффект способен сохраняться на срок до 48 часов (Tipton KD, Aarsland A, Journal Physiol Endocrinol Metab, Europe, 1997). Другие исследования приводят более скромные значения увеличения MPS (до 1,5 раз), однако большинство из ученых сходятся во мнении, что после тренировки синтез белков повышается. В отношении упражнений без сопротивлений данные говорят о том, что MPS, во время их выполнения угнетается. В частности, ученые (Anthony JC, Kimball SR, Journal Physiol Cell, 1998) выяснили, что 2-х часовая сессия на дорожке снизила MPS на 26%.

В свою очередь, после завершения кардио-сессии (40% от V̇o2max в постабсорбирующем состоянии) наблюдалось увеличение MPS смешанных мышц  примерно на 45% (Sheffield-Moore, Physiol Endocrinol Metab, 2004). Было высказано предположение, что еще бОльший рост миофибриллярной фракционной скорости синтеза может быть вызван более интенсивными упражнениями. Так, молодые люди, выполняющие в течении 1 часа упражнения на одну ногу (например, поочередное разгибание ног сидя в тренажере), удвоили скорость синтеза миофибриллярных белков квадрицепса на 24 часа после тренировки. Эффект длился до 72 часов (Olesen JL, Hansen M, Journal Physiol, 2005).

Все, о чем мы говорили выше, касалось синтеза протеина. Теперь поговорим про…

Как набрать мышечную массу: распад белка до, во время и после выполнения упражнений

На пробой белка, в частности во время выполнения упражнений с сопротивлением (периодов отдыха между сетами), указывает частота появления фенилаланина. Исследования (Miller SL, Tipton KD, Rasmussen BB, Journal Appl Physiol, 2004) говорят о том, что она не повышалась и находилась на дотренировочном уровне.

Что касается посттренировочного периода, то большинство исследований (в т.ч. на основании метода фракционного распада белка) сообщают о повышении мышечного протеолиза в среднем на 30-50% на 3 часа после занятий, тем самым сохраняя отрицательный баланс.

Примечание:

Также исследования говорят о средней продолжительности, активности MPS и MPВ. Это 24 часа распада против 48 часов синтеза

Мышечный протеолиз также повышается и после аэробной активности — бега, ходьбы на дорожке. Средняя его продолжительность 1 час по прошествии тренировки (Paddon-Jones D, Sanford AP, Journal Physiol Endocrinol Metab, 2005).

Общий вывод по синтезу и распаду белка: скелетная мышца проявляет исключительную пластичность в ответ на физические упражнения. Упражнения с сопротивлением увеличивают среднее поперечное сечение мышечного волокна и индуцируют гипертрофию мышц. Правильным с точки зрения увеличения MPS (подавления MPB) будет следующий режим физической и питательной активности:

• легкий белковый прием пищи за 30-45 минут до тренировки;
• прием жидких БЦА или сывороточного изолята/гидролизата во время тренинга;
• интенсивная тренировка с сопротивлением продолжительностью 60-70 минут;
• жидкий посттренировочный прием – БЦА или протеин, гейнер (в зависимости от целей). Примерно 25 г высококачественного белка достаточно для того, чтобы вызвать максимальный синтетический отклик и, следовательно, увеличить чистую аккрецию (увеличение) мышечной массы;
• если сразу после тренировки планируется кардио-сессия до 40 минут, то необходим прием изотоника как до, так и во время “аэробики”.

Примечание:

Чистый прирост мышечной массы после тренировки достигается только при увеличении доступности аминокислот в посттренировочный период

Итак, мы разобрали всю упражненческо-питательную теорию, теперь переходим к конкретике и цифрам.

Как оптимизировать синтез мышечного белка: руководство по упражнениям [Данные научных исследований]

Теория это хорошо, но часто непонятно :). А вот ответы на практические вопросы о том, как набрать мышечную массу — уже совсем другое дело. Давайте перейдем ближе к практике тренинга и познакомимся с теми его параметрами, от которых мышечная масса попрет :). И начнем мы с…

№1. Количество сетов

Исследования 2010 (Burd) и 2016 (Schoenfeld) годов пришли к следующим заключениям: множественные сеты увеличивают синтез мышечного белка больше, чем одиночный сет. И более высокий еженедельный тренировочный объем (количество подходов на рабочую мышцу) приводит к увеличению мышечной массы.

Вывод: выполняйте от 2 (для мелких) до 5 (для крупных) сетов на мышечную группу.

№2. Количество повторений в сете

Для нетренированных людей рекомендуется (American College of Sport Medicine, США, 2009), чтобы нагрузки соответствовали диапазону 8-12 повторений. Для тренированных людей (стаж от 4 месяцев) диапазон повторений должен быть шире: от 1 до 12 с последующим акцентом на количество 1-6 повторений и периодом отдыха от 3 до 5 минут между сетами.

Вывод: в настоящее время нет обширных исследований, дающих однозначный ответ о том, сколько нужно выполнять повторений в сете. Есть только рекомендации, и они говорят о различных диапазонах повторений, одинаково эффективных для стимуляции синтеза мышечного белка, если подход приводит к отказу.

№3. Выполнение до отказа

С одной стороны данные говорят о том, что выполнять сеты нужно до отказа. С другой стороны мышечный отказ снижает эффективность последующих сетов, тем самым уменьшая тренировочный объем. Кроме того, было высказано предположение, что частые тренировки с большим объемом работы с каждым отказным сетом приводят к перетренированности (Stone, 1996). Возможно, выполнение подхода с 1-2 отказными повторениями в сете все равно даст почти максимальный стимул для мышцы без ее значительной усталости.

Вывод: сеты, близкие к отказу, могут привести к схожим (как и в случае выполнения отказных сетов) результатам роста мышц.

№4. Отдых м/у сетами

Более длительный период отдыха между подходами увеличивает посттренировочный синтетический ответ синтеза белков по сравнению с коротким периодом отдыха (5 мин против 1 мин) (McKendry, 2016).

Вывод: короткие периоды отдыха (1-1,5 минуты) ослабляют скорости синтеза мышечного белка после тренировки.

№5. Частота тренировок

Одна тренировка может стимулировать синтез мышечного белка на срок более 72 часов, но пики будут держаться только 24 часа (Miller, 2005). Это говорит о том, что популярный сплит-метод является субоптимальным. Действительно, тренировка каждой группы мышц не реже двух раз в неделю приводит к увеличению мышечной массы (Schoenfeld, 2016).

Вывод: тренировки мышечной группы 1 раз в неделю — самый перспективный, с точки зрения роста мышц, метод.

№6. Тренировочный стаж

Общий синтез мышечных белков MPS (определяемый увеличением частоты MPS и продолжительностью этих повышенных показателей) снижается у опытных атлетов по сравнению с новичками (Damas, 2015).

