Функции серина

Здравствуйте, мои уважаемые читатели. С вами я, Галина Баева, и сегодня мы поговорим о функциях аминокислоты серина.

L — Серин – заменимая протеиногенная алкоаминокислота, D- серин не входит в состав белков, зато является нейромедиатором в головном мозге.

Структурная формула серина

Углеродный скелет серина, так же как аланина представлен двумя углеродными последовательностями, но у второго углерода (в β-положении) один водород замещен спиртовой группой ОН, поэтому серин классифицируют как алко-аминокислоту. Спиртовой хвост придает молекуле серина как гидрофильные, так и липофильные свойства, т.е. серин может растворяться как в воде, так и в жирах. В составе белка серин может находиться как на поверхности глобулы, так и во внутренней ее части. Алко-группа ОН серина стабилизирует вторичную и третичную структуру белка за счет водородных связей. Остаток серина в белковой цепочке за счет своей высокой химической активности способен образовывать промежуточные соединения, поэтому серин входит в состав активных центров многих ферментов.

Как протеиногенная аминокислота, серин является структурной частью многих белков, что обуславливает множественность его функций.

Являясь заменимой аминокислотой, серин может синтезироваться в организме, но достаточное количество его поступает извне с пищей.

Суточная потребность в серине – 3 г.

Биосинтез серина

Попадая в желудочно-кишечный тракт, серин в присутствии витаминов группы В превращается в глицин, в таком виде всасывается,  а потом ресинтезируется вновь.

Серин образуется в организме двумя разными метаболическими путями.

  1. Синтез из других аминокислот. В качестве первичного источника может выступать как аминокислота треонин, которая превращается в глицин, так и непосредственно глицин. Треонин – незаменимая аминокислота, а значит, ее резерв в организме ограничен. Глицин – аминокислота заменимая, она синтезируется в организме, только ее источником является серин. В организме работает глицино-сериновый цикл взаимопревращений.

Синтез серина из глицина идет в почках, после чего серин выделяется в плазму крови, откуда его активно прибирают мышцы, которым он необходим в качестве дров для печки. При физической работе серин мобилизуется из мышц, и превращается в глюкозу, которая может запасаться в виде гликогена в печени и непосредственно мышцах. Резерв гликогена невелик, и избыток глюкозы перерабатывается на жир. Такая печаль.

Реакция синтеза серина из глицина легко обратима, в зависимости от большой нужды организм то перегоняет глицин на серин, то – наоборот. Эти превращения идут в присутствии  фолиевой кислоты, без нее биохимический конвейер тормозит, а фолиевая кислота в больших количествах содержится в зеленых частях растений, поэтому заедать белковый продукт пучком зелени – весьма полезно.

2. Другой  путь – синтез из трифосфоглицерата, продукта жирового обмена, к которому присоединяется аминогруппа, добытая из глутаминовой кислоты. Глутаминовой кислоты в организме – хоть лопатой греби, трифосфоглицерат образуется из глицерина – основы пищевого жира. А как хочется, хочется, хочется превратить жир в белок, но на этом пути стоит индейская национальная изба фигвам.

Ферменты биосинтеза серина находятся под гормональным контролем. Значительно усиливает их активность тестостерон – мужской половой гормон.

Серин – глюкогенная аминокислота, т.е. она способна превратиться в сахар. При интенсивной работе мышц, чтобы обеспечить их энергией серин перегоняется на пируват (пировиноградную кислоту), та превращается в ацетилКоА, а это соединение может сгореть с образованием энергии, а может отправиться на синтез глюкозы.

Эта засада подстерегает многих людей, свято верящих в голодные и безуглеводистые диеты, как способ контроля веса. Глюкоза необходима для организма, ибо она обеспечивает энергией нервные клетки. Головной мозг не способен работать на жирных кислотах, ну так мы устроены. Как только уровень глюкозы в крови падает до концентрации, когда нервные клетки начинают голодать, мозг посылает сигнал: вынь да положь мне сахар! А где его взять? Да перегнать глюкогенные аминокислоты, они затем и запасены в виде мышечного белка. И вот серин вместе с другими собратьями по глюконеогенезу из белка превращается в сахар, которым питается мозг. И что получилось? А получилось, что мышцы сгорели, обмен веществ притормозился, а жир – как был, так и остался. Замедление обмена веществ – прямой путь к набору веса, причем за счет жира.

