Tarp žmogaus ląstelės organinių komponentų baltymai stovi kone pirmoje vietoje, kaip ir pagal kiekį (10-12 % bendros ląstelės masės), taip ir pagal reikšmę. Suaugusio žmogaus organizmo baltymai sudaro apie 10 kg (pusę jų tenka raumenų baltymams). Baltymai yra pagrindinė organizmo statybinė medžiaga, o viena iš svarbesnių baltymų funkcijų yra organizmo (raumenų, vidaus organų ir pan.) ląstelių ir audinių atstatymas (atnaujinimas). Sportininkai kartais netgi pabrėžia: yra baltymų - tu augi (t. y. auga raumeninė masė), nėra baltymų - tu geriausiu atveju stovi vietoje. Žinoma tai turi savo tiesos, bet ar auginti raumenis yra vienintelė baltymų paskirtis?

Baltymų sudėtis ir sandara

Baltymai - tai stambiamolekuliniai azoto turintys organiniai junginiai, sudaryti iš aminorūgščių liekanų, t. y. polimerinės medžiagos (polipeptidai), sudarytos iš monomerų. Ląstelės dažniausiai turi 20 skirtingų aminorūgščių, kuriose yra anglies (C), vandenilio (H), azoto (N), deguonies (O), būna sieros (S), kartais jodo (I), geležies (Fe), fosforo (P). Nepaisant sudėtingos sandaros ir didelės įvairovės, visi baltymai sudaryti palyginus iš paprastų struktūrinių elementų - aminorūgščių.

Į bet kokios aminorūgšties sudėtį įeina funkcinė amino grupė (-NH2), kuri ir turi pagrindines jos funkcijas. Taipogi funkcinė karboksilo grupė (-COOH) su savo rūgštinėmis savybėmis ir radikalas (-R), visų aminorūgščių jis skirtingas. Baltymo molekulėje aminorūgštys sudaro kovalentinius ryšius. Ryšys susidaro tarp karboksilo grupės vienoje aminorūgšties molekulėje ir aminogrupės - kitoje, atskylant vandens molekulei. Jis vadinamas peptidiniu ryšiu.

Aminorūgštinių liekanų kiekio ir jų išsidėstymo sekos pakitimai baltymo molekulėje, sudaro galimybę susidaryti didžiuliam kiekiui baltymų, kurie skiriasi savo fizinėmis bei cheminėmis savybėmis, struktūriniu arba funkciniu vaidmeniu organizme. Nors iš pirmo žvilgsnio ir atrodo viskas pakankamai paprasta, bet taip išties nėra.

Baltymų struktūra

Baltymų savybės priklauso nuo baltymo molekulinės erdvinės struktūros (žinomi 4 tokie lygmenys). Kiekvienas baltymas turi pirminę, antrinę ir tretinę struktūrą, kai kurie ir ketvirtinę.

• Pirminė struktūra - tai aminorūgščių seka baltymo molekulėje.
• Antrinė struktūra - Paprasčiausi erdvinės struktūros elementai (α - spiralės, β - struktūros, vingiai).
• Tretinė struktūra - Visas peptidinės grandinės ir šoninių grupių išsidėstymas erdvėje.
• Ketvirtinė struktūra - susidaro susijungus kelioms baltymų makromolekulėms į komplektą; ją palaiko vandeniliniai ir joniniai ryšiai tarp makromolekulių.

Visa ši pateikta sausa ir neįdomi informacija tam, kad būtų lengviau suprasti, jog baltymai pagal savo struktūrinį lygmenį turi tam tikrą biologinį aktyvumą. Baltymo biologinis aktyvumas pasireiškia tretinėje struktūroje, dėl to, pakeitus bent vieną aminorūgštį polipeptidinėje grandinėje gali pakisti baltymo konfigūracija ir sumažėti arba netgi visiškai nebetenkama savo biologinio aktyvumo.

Baltymų denatūracija

Dažnai sutinkamas reiškinys yra baltymų denatūracija, kitaip sakant - natūralus baltymo struktūros pažeidimas. Jo priežastimi gali būti temperatūra, pH pokyčiai arba kitokie fiziniai ar cheminiai veiksmai. Tokio poveikio metu dalis ryšių nutrūksta, ir baltymo struktūra bei savybės pakinta (pvz., kaitinamas kiaušinio baltymas sukietėja). Šio proceso metu, pirmiausiai suyra ketvirtinė, vėliau ir tretinė bei antrinės struktūros. Baltymas nebegali normaliai funkcionuoti.