У нетренированных людей существует не только бОльший синтез миофибриллярного белка, но и повреждение мышц после выполнения упражнений на сопротивление. БОльшая часть синтеза миофибриллярного белка используется для простого восстановления поврежденных мышечных белков, а не формирования новых. У более тренированных атлетов наблюдается меньший рост синтеза миофибриллярного белка, но также наблюдается гораздо меньшее повреждение мышц после выполнения упражнений на сопротивление (достаточно 3-10 недель тренинга, чтобы увидеть эти эффекты). Это означает, что у людей с тренировочным стажем увеличение синтеза миофибриллярного белка фактически может быть использовано для увеличения мышечной массы (Damas, 2016).

Вывод: у более тренированных атлетов повышение синтеза мышечных белков происходит меньше и не столь объемно (в сравнении с новичками). Мышцы менее склонны к повреждениям/микротравмам.

Подытоживая сказанное, можно вывести упражненческие постулаты по оптимизации синтеза белка. Вот что они собой представляют:

• тренируйтесь по системе сплит – разделение на мышечные группы. Например, грудь-бицепс, спина-трицепс, ноги, пресс-плечи;
• выполняйте от 8 до 12 повторений в 2-5 сетах на каждую мышечную группу. Больше повторений в диапазоне и сете для больших мышечных групп;
• выполняйте все подходы тяжело, близко к отказу или 1-2 повтора в 1-2 сетах до отказа;
• отдыхайте 2-5 минут: чем больше мышечная группа, тем ближе к верхней границе диапазона;
• не тренируйтесь чаще 3-х раз в неделю.

Теперь давайте объединим данные из первой части – по питанию, с данными из второй – по тренировкам, и выясним, на чём лучше “сидеть” – высокоуглеводистой или кето-диетах. Т.е. принимая во внимание указанные тренировочные параметры, как нужно себя питать, чтобы получить максимальные значения MPS.

Исследователи (Roberts, lowery, wilson, Journal of Applied Physiology, 2015) “посадили” атлетов на 6 недель на разные типы диет: высокоуглеводистая и кето. А затем провели сравнение уровней синтеза протеина до и после выполнения упражнений. Вот какие данные были получены:

Вывод: если Ваша цель — общий набор массы, то тренируйтесь, сидя на ВУ диете. Если Ваша цель — набор мышечной массы при сохранении % жира, то тренируйтесь, сидя на кето-диете. Здесь все. Следующее на очереди…

Как набрать мышечную массу: естественный мышечный потенциал женщин

Женщине, в ключе набора мышечной массы, важно знать о своих природных особенностях и возможностях массонабора. А последние одинаковые, т.е. женщины после силовой тренировки получают такой же процент мышечной массы, что и мужчины. Единственная разница —  отправная точка. Мужчины начинают с бОльшей мышечной массы и бОльшей силы, однако относительное увеличение размера мышц одинаково между мужчинами и женщинами. Другими словами, женщины ничем не уступают мужчинам в плане массонабора, развития силы. После силовой тренировки их анаболические потенциалы одинаковы.

Примечание:

Ряд исследований установил, что при одинаковом уровне мышечной массы женщины имеют более высокий уровень синтеза мышечных белков, чем мужчины

Что касается женских физиологических особенностей, накладывающих отпечаток на их  возможности, то к ним относятся:

1. общий уровень гормона тестостерона (главный анаболический гормон, отвечает за набор м.м.) у женщин в 15 раз меньше, чем у мужчин;
2. генетически более высокий процент жировых отложений. У женщин примерно 12% основного незаменимого жира (для регулирования своих гормонов) по сравнению с 3% жира у мужчин. Грудная железа – одно из самых больших жировых образований;
3. женщины сжигают жир менее эффективно, чем мужчины;
4. женщины более выносливые, чем мужчины;
5. женщины быстрее восстанавливаются после тренировки, чем мужчины;
6. женщины могут быть/стать такими же сильными, как мужчины, просто у них другая/своя отправная точка.

Считается, что женщина не может стать такой же мышечно-объемной, как мужчина без применения фармакологии. На самом деле это не так. Да, у неё весьма скромные показатели тестостерона, однако у мужчин и женщин он функционирует в организме по-разному. Женщинам для набора мышечной массы не нужно такое его количество. Ввиду того, что такие факторы роста, как IGF-1 и соматотропин, выходят у них на первый план, приобретают анаболическую роль.

Примечание:

У женщин на первый план в развитии силы и наборе м.м. выходят факторы роста, а у мужчин — тестостерон

Женщины производят такое же количество IGF-1, что и мужчины, а вот гормона роста они продуцируют в 3 раза больше. Это объясняет, почему меньшее количество тестостерона не ограничивает количество мышц, которые они могут построить. Чтобы усложнить ситуацию, половые гормоны и факторы роста взаимодействуют м/у собой, и все они также взаимодействуют с генами.

Вывод: высказывания о том, что у женщин меньше потенциала для наращивания мышечной массы только из-за  малого количества тестостерона в организме, несостоятельны. Любая женщина может раскачаться до мужских размеров. Вот только надо ли ей это?

Однако тестостерон — далеко не единственный важный “композитный” гормон. Эстроген (который в “народе” считается якобы катаболическим, раз тестостерон анаболический) способен решать многие важные задачи, в частности:

• помогает в восстановлении мышц;
• является антикатаболическим и предотвращает потерю мышц;
• защищает суставы, кости и сухожилия от травм;
• эстроген, сам по себе, не делает человека жирным. Напротив, он увеличивает метаболизм человека.

В ключе озвученного возникает резонный вопрос — почему женщины не соответствуют своему мышечному потенциалу, почему они не такие объемные, как мужчины? Ведь все предпосылки для этого есть. Если не разбирать общие моменты (например, прием противозачаточных) и выразить мысль одним словом, то от женщин этого никто не ожидает, им самим это не нужно. Женщина должна быть женственной, а не горой мышц.

Собственно, вот на этой ноте мы и завершим наше повествование. Тем более что все намеченные подтемы разобраны, и говорить, вроде как, больше не о чем :).

Послесловие

Как набрать мышечную массу – цикл из 2-х обстоятельных заметок, каждая по 2400 слов. Мы знаем, как нужно тренироваться на массу, каким образом нужно выстроить свой режим и рацион питания. В общем, теперь у Вас на руках полный карт-бланш. И только попробуйте не начать расти :).

На этом все. Спасибо, что провели это время в нашей компании. До новых встреч!

PS: а как вы тренируетесь на массу? Есть секреты? Делимся в комментариях

Cкачать статью в pdf>>

Белки — главный строительный материал нашего организма. Своего рода кирпичики, из которых собираются ДНК, клетки крови и иммунной системы, гормоны, ферменты, кости, мышцы, сухожилия, внутренние органы… Чтобы получить эти кирпичики, организм разбирает на аминокислоты протеины, которые мы получаем с мясом, птицей, творогом, бобовыми. «Без белковой пищи наш организм может продержаться всего 30-40 дней, а потом погибнет: ему будет просто не из чего создавать новые клетки», — говорит диетолог, руководитель «Реал-клиник» Наталья Григорьева.