Повышение уровня серина в организме увеличивает сахар крови, что далеко не айс, особенно людям, контролирующим вес. Свободная глюкоза – клеточный яд, и организм  старается как можно быстрее нейтрализовать ее, превратив в жир. А вот назад – никак, реакция необратима.

Функции серина

  1. Энергетическая функция – превращение в пируват, далее в ацетилКоА и сгорание с выходом энергии
  2. Глюконеогез – превращение в глюкозу через пируват и ацетилКоА
  3. Структурная функция
  4. Каталитическая функция
  5. Иммунологическая функция
  6. Медиаторная
  7. Регуляторная

Структурная функция

  • Участник аминокислотного обмена со взаимопревращениями в глицин, цистин и цистеин.
  • Участвует в образовании сложного аминоспирта сфингозина, входящего в состав сфингомиелина, вещества, образующего мембраны нервных клеток.
  • Содержится в казеине молока и в вителлине яичного желтка, находясь в виде сложного эфира серинфосфорной кислоты, обеспечивает обмен веществ растущего организма
  • Предшественник пуриновых и пиримидиновых оснований, которые являются структурным звеном информационных матриц клеток ДНК и РНК.
  • Предшественник порфирина – белка, образующего гемоглобин — основного транспорта кислорода
  • Предшественник креатина – белка, снабжающего мышцы энергией

Каталитическая функция

Входит в активный центр ряда ферментов, которые так и называются «ферменты сериновой группы»: химотрипсин, трипсин, эластаза, ацетилхолинэстераза, фосфорилаза, фосфоглюкомутаза, щелочная фосфатаза. Трипсин, химотрипсин, эластаза расщепляют пептиды в желудочно-кишечном тракте, т.е. без них невозможен процесс пищеварения. Ацетилхолинэстераза участвует в передаче нервного импульса в синапсах, блокатор этого фермента – нервно-паралитический яд. Фосфорилаза отщепляет молекулу глюкозы от длинной цепочки гликогена, запасенного в мышцах или печени, одновременно подготавливая ее к дальнейшим превращениям: либо в молочную кислоту (в мышцах), либо в глюкозу (в печени).

Иммунологическая функция

Серин повышает реакции иммунитета, укрепляет иммунную систему, способствуя синтезу антител.

Медиаторная функция

Является предшественником холина и холамина, которые дальше превращаются в нейромедиатор ацетилхолин. В результате комплексного воздействия на организм, серин улучшает мозговую деятельность, участвуя в передаче нервных импульсов в головном мозге, в частности в гипоталамусе.

Входит в активный центр фермента ацетилхолинэстеразы, который разрушает выделившийся из нервной клетки в синапс ацетилхолин, что способствует торможению импульса после его передачи.

В головном мозге нормальный L – серин превращается в D-серин, оптический изомер, который уже не может быть структурным элементом белков, зато служит нейромедиатором —  проводником сигналов, передающихся по нервным клеткам. D-серин усиливает действие глицина в глутаматных рецепторах, т.е. три аминокислоты взаимно усиливают действие друг друга: глутаматные рецепторы реагируют на свой родной глутамат, но в них есть участок, куда встраивается глицин, что усиливает действие глутамата. D-серин, в свою очередь, воздействует на глициновый участок, еще больше усиливая импульс. Таким образом сигнал становится более мощным, но без перевозбуждения нервных клеток, а это высокая концентрация внимания, сильная мотивация к действию, нацеленность на результат, т.е. те качества, которые отвечают за силу воли.

Серин является естественным болеутоляющим,

С возрастом уровень серина в головном мозгу падает, поэтому пожилым людям есть смысл употреблять продукты, богатые этой аминокислотой для улучшения памяти и мозговой деятельности.

 Регуляторная функция

Серин регулирует уровень кортизола в мышцах, в результате чего мышцы сохраняют свой тонус и структуру

Источники серина

Серин широко распространен в пищевых продуктах, но для его нормального усвоения необходим витамин В 12 – цианокоболамин, который – привет, веганы! – практически отсутствует в растениях.

Нужно знать, что в