Baltymų funkcijos

Baltymų funkcijos labai įvairiapusės, viena iš svarbiausių ir labiausiai žinoma sportininkams žinoma yra statybinė funkcija: baltymai dalyvauja susidarant visoms ląstelės ląstelinėms membranoms ir organoidams, taipogi neląstelinėms struktūroms. Bet remiantis atliekamomis biologinėmis funkcijomis, baltymai gali būti skirstomi į struktūrinius, katalizinius, pernašos, reguliacinius, apsauginius ir kt.

Štai pagrindinės baltymų funkcijos:

• Struktūrinė funkcija - šie baltymai yra tam tikrų audinių struktūrinė dalis, kuri suteikia jiems formą, sudaro atramą, apibrėžia tam tikro audinio mechanines savybes (pvz., kolagenas yra jungiamojo audinio, tarpląstelinės medžiagos, sausgyslių ir kremzlių sudedamoji dalis; keratinas yra odos, nagų, plaukų, plunksnų pagrindas).
• Fermentinė (katalizinė) funkcija - specifiniai baltymai katalizatoriai (fermentai), kurie spartina ląstelėse vykstančių cheminių reakcijų eigą. Šių baltymų dėka, reakcijos pagreitėja tūkstančius kartų.
• Sutraukiamieji (kontraktiliniai) baltymai - šie baltymai geba susitraukti ir atsipalaiduoti, jiems pirmiausiai priskiriami aktinas ir miozinas esantys miofibrilėse, jų dėka galimas griaučių raumenų judėjimo funkcija. Šis mechaninis - cheminis procesas vyksta naudojant cheminę energiją.
• Pernašos funkcija - tam tikri baltymai sugeba prisijungti ir pernešti medžiagas iš vienų audinių į kitus, taipogi geba pernešti per ląstelių membranas (pvz., kraujo baltymai), tokiu būdu pernešamas deguonis, gliukozė, aminorūgštys ir kt. medž.
• Apsauginė funkcija - kraujo baltymai veikia kraujo krešėjimo procesuose apsaugodami organizmą nuo nukraujavimo; specialūs imuniniai baltymai saugo organizmą nuo į jį patekusių svetimų medžiagų.
• Reguliacinė (hormoninė) funkcija - specifiniai baltymai hormonai (pvz., insulinas, gliukagonas ir kt., jie taip pat yra baltymai) reguliuoja medžiagų apykaitą ląstelių viduje ir viso organizmo audiniuose.
• Energetinė funkcija - Organizmas baltymus gali panaudoti kaip ląstelės energijos šaltinį.

Baltymų klasifikacija

Čia reiktų paminėti ir tai, kad baltymai skirstomi į paprastuosius (taip vadinamus proteinus) ir sudėtinguosius (proteidus). Todėl baltymai, kurie sudaryti tik iš aminorūgščių, vadinami paprastaisiais baltymais, o sudėtingieji baltymai yra paprastųjų ir tam tikrų nebaltyminių medžiagų junginiai. Proteidų nebaltyminė dalis vadinama prostetine grupe, kurioje gali būti nukleorūgštys, angliavandeniai, lipidai, fosfato rūgštys, metalo jonai, hemas, flavinai ir kt. Kita vertus, baltymų skirstymas į paprastuosius ir sudėtinguosius yra santykinis.

Baltymų apykaita

Baltymams patekus į mūsų virškinimo sistemą jie yra suskaidomi iki atskirų peptidų ir iki atskirų aminorūgščių. Toliau, aminorūgštys paimamos į kraujotaką ir yra pernešamos į ląsteles (ne tik į raumenines), ten prasideda peptidinių struktūrų formavimas ir audinių sintezė. Skaidymo proceso metu susidaro azoto turinčios skilimo medžiagos - amoniakas, karbamidas, šlapimo rūgštis, kurie išskiriami su šlapimu, išmatomis ir prakaitu.

Amoniakas kepenyse perdaromas į karbamidą (šlapalą), kuris vėliau pašalinamas per inkstus. Amoniakas yra toksiška organizmui medžiaga, todėl jo vertimas į karbamidą (t. y. mažiau kenksmingą medžiagą) jam yra pakankamai svarbus. Šlapimo rūgštis į kraują patenka iš audinių ir yra nukleorūgščių skaidymo produktas. Tokiu būdu, baltymo skaidymo metu susidaro azotas. Pagal išsiskiriančio azoto kiekį galima spręsti apie pakankamą arba nepakankamą baltymų patekimą į organizmą.