Вот почему абсолютно каждому из нас необходимо регулярно заправляться протеинами и хорошо понимать, с какими продуктами это лучше делать.

Скажем сразу: все нежирные источники белка («нулевые» йогурты, творог, постная рыба, мясо, куриные грудки) практически безопасны для талии. Протеины в жировой ткани не откладываются. Плюс к тому белок долго переваривается и создает ощущение сытости — переесть плюшек и пирожных гораздо проще, чем отварной трески и куриного филе. И наконец, наш организм тратит много энергии на переработку такой пищи: примерно 5-10% от полученных калорий.

Сколько белка нам нужно?

Так значит, чем больше мы съедим белка, тем лучше? Это не так. Его избыток организм просто выведет, и это дополнительная нагрузка для пищеварительной системы.

Свою суточную норму белка можно определить из расчета 1 г на 1 кг массы тела. При интенсивных тренировках она увеличивается до 2 г на 1 кг. И не только потому, что без протеинов мышцы не смогут восстановиться. Во время физических нагрузок тканям требуется больше кислорода, а за его транспортировку тоже отвечают протеины — гемоглобин и миоглобин.

Мы должны получать с пищей не менее 40 г белка в сутки. И это не значит, что нужно съесть 40 г рыбы или мяса: в таком кусочке его будет чуть более 10 г. Чтобы обеспечить свой организм достаточным количеством протеинов, в идеале нужно представлять, каково содержание белка в продуктах. И насколько хорошо он из этих продуктов усваивается.

В каких продуктах больше всего белка?

«Настоящими чемпионами в этом смысле считаются мясо, рыба, птица, творог, морепродукты и яйца. Содержание белка в этих продуктах — от 15 до 20 г на стограммовую порцию», — говорит врач-диетолог медицинского холдинга «СМ-Клиника» Елена Тихомирова. И это животный полноценный белок: в нем есть все аминокислоты, необходимые для строительства клеток.

Неполноценные есть в крупах, макаронах, кисломолочных продуктах. В них содержание белка даже выше 20-25 г на 100 г. Однако пропорция аминокислот не соответствует той, что необходима человеку. Елена Тихомирова советует строить свой рацион так, чтобы примерно 60% белков в нем были полноценными и 40% — неполноценными. Так вы не перегрузите организм животной пищей и при этом получите все для него необходимое.

Во фруктах и овощах (исключение — бобовые) белка практически нет. К «овощам», кстати, большинство диетологов относят и грибы. Лисички и шампиньоны отнюдь не являются «лесным  мясом». Содержание белка в грибах — только 9%. Они насыщают, но за счет клетчатки.

Что касается творога и сыра, запомните: чем они жирнее, тем меньше в них протеинов. Лучше всего покупать творог жирностью до 4%, а сыр — до 9%.

[new-page]

Какой белок легче всего усваивается организмом?

«Эталоном считается яйцо: белок из него усваивается на 97%, — говорит Елена Тихомирова. — На 95% – из молочных продуктов. На 90% — из рыбы и курицы. На 80% — из мяса. На 60-70% — из бобовых и сои».

Чтобы белок поступал в организм оптимально, Наталья Григорьева советует начинать утро с углеводного блюда с небольшим добавлением белка. Например, каши на молоке. Такие блюда позволяют поддерживать оптимальный уровень углеводов в крови.

В обед хорошо съесть мясо — говядину или курицу. Оно будет долго перевариваться, а значит, вы не скоро проголодаетесь. Идеальные белковые продукты для вечера — нежирная рыба (треска, минтай, карп) и морепродукты. Последние хороши тем, что содержание белка в них 25%, а все остальное — это вода и полезные микроэлементы. Ни углеводов, ни жиров. Наталья Григорьева рекомендует включать морепродукты в свое меню, но предупреждает: «В них содержится пурин, из которого образуется мочевая кислота. И чем больше в рационе пурина, тем вероятнее, что эта кислота накопится в сухожилиях, суставах, почках и других органах».

Как готовить белковые продукты и с чем есть?

Правильно приготовив курицу, фасоль или мясо и плюс к тому верно сочетая их в блюдах с другими продуктами, вы поможете белку усвоиться. Вот что здесь нужно учесть.

Во-первых, белковые продукты лучше всего есть вместе с овощами и фруктами. Но не крахмалистыми (прежде всего, картошкой): с ними он будет перевариваться дольше.

Во-вторых, их лучше не жарить. При данном способе обработки продукты впитывают жир, а значит, их калорийность повышается. «Сравните: в куске куриного филе, приготовленного на аэрогриле, содержится около 150 ккал, а в жареном — до 500 ккал», — отмечает Елена Тихомирова. Да и обжаривается стейк или котлетка всего несколько минут. «А длительность термообработки влияет на усвоение белка организмом, — утверждает Наталья Григорьева. — Организм с большим успехом “вытащит” его из хорошо протушенного гуляша, чем из стейка с кровью».

Таблица содержания белков в продуктах

Продукт	Содержание белка в 100 г
Творог обезжиренный	25 г
Творог жирный	21 г
Йогурт	3 г
Сыр	23-27 г
Тофу	34 г
Соя	40-50 г
Чечевица	24 г
Фасоль	21-23 г
Горох	20-23 г
Яйцо с желтком	6 г
Яйцо без желтка	3,5 г
Рыба	20 г
Говядина	23-26 г
Куриная грудка	26-33 г
Филе индейки	25 г
Телятина	28-30 г
Свинина	36-38 г

Если вы ищете способ, который поможет вам похудеть – обратите внимание на белок. Узнайте, как максимально увеличить выгоду, потребляя нужное количество этих макроэлементов.

Каждый, кто находился в спортзале хотя бы 30 секунд, вероятно, слышал о том, что белок – это один из наиболее важных компонентов питания для набора мышечной массы. В последнее время рекомендованной дневной нормой (RDA) белка считается 0,8-1,2 грамма на один килограмм веса тела. Но, по мнению Международного общества спортивного питания (ISSN), если вы стремитесь достичь серьезных успехов, количество потребляемого белка необходимо снизить.¹

Ешьте белок в течение всего дня

Если вы стремитесь развить силовые показатели и объем мышц, вы наверняка знаете, что нельзя выпить один протеиновый коктейль после тренировки и считать это выполнением дневной нормы. Вашим мышцам необходимо получать непрерывный поток аминокислот, которые будут поддерживать синтез белка в мышцах. Человек получает аминокислоты за счет расщепления белка.

Лем Тейлор, доктор наук Университета им. Мэри Хардин Бейлор и соавтор обновленной информации ISSN, говорит: «Исследования в области спортивного питания неоднократно доказывали, что организму для поддержания выносливости во время физических нагрузок требуется определенное количество белка на протяжении всего дня».

«В этом плане особых изменений не произошло», – говорит он. «Новость в том, что вам необходимо определить оптимальное время для употребления белка и его дозировку, чтобы поддерживать баланс и синтез белка».

Это значит, что вы можете продолжать потреблять достаточное количество белка перед тренировкой и после нее. Крайне не рекомендуется выпивать протеиновый коктейль во время своей тренировки, а затем забыть о своих пищевых привычках на весь остаток дня. Вместо этого лучше всего разбить ежедневный прием белка на равные части и есть каждые 3-4 часа, чтобы поддерживать постоянный приток аминокислот.

Согласно ISSN, оптимальное количество потребляемых белков в день составляет 0,25 г на килограмм веса за один прием пищи. Тейлор говорит, что вы можете увеличить это число на 0,4 г без негативных последствий для организма. Для 90-килограммового спортсмена норма составляет 24-36 г белка за один прием пищи, что соответствует трети куриной грудки. Это небольшая порция, но за день вы съедите ее несколько раз.

Определитесь со своим весом и целью

Вы можете точно не знать, какое количество белка вам нужно съедать каждый день. Может быть, кто-то сказал вам, что ваша норма составляет 140 грамм, не основываясь на показатели вашего веса. Если это действительно так, вам необходимо пересчитать это значение. Как говорил Тейлор, чтобы достичь оптимального протекания синтеза белка в мышцах, необходимо потреблять правильное количество белка с учетом веса.

Тейлор также объяснил, что если вы стремитесь набрать мышечную массу, минимальное количество потребляемого белка в день должно составлять 1,6 г на 1 килограмм веса человека. Но и на этом не стоит останавливаться.

«Я не понимаю, почему те, кто хочет набрать массу, не употребляют хотя бы 2 г белка на 1 кг веса в день», – говорит он.

С практической точки зрения это значит, что ежедневное потребления белка для каждого человека может значительно отличаться. Например, беря за основу норму 2 грамма белка на один килограмм веса в день, человек весом 68 кг будет съедать приблизительно 136 грамм белка в день, в то время как 113-килограммовый человек – около 226 грамм.

Не забудьте употребить белок перед сном

«Сегодня можно встретить много интересной информации о питании перед сном, согласно которой вы сможете увеличить не только синтез белка в мышцах в течение ночи, но и обмен веществ, не влияя или ограничивая при этом выработку глюкозы», – говорит Тейлор.

Просто помните, что если вы используете пищевые добавки для увеличения роста мышц, принимайте казеиновый протеин перед сном. Казеин переваривается намного дольше по сравнению с другими белками. Это устойчивый и медленный поток аминокислот, который делает синтез белка постоянным – идеальный вариант для удовлетворения ваших потребностей в белке ночью.

Ешьте больше белка, чтобы похудеть

Желание похудеть, особенно в том случае, когда вы хотите нарастить мышечную массу и, при этом, теряете жировую массу – достаточно сложный вопрос. Сюда входит все, начиная от вашей программы силовой подготовки и кардиотренировок до значительных изменений, к которым привела диета. Ясно одно: если вы пытаетесь похудеть, увеличьте количество потребляемого белка.

«Существуют некоторые исследования, которые показывают, что во время тренировок вы можете за 4-5 раз употребить такое количество белка, которое равняется дневной норме (RDA) и при этом не заметить увеличения жировой ткани», – говорит Тейлор. «С точки зрения обмена веществ, факты свидетельствуют о том, что белок перерабатывается также как жиры и углеводы. Согласно одному исследованию, спортсмены, потребляя 4,4 грамма белка на один килограмм веса в день, сидя при этом на диете, не обнаружили никаких изменений в строении своего тела. Участники исследования потребляли, возможно, ненужное количество белка для того, чтобы ученые смогли зафиксировать какие-либо изменения в весе. Но такого не произошло».

В другом исследовании, спортсмены в течение 4 недель потребляли в день 3,3 г белка на 1 кг веса без негативных последствий. Участники занимались силовыми тренировками четыре раза в неделю и интервальным тренингом 6 раз в неделю, придерживаясь в это время низкокалорийной диеты для снижения веса. Одна группа участников съедала в день 1,2 грамма белка на 1 кг веса, в то время как другая группа – в два раза больше (2,4 грамма).²

В конце 4 недели группа, которая употребляла большее количество белка, набрала 1 кг мышечной массы и потеряла больше жира, чем та группа, которая потребляла меньше белка. Результаты указывают на то, что если вы хотите сократить калории и нарастить мышечную массу, употребляйте 2,0-2,4 грамма белка на 1 кг веса тела. ³

Пищевые добавки могут помочь вам

Некоторые настаивают на том, что добавки – это единственная возможность получать необходимое количество белка, в то время как другие говорят, что источником белка должны быть продукты питания. Лично для Тейлора правда находится где-то посередине.

«Вы можете получать все, что угодно вместе с едой, но иногда намного проще сделать себе протеиновый коктейль. Это особенно подойдет для более крупных людей, которым нужно потреблять около 250 г белка в день. Между удобством и доступностью, добавки – отличный вариант, который может помочь вам достичь своей цели. Это не единственный способ, но он работает».

Автор: Лаура Уилльямс

Источники:

1. Jäger, R., Kerksick, C. M., Campbell, B. I., Cribb, P. J., Wells, S. D., Skwiat, T. M., … & Smith-Ryan, A. E. (2017). International Society of Sports Nutrition position stand: protein and exercise. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 14(1), 20.
2. Antonio, J., Peacock, C. A., Ellerbroek, A., Fromhoff, B., & Silver, T. (2014). The effects of consuming a high protein diet (4.4 g/kg/d) on body composition in resistance-trained individuals. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 11(1), 19.
3. Antonio, J., Ellerbroek, A., Silver, T., Vargas, L., & Peacock, C. (2016). The effects of a high protein diet on indices of health and body composition–a crossover trial in resistance-trained men. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 13(1), 3.

Структура белка: введение для айтишников

Приятно видеть, что хабравчане регулярно интересуется другими предметными областями – например, биологией (более конкретно – структурой и функцией биологических макромолекул). Однако некоторые посты (например, этот), вызывают у специалиста просто физическую боль из-за обилия совершенно диких фактологических ошибок. В этом посте мне хочется рассказать о структуре и функции белка. О том, что мы знаем и о том, чего не знаем, а так же об имеющихся в этой области вычислительных задачах, требующих решения и интересных IT-специалистам. Постараюсь рассказывать сжато и тезисно, чтобы информации было больше, а воды – меньше. Всех, интересующихся структурой белков, прошу под кат, там очень много букв.

1. Почему белки важны?