Baltymų apykaitos metu, galutinių medžiagų susidarymo sutrikimas gali būti susijęs su kepenyse karbamido susidarymo sutrikimu, tai yra susiję su jų distrofija. O amoniako kaupimasis kraujyje yra to pasekmė. Amoniako kiekis kraujyje gali pakilti ir esant sutrikus inkstų išskyrimo funkcijai. Taipogi baltymų apykaitos sutrikimas gali atsirasti esant virškinimo proceso sutrikimui visuose jo etapuose, pradedant nuo pasisavinimo ir baigiant susidariusių apykaitos medžiagų išskyrimu.

Baltymų svarba sportuojantiems

Kūno statybai yra svarbu gauti pastoviai aminorūgščių visos dienos bėgyje. Todėl itin svarbu valgyti maistą, kuriame gausu baltymų (5 -6 kartai per dieną). Jei angliavandeniai ir riebalai yra organizmui energiją teikiančios medžiagos, tai baltymai yra organizmo statybai ir atnaujinimui. Reikia nepamiršti, kad baltymai negali būti pakeisti kitomis maisto medžiagomis, bet patys baltymai gali pakeisti daugelį angliavandenių ar riebalų.

Jei taip nutiko, kad organizmui trūksta energiją teikiančių medžiagų, tai baltymai bus vartojami kaip energetinė medžiaga. Todėl visada atminkite, jei valgote nepakankamai angliavandenių ir riebalų, dalis su maistu gautų baltymų nueis energijos išgavimui. Tik esant pakankamam angliavandenių ir riebalų kiekiui mityboje (žinoma, jei yra didelis šių medžiagų perteklius ir gaunama daugiau nei išeikvojama, tai greičiausiai atletas ims kaupti riebalines atsargas) baltymai naudojami pagal paskirtį (pvz., raumenų augimui). O jei ne, atletas greičiausiai blaškysis vietoje ir net uoliausios treniruotės žymios raumeninės masės užauginti nepadės.

Didėjant fizinio darbo intensyvumui išauga ir organizmo poreikis baltymuose, t. y. jei treniruotės tapo intensyvesnės arba padidėjo atleto raumeninė masė, tai reikės ir didesnio kiekio baltymų raumeninei masei palaikyti, bei toliau augti. Taigi, aminorūgštys ir yra ta medžiaga iš kurių statomas raumeninis audinys. Jei jų yra nepakankamai arba esant energetinių medžiagų (angl. ir riebl.) bei statybinių medžiagų stygiui, tai raumenys ims skaidyti patys save.

Baltymai, patekę į organizmą su maistu, įsisavinami tik po išankstinio suskaidymo virškinamajame trakte, kur buvo paveikti maisto virškinimo fermentų ir skilo iki aminorūgščių. Būtent šios aminorūgštys mūsų organizmo sistemoje formuoja baltymines molekules, kurios naudojamos ląstelių gamybai. Kiekviena aminorūgštis yra nugabenama ten, kur būtent ji, o ne kokia kita yra reikalinga tam tikro audinio sintezei (ir tai gali būti nebūtinai raumeninis audinys). Mėsėdžiai žinduoliai (tame tarpe ir žmogus) gauna reikalingus raumens augimui baltymus su augaliniu ir gyvuliniu maistu. Nei vienas gautas su maistu baltymas neįsistato organizme prieš tai nepakeistus jo būsenos.

Nepakeičiamos ir pakeičiamos aminorūgštys

Evoliucijos bėgyje žmogus neteko galimybes sintetinti beveik pusę iš 20 α-aminorūgščių, įeinančių į baltymo struktūrą. Remiantis organizmo geba sintetinti, aminorūgštys skirstomos į nepakeičiamąsias ir pakeičiamąsias. Nepakeičiamųjų aminorūgščių organizmas negali sintetinti arba sintetina nepakankamai, todėl jos turi būti gaunamos su maistu. Taigi, dešimt iš dvidešimties aminorūgščių, būtinų baltymų sintezei, yra nepakeičiamos.

Visiškai nepakeičiamos žmogaus organizmui yra aštuonios: valinas, leucinas, izoleucinas, treoninas, lizinas, metioninas, fenilalaninas, triptofanas. Argininas ir histidinas yra nepakeičiamos aminorūgštys tik intensyvios baltymų biosintezės laikotarpiu, organizmui augant ir sveikstant po ligų. Dvi aminorūgštys (tirozinas ir cisteinas) yra sąlygiškai pakeičiamosios. Tirozinas sintetinamas iš fenilalanino, o cisteinui susidaryti reikia metionino sieros atomų.