Как сказал Фридрих Энгельс, “Жизнь есть способ существования белковых тел”. В 19 веке еще не знали о роли ДНК в наследовании генетической информации, но утверждение дяди Фридриха в значительной мере справедливо до сих пор – основную работу в наших клетках совершают именно белки. Это и поддержание структуры (формы клеток), и химический катализ, и моторная функция (сокращение мышц, например), и транспорт (скажем, белок гемоглобин переносит кислород из легких в ткани и углекислый газ в обратном направлении) и сложные регуляторные функции по поддержанию постоянства внутренней среды (скажем, белковые гормоны и всякие внутриклеточные регуляторные системы) и многие другие. Словом, если в нашем организме что-то происходит, в это обязательно вовлечены белки (хотя и не только они).

2. Что такое белок?

С химической точки зрения белок – это линейный (неветвящийся) полимер, состоящий из монотонно повторяющихся одинаковых блоков «основной цепи», к которым приделаны различные «боковые группы». Так как блоки основной цепи несимметричны, вся полипептидная цепь белка имеет направление, различают N- и C-конец полипептидной цепи.

Длина цепи – от 70 до более чем 1000 мономеров (аминокислотных остатков), средняя длина для высших организмов – примерно 500-600 аминокислотных остатков, для бактерий эта величина будет меньше, скорее 300-400 остатков. Всего в природе существует 20 стандартных аминокислот, одинаковых и для бактерии и для человека, то есть из основной цепи могут торчать 20 разных боковых групп.

(Тут возможна поправка – некоторые химические группы могут быть модифицированны после синтеза белка, например, фосфорилированы. Однако это не рассматривается как другая аминокислота, а рассматривается как продукт модификации исходной. Так же у высших организмов возможно встраивание двух неканонических аминокислот, но это редкое событие. То есть, строго говоря, разных аминокислот 22, из них 20 основных и 2 редкие, плюс некоторые боковые группы могут быть изредка химически модифицированы).

Из поколения в поколение генетическая информация передается в виде ДНК, в ней есть так называемые «белок-кодирующие области». В этих местах ДНК однозначным образом (для ботанов – с точностью до альтернативного сплайсинга и редактирования РНК) закодирована информация о линейной последовательности аминокислот для синтеза данного белка, плюс в клетке есть соответствующие машины, способные синтезировать белок по информации, изначально закодированной в ДНК.

Так как белок – линейный полимер, собранный из 20 стандартных мономеров, его так называемую «первичную структуру» легко представить в виде строки, например так:

 
>small ubiquitin-related modifier 3 precursor [Homo sapiens]
MSEEKPKEGVKTENDHINLKVAGQDGSVVQFKIKRHTPLSKLMKAYCERQG
LSMRQIRFRFDGQPINETDTPAQLEMEDEDTIDVFQQQTGGVPESSLAGHSF

Это аминокислотная последовательность маленького человеческого белка в формате FASTA, первая строчка, начинающаяся с «>», описывает его название, после чего следует последовательность аминокислот в соответствии со стандартной кодировкой (например, М –метиони, S – серин и тд, всего 20 букв стандартного однобуквенного кода), слева – N-конец белка, справа – его С-конец. Для разных белков длина строки будет очевидно разной, так как белки имеют разную длину. Последовательности всех известных белков можно найти в открытом доступе здесь: www.ncbi.nlm.nih.gov

3. Структура белка

Хорошо, с первичной структурой разобрались, но разве белок работает в развернутом линейном виде? Конечно нет. Тут надо заметить, что со структурной точки зрения есть разные классы белков: глобулярные, мембранные и фибриллярные. Мембранные белки, как следует из названия, живут только в клеточных мембранах, для стабилизации их структуры нужно особое окружение мембраны, мы не будем их рассматривать в этом обзоре. Фибриллярные белки имеют простое регулярное строение, похожи на вытянутые волокна, они не растворимы в воде и выполняют структурные функции (например, из кератина состоят волосы, к фибриллярным белкам относится белок из натурального шёлка). Недавно стали выделять класс разупорядоченных белков – белков, не обладающих постоянной трехмерной структурой, либо приобретающих ее только на короткое время при взаимодействии с другими белками. Наиболее интересный с практической точки зрения класс белков, который мы и будем рассматривать – глобулярные водорастворимые белки, к этому классу относится большинство белков.

Линейная полипептидная цепь в воде способна самопроизвольно сворачиваться в сложную трехмерную структуру (глобулу) и только в таком свернутом виде белки могут выполнять химический катализ и прочую интересную работу. Поэтому нам принципиально важно знать именно трехмерную укладку белка, так как только на этом уровне становится понятно, как белок работает.

Вопрос: сколько трехмерных структур соответствует конкретному белку?
Ответ: Одна, с точностью до небольшой подвижности маленьких «разупорядоченных» петель. Известно ровно одно исключение, когда одной последовательности соответствуют 2 достаточно разные структуры, это прионы.

Вопрос: Почему у белка только одна трехмерная структура?
Ответ: для химического катализа нам нужно расположить соответствующие химические группы строго определенным образом в пространстве. Для этого нужна жесткая структура. То есть весь белок должен быть жестким, чтобы поддерживать химические группы аминокислот активного центра в нужных местах (в реальности многие белки состоят из двух и более жестких частей, которые могут двигаться друг относительно друга, это нужно для регуляции активности белка (аллостерическая регуляция), чтобы некий сигнал мог включать и выключать химическую активность белка-фермента). Чтобы структура была жесткой и стабильной, природа позаботилась о том, чтобы структура каждого белка соответствовала энергетическому минимуму данной системы атомов и этот минимум был настолько глубоким, чтобы белок из него не «выпрыгнул». Все другие, паразитные структуры, обладают большей энергией и белок все равно сваливается в энергетический минимум, соответствующий нативной структуре.

Вопрос: на чем держится трехмерная структура белка?
Ответ: если коротко, то в основном на большом количестве нековалентных взаимодействий. В принципе, химические группы белка могут образовывать: (1) водородную связь, эти группы есть и в основной цепи и у некоторых боковых групп, (2) ионную связь – электростатическое взаимодействие между разноименно заряженными боковыми группами, (3) Ван-дер-Ваальсово взаимодействие и (4) гидрофобный эффект, на котором держится общая структура белка. Суть в том, что в белке всегда есть гидрофобные ароматические остатки, им энергетически невыгодно контактировать с полярными молекулами воды, а выгодно «слипнуться» друг с другом. Таким образом, при сворачивании белка гидрофобные группы выталкиваются из водного окружения, «слипаясь» друг с другом и формируя «гидрофобное ядро», а полярные и заряженные группы, наоборот, стремятся в водное окружение, формируя поверхность белковой глобулы. Так же (5) боковые группы двух остатков цистеина могут образовать между собой дисульфидный мостик – полноценную ковалентную связь, жестко фиксирующую белок.

Соответственно, все аминокислоты делятся на гидрофобные, полярные (гидрофильные), положительно и отрицательно заряженные. Плюс цистеины, способные образовывать ковалентную связь между собой. Особыми свойствами обладают глицин – у него отсутствует боковая группа, сильно ограничивающая конформационную подвижность других остатков, поэтому он может очень сильно «гнуться» и находится в местах, где белковую цепь надо развернуть. У пролина же, наоборот, боковая группа образует кольцо, ковалентно связанное с основной цепью, жестко фиксируя ее конформацию. Пролины встречаются там, где надо сделать белковую цепь жесткой и негнущейся. Многие заболевания связаны с мутацией пролина на глицин, из-за чего структура белка слегка «плывет».

Вопрос: откуда вообще мы знаем о трехмерных структурах белка?
Ответ: из эксперимента, это абсолютно надежные данные.
Сейчас есть 3 метода для экспериментального определения структуры белка: ядерно-магнитный резонанс (ЯМР), cryo-EM (электронная микроскопия) и рентгеноструктурный анализ кристаллов белка.

ЯМР позволяет определить структуру белка в растворе, но он работает только для очень маленьких белков (для больших невозможно сделать деконволюцию).

Этот метод был важен для общего доказательства того, что у белка только одна трехмерная структура и что структура белка в кристалле идентична структуре в растворе. Это очень дорогой метод, так как требуется получить белок с изотопными метками.

Cryo-EM заключается в простой заморозке раствора белка и микроскопии. Минус метода – низкое разрешение (видна лишь общая форма молекулы, но не видно, как она устроена внутри), плюс плотность белка близка к плотности воды/растворителя, поэтому сигнал тонет в высоком уровне шума. В этом методе активно применяются компьютерные технологии работы с картинками и статистика для вытягивания сигнала из шума.

Отбираются миллионы картинок молекул белка, проводится разделение на классы в зависимости от ориентации молекулы относительно подложки, усреднение по классам, генерация eigenimages, новый раунд усреднения и так пока не сойдется. Потом из информации из разных классов можно восстановить трехмерный вид молекулы с низким разрешением. Если же есть внутренняя симметрия частиц (например, при cryo-EM анализе вирусов), то можно еще каждую частицу поусреднять в соответствии с операторами симметрии – тогда разрешение будет еще лучше, но хуже, чем в случае рентгеноструктурного анализа.

Рентгеноструктурный анализ – основной способ определения структур белка. Главный плюс – потенциально можно получить кристаллы даже очень больших комплексов из многих десятков белков (например, именно так была определена структура рибосомы – Нобелевская премия 2009 года). Минус метода – вначале нужно получить кристалл белка, но далеко не каждый белок хочет кристаллизоваться.

Зато после того, как кристалл получен, по дифракции рентгеновского излучения можно однозначно определить положения всех (упорядоченных) атомов в молекуле белка, этот метод дает самое высокое разрешение и позволяет в лучших случаях видеть позиции отдельных атомов. Было доказано, что структура белка в кристалле однозначно соответствует структуре в растворе.

Сейчас действует конвенция – если ты определил структуру белка любым из экспериментальных физических методов, структура должна быть помещена в открытый доступ в банк данных белковых структур (Protein Data Bank – PDB, www.pdb.org ), в настоящее время там находится более 90 000 структур (впрочем, многие из них повторяющиеся, например, комплексы одного и того же белка с разными малыми молекулами, такими, как лекарственные средства). В PDB все структуры лежат в стандартном формате, называющемся, внезапно, pdb. Это текстовый формат, в котором каждому атому структуры соответствует одна строчка, в которой указан номер атома в структуре, название атома (углерод, азот и тд), название аминокислоты, в которую входит атом, название цепи белка (A, B, C и тд, если это кристалл комплекса из нескольких белков), номер аминокислоты в цепи и трехмерные координаты атома в ангстремах относительно ориджина, плюс так называемые температурный фактор и заселённость (это сугубо кристаллографические параметры).

ATOM      1  N   HIS A  17     -12.690   8.753   5.446  1.00 29.32           N  
ATOM      2  CA  HIS A  17     -11.570   8.953   6.350  1.00 21.61           C  
ATOM      3  C   HIS A  17     -10.274   8.970   5.544  1.00 22.01           C  
ATOM      4  O   HIS A  17     -10.193   8.315   4.491  1.00 29.95           O  
ATOM      5  CB  HIS A  17     -11.462   7.820   7.380  1.00 23.64           C  
ATOM      6  CG  HIS A  17     -12.551   7.811   8.421  1.00 21.18           C  
ATOM      7  ND1 HIS A  17     -13.731   7.137   8.194  1.00 28.94           N  
ATOM      8  CD2 HIS A  17     -12.634   8.384   9.644  1.00 21.69           C  
ATOM      9  CE1 HIS A  17     -14.492   7.301   9.267  1.00 27.01           C  
ATOM     10  NE2 HIS A  17     -13.869   8.058  10.168  1.00 22.66           N  
ATOM     11  N   ILE A  18      -9.269   9.660   6.089  1.00 19.45           N  
ATOM     12  CA  ILE A  18      -7.910   9.377   5.605  1.00 18.67           C  
ATOM     13  C   ILE A  18      -7.122   8.759   6.749  1.00 16.24           C  
ATOM     14  O   ILE A  18      -7.425   8.919   7.929  1.00 18.80           O  
ATOM     15  CB  ILE A  18      -7.228  10.640   5.088  1.00 20.22           C  
ATOM     16  CG1 ILE A  18      -7.062  11.686   6.183  1.00 18.52           C  
ATOM     17  CG2 ILE A  18      -7.981  11.176   3.889  1.00 24.61           C  
ATOM     18  CD1 ILE A  18      -6.161  12.824   5.749  1.00 28.21           C  
ATOM     19  N   ASN A  19      -6.121   8.023   6.349  1.00 15.46           N  
ATOM     20  CA  ASN A  19      -5.239   7.306   7.243  1.00 14.34           C  
ATOM     21  C   ASN A  19      -4.012   8.178   7.507  1.00 14.83           C  
ATOM     22  O   ASN A  19      -3.431   8.715   6.575  1.00 18.03           O  
ATOM     23  CB  ASN A  19      -4.825   6.003   6.573  1.00 17.71           C  
ATOM     24  CG  ASN A  19      -6.062   5.099   6.413  1.00 21.26           C  
ATOM     25  OD1 ASN A  19      -6.606   4.651   7.400  1.00 26.18           O  
ATOM     26  ND2 ASN A  19      -6.320   4.899   5.151  1.00 31.73           N  

Далее есть специальные программы, которые по данным из этого текстового файла могут графически отображать красивую трехмерную структуру молекулы белка, которую можно покрутить на экране монитора и, как говорил Гай Додсон, «дотронуться мышкой до молекулы» (например, PyMol, CCP4mg, старый RasMol). То есть смотреть на структуры белка просто – ставишь программу, загружаешь нужную структуру из PDB и наслаждаешься красотой природы.

4. Анализируем структуру

Итак, мы поняли основную идею: белок — линейный полимер, сворачивающийся в водном растворе под действием множества слабых взаимодействий в стабильную и единственную для данного белка трехмерную структуру, и способный в таком виде выполнять свою функцию. Различают несколько уровней организации белковых структур. Выше мы уже познакомились с первичной структурой – линейной последовательностью аминокислот, которую можно выписать в строчку.

Вторичная структура белка определяется взаимодействием атомов основной цепи белка. Как уже было сказано выше, в состав основной цепи белка входят доноры и акцепторы водородной связи, таким образом, основная цепь может приобретать некоторую структуру. Точнее, несколько разных структур (детали все-таки зависят от различающихся боковых групп), так как возможно образование разных альтернативных водородных связей между группами основной цепи. Структуры бывают такие: альфа-спираль, бета-листы (состоящие из нескольких бета-тяжей), которые бывают параллельными и анти-параллельными, бета-поворот. Плюс часть цепи может и не иметь выраженной структуры, например в районе поворота петли белка. Эти типы структур имеют свои устоявшиеся схематичные обозначения – альфа-спираль в виде спирали или цилиндра, бета-тяжи в виде широких стрелок. Вторичную структуру удается достаточно достоверно предсказывать по первичной (стандартом является JPred), альфа-спирали предсказываются наиболее точно, с бета-тяжами бывают накладки.

Третичная структура белка определяется взаимодействием боковых групп аминокислотных остатков, это и есть трехмерная структура белка. Можно представить себе, что вторичная структура сформирована и теперь эти спирали и бета-тяжи хотят уложиться все вместе в компактную трехмерную структуру, чтобы все гидрофобные боковые группы спокойно «слиплись» вместе в глубине белковой глобулы, сформировав гидрофобное ядро, а полярные и заряженные остатки торчали наружу в воду, формируя поверхность белка и стабилизируя контакты между элементами вторичной структуры. Третичную структуру изображают схематически несколькими способами. Если просто отрисовать все атомы, то получится каша (хотя когда мы анализируем активный центр белка, то мы хотим смотреть как раз на все атомы активных остатков).

Если мы хотим посмотреть, как устроен весь белок в общем, можно отобразить только некоторые атомы основной цепи, чтобы увидеть ее ход. Как вариант, можно нарисовать красивую схему, где поверх реального расположения атомов схематично нарисованы элементы вторичной структуры – так с первого взгляда видна укладка белка. После изучения всей структуры в общем, схематичном виде, можно отобразить химические группы активного центра и уже сосредоточиться на них. Задача предсказания третичной структуры белка – нетривиальная и в общем случае не решается, хотя может быть решена в частных случаях. Подробнее – ниже.

Четвертичная структура белка – да, есть и такая, правда не у всех белков. Многие белки работают сами по себе (мономеры, в данном случае под мономером имеется в виду одиночная свернутая полипептидная цепь, то есть белок целиком), тогда их четвертичная структура равна третичной. Однако достаточно много белков работает только в комплексе, состоящем из нескольких полипептидных цепей (субъединиц или мономеров — димеры, тримеры, тетрамеры, мультимеры), тогда вот такая сборка из нескольких отдельных цепей и называется четвертичной структурой. Самый банальный пример – состоящий из 4 субъединиц гемоглобин, самый красивый на мой взгляд пример – состоящий из 11 одинаковых субъединиц бактериальный белок TRAP.

5. Вычислительные задачи

Белок – сложная система из тысяч атомов, поэтому без использования компьютеров в структуре белка не разобраться. Задач, как решенных на приемлемом уровне, так и совсем не решенных, множество. Перечислю наиболее актуальные:

На уровне первичной структуры

– поиск белков с похожей аминокислотной последовательностью, построение по ним эволюционных деревьев и тд – классические задачи биоинформатики. Главным хабом является NCBI — The National Center for Biotechnology Information, www.ncbi.nlm.nih.gov. Для поиска белков со сходной последовательностью стандартно используется BLAST: blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi

Предсказание растворимости белка. Речь идет о том, что если мы прочитаем геном какого-нибудь животного, определим по нему последовательности белков, переклонируем эти гены в кишечную палочку или baculovirus expression system, то окажется, что при экспрессии в этих системах примерно треть белков не будет сворачиваться в правильную структуру, и, как следствие, будет нерастворима. Тут выясняется, что большие белки на самом деле состоят из отдельных «доменов», каждый из которых представляет автономную, функциональную часть белка (несущую одну из его функций) и часто «вырезав» из гена отдельный домен, можно получить растворимый белок, определить его структуру и провести с ним опыты. Люди пытаются использовать машинное обучение (нейронные сети, SVM и прочие классификаторы), чтобы предсказывать растворимость белка, однако работает оно достаточно плохо (Гугл много чего покажет по запросу “protein solubility prediction” – есть много серверов, но по моему опыту все они работают отвратительно на моих белках). В идеале я хотел бы видеть сервис, который надежно сказал бы, где в белке находятся те самые растворимые домены, чтобы их можно было вырезать и работать с ними – такого сервиса нет.

На уровне вторичной структуры

– предсказание той самой вторичной структуры по первичной (JPred)

На уровне третичной структуры

– поиск белков со сходными трехмерными структурами (DALI, en.wikipedia.org/wiki/Structural_alignment ),
Поиск структур по заданной суб-структуре. Например, у меня есть расположение трех аминокислот активного центра в пространстве. Хочу найти структуры, которые содержать такие же три аминокислоты в таком же относительном расположении, либо найти структуры белков, мутирование которых даст возможность расположить нужные аминокислоты нужным образом. (гуглить «protein substructure search»)
Предсказание потенциальной подвижности трехмерной структуры, возможных конформационных изменений – normal mode analysis, ElNemo.

На уровне четвертичной структуры

– предположим, известны структуры двух белков. Известно, что они образуют комплекс. Предсказать структуру комплекса (определить, как эти два белка будут взаимодействовать посредством shape matching, например). Гуглить «protein-protein docking»

6. Предсказание структуры белка

Выделил эту вычислительную задачу в отдельный раздел, ибо велика она, фундаментальна и не решается в общем случае.

Экспериментально мы знаем, что если взять белок, полностью развернуть его и бросить в воду, то он свернется обратно в исходное состояние за время от миллисекунд до секунд (это утверждение справедливо по крайней мере для небольших глобулярных белков без всяких патологий). Это значит, что вся информация, необходимая для определения трехмерной структуры белка, в неявном виде содержится в его первичной последовательности, поэтому так хочется научиться предсказывать трехмерную структуру белка по последовательности аминокислот in silico! Однако эта задача в общем случае не решена до сих пор. В чем же дело? Дело в том, что в первичной последовательности отсутствует в явном виде информация, необходимая для построения структуры. Во-первых, нет информации о конформации основной цепи – а она обладает значительной подвижностью, хотя и несколько ограниченной по стерическим причинам. Плюс каждая боковая цепь каждой аминокислоты может находиться в разных конформациях, для длинных боковых групп типа аргинина, это может быть больше десятка конформаций.

Что же делать? Есть достаточно известный хабравчанам самый общий подход, называемый «молекулярная динамика» и подходящий для любых молекул и систем. Берем развернутый белок, приписываем всем атомам случайные значения скоростей, считаем взаимодействия между атомами, повторяем до тех пор, пока система не придет в стабильное состояние, соответствующее свернутому белку. Почему это не работает? Потому что современные вычислительные мощности позволяют за месяцы работы кластера считать десятки наносекунд для системы из тысяч атомов, какой является белок, помещенный в воду. Время же сворачивания белка – миллисекунды и больше, то есть вычислительных мощностей не хватает, разрыв – в несколько порядков. Впрочем, пару лет назад американцы совершили некоторый прорыв. Они использовали специальное железо, оптимизированное для векторных вычислений и после оптимизации на аппаратном уровне у них за месяцы работы машины получилось посчитать молдинамику до миллисекунд для очень маленького белка и белок свернулся, структура соответствовала экспериментально определенной ( http://en.wikipedia.org/wiki/Anton_(computer) )! Однако праздновать победу еще рано. Они взяли очень маленький (его размер раз в 5-10 меньше среднего белка) и один из самых быстросворачивающихся белков, классический модельный белок, на котором изучалось сворачивание. Для больших белков время расчетов увеличивается нелинейно и потребуются уже годы, то есть еще есть над чем работать.

Другой подход реализован в Rosetta. Они разбивают последовательность белка на очень короткие (3-9 остатков) фрагменты и смотрят, какие конформации для этих фрагментов присутствуют в PDB, после чего запускают Монте-Карло по всем вариантам и смотрят, что получится. Иногда получается что-то годное, но в моих случаях через несколько дней работы кластера получаешь такой бублик, что возникает немой вопрос: «Кто писал их оценочную функцию, ставящую какую-то хорошую оценку вот этой загогулине?».

Есть инструменты и для моделирования вручную – можно предсказать вторичную структуру и попробовать вручную крутить ее, находя лучшую укладку. Некие гениальные люди даже выпустили игрушку FoldIt, представляющую белок схематично и позволяющую укладывать его, как-бы собирая головоломку (для интересующихся структурой – рекомендую!). Есть абсолютно официальное соревнование для предсказателей белковых структур, называемое CASP. Суть в том, что когда экспериментаторы определяют новую структуру белка, не имеющую аналогов в PDB, они могут не выкладывать ее сразу в PDB, а выставить последовательность этого белка на конкурс предсказаний CASP. Через некоторое время, когда все закончат свои предсказательные модели, экспериментаторы выкладывают свою экспериментально определенную структуру белка и смотрят, насколько хорошо сработали предсказатели. Самое интересное, что игроки FoldIt, не будучи учеными, как-то выиграли CASP у профессионалов моделирования белковых структур и предсказали структуру белка точнее. Однако даже эти успехи не позволяют утверждать, что проблема предсказания структуры белка решается – очень часто модель очень далека от реальной структуры.

Все это относилось к моделированию белков ab initio, когда нет никакой априорной информации о структуре. Однако очень часто бывают ситуации, когда для некоторого белка в PDB присутствует его отдаленный родственник с уже известной структурой. Под родственником подразумевается белок с похожей первичной последовательностью. Считается, что для белков со сходством по первичной последовательности больше 30% одинаковая укладка основной цепи (хотя одинаковая укладка наблюдалась и для белков, не проявляющих никакого статистически достоверного сходства по первичной последовательности). В случае наличия гомолога (похожего белка) с известной структурой, можно сделать «гомологичное моделирование», то есть попросту «натянуть» последовательность твоего белка на известную структуру гомолога, а потом погонять минимизацию энергии, чтобы как-то все это дело утрясти. Такое моделирование показывает хорошие результаты при наличие очень близких гомологов, чем дальше гомолог – тем больше ошибка. Инструменты для гомологичного моделирования – Modeller, SwissModel.

Можно решать и другие задачи, например, пытаться моделировать, что произойдет, если внести в белок ту или иную мутацию. Например, если заменить гидрофильную аминокислоту на поверхности белка на другую гидрофильную, то скорее всего структура белка не изменится вообще. Если заменить аминокислоту из гидрофобного ядра на другую гидрофобную, но другого размера, то скорее всего укладка белка останется той же, но слегка «съедет» на доли ангстрема. Если же заменить аминокислоту из гидрофобного ядра на заряженную, то скорее всего белок просто «взорвется» и не сможет свернуться.

Может показаться, что все не так уж и плохо и мы достаточно хорошо пониманием сворачивание белка. Да, мы понимаем кое-что, например до некоторой степени мы понимаем общие физические принципы, лежащие в основе сворачивания полипептидной цепи – они рассматриваются в замечательном учебнике Птицына и Финкельштейна «Физика белка». Однако это общее понимание не позволяет нам ответить на вопросы «Свернется ли данный белок или не свернется?», «Какая структура будет у этого белка?», «Как сделать белок с желаемой структурой?».

Вот одна из иллюстраций: мы хотим локализовать один из доменов большого белка, это стандартная задача. У нас есть фрагмент, который сворачивается и растворим, то есть это живой и здоровый белок. Мы же хотим найти его минимальную часть и начинаем методами генетической инженерии с обоих концов удалять по 2-3 аминокислоты, экспрессировать такой обрезанный белок в бактерии и смотреть его сворачиваемость экспериментально. Мы делаем десятки конструкций с такими маленькими делециями и видим такую картину – полностью растворимый и живой белок отличается от полностью мертвого и несворачивающегося на 3 аминокислоты. Повторюсь, это объективный экспериментальный результат. Проблема в том, что сейчас не существует вычислительного метода, который предсказал бы сворачиваемость белка хотя бы на уровне «да/нет» и сказал мне, где проходит граница между сворачивающимся и несворачивающимся белком, потому мы вынуждены клонировать и экспериментально проверять десятки вариантов. Это лишь одна из иллюстраций того, что наше понимание структуры белка весьма далеко от совершенства. Как говорил Ричард Фейнман, «Чего не могу воссоздать, того не понимаю».

Так что, господа программисты, физики и математики, нам еще есть над чем работать.

На этой оптимистичной ноте разрешите откланяться, благодарю всех, кто осилил сей опус.

Для глубоко знакомства с предметной областью рекомендую следующий минимум:
1) «Физика белка» Птицын и Финкельштейн. Большую часть материала Алексей Витальевич Финкельштейн выложил в онлайн, чем и рекомендую с благодарностью воспользоваться: phys.protres.ru/lectures/protein_physics/index.html (а я утащил оттуда несколько картинок)
2) Патрушев, «Искусственные генетические системы», особенно часть II «Белковая инженерия». Есть на торрентах в формате Djvu
3) Для информации, опубликованной в биологических научных журналах, есть официальный поисковик PubMed ( www.pubmed.org ) — у него стоит попросить почитать про «protein engineering» и тому подобное.