Fiziologinė aminorūgščių klasifikacija nėra universali. Ji būdinga tik tam tikros rūšies organizmams. Tačiau minėtos aštuonios visiškai nepakeičiamos aminorūgštys yra universalios visiems organizmams. Kitų rūšių organizmai gali turėti skirtingą visiškai nepakeičiamųjų aminorūgščių kiekį.

Baltymų šaltiniai ir jų vertė

Pagrindinis baltymų šaltinis yra maisto baltymai, kurių daugiausiai yra gyvulinės kilmės maisto produktuose. Jeigu baltymuose yra visų nepakeičiamųjų aminorūgščių tinkamas santykis, tai tokie baltymai yra pilnaverčiai arba visaverčiai (paprastai tai yra gyvulinės kilmės maisto produktai, pvz., kiaušiniai, pienas ir jo produktai, visų rūšių mėsa, žuvis).

Augaliniai baltymai, savo biologine verte, nusileidžia gyvuliniams, nes sunkiau virškinami - mažiau turi lizino, metionino ir triptofano. Kaip ten bebūtų, bet su maistu reikia gauti abiejų rūšių baltymų. Nepilnaverčiai gali būt padaromi pilnaverčiais juos tarpusavyje maišant (pieno baltymai su javų baltyminiu maistu, mėsa su bulvėmis ir daržovėmis, paukštiena su ankštiniais (pupos, pupelės), kiaušiniai su javų košėmis). Netgi vartojant augalinių baltymų derinius, galima sudaryti tinkamą aminorūgščių mišinį.

Pavyzdžiui, kukurūzų baltymuose (biologinė vertė - 36 %) yra mažai lizino, bet pakankamai triptofano, o pupų baltymuose yra daug lizino, bet mažai triptofano.

Azoto balansas ir baltymų normos

Daugelis gyvulinės, augalinės ir mikrobinės kilmės baltymų turi ganėtinai pastovų azoto kiekį - apie 16 %. Nustačius azoto kiekį tiriamajame audinyje ir padauginus iš koeficiento 6,25 (100/16=6,25), galima apytiksliai nustatyti baltymo kiekį jame. Tačiau yra baltymų, pvz., protaminas, kurie turi iki 30 % azoto. Azoto pusiausvyrai palaikyti pakaktų 30-50 % vartojamų baltymų per parą. Tačiau toks jų kiekis negarantuotų žmogaus normalaus darbingumo ir sveikatos.

Baltymų mitybos normos priklauso nuo žmogaus amžiaus, darbo pobūdžio, klimato ir t. t. Vidutiniškai fiziologinė norma yra 100-120 g per parą. Sunkiai dirbančiam žmogui reikia 130-150 g, o vaikui iki 12 metų - 50-70 g baltymų per parą. Dalis baltymų, kurie turėtų būti naudojami raumens augimui, sunaudojami energijai gauti, kuri reikalinga gyvybės palaikymui, o esantis juose azotas pašalinamas iš organizmo kartu su šlapimu. Paprastai žmogaus organizmas praranda 25-30 g baltymų per parą, dėl to baltyminis maistas pastoviai turi būti tiekiamas reikiamais kiekiais.

Minimalus paros baltymų poreikis ne treniruotam vyrui sudaro 37 g, moteriai 29 g, bet kaip jau minėjome rekomenduojamos vartojimo normos yra aukštesnės. Sportuojančio, suaugusio žmogaus organizmo poreikiai baltymuose yra 1.5 - 2.5 g vienam kūno masės kilogramui. Galima ir neatsižvelgti į šį rodiklį, tiesiog valgyti 2-3g/1kg baltymų. Beveik nerekomenduojama valgyti daugiau nei 3g/1kg kūno masės. Didelis kiekis baltymų apkrauna vidaus organus (kepenis), gali sutrikdyti vandens pusiausvyrą organizme.

Vertinant maisto produktus svarbu turėti omenyje baltymų kokybę reikalingą raumens augimui. Nesant arba esant žemai nepakeičiamų baltymų sudėčiai jis laikomas menkaverčiu ir tokie baltymai turėtų būt vartojami didesniu kiekiu. Sakykime, ankštinių kultūrų baltymai turi mažai metionino, o avižų ir kukurūzų baltymuose yra mažai lizino (abi aminorūgštys nepakeičiamos). Dėl šios priežasties, kad augaliniuose produktuose yra mažai nepakeičiamų aminorūgščių, vegetarams (ypač sportuojantiems) reikia labiau į tai atkreipti dėmesį, jeigu norima surinkti reikiamą kiekį pilnaverčių baltymų.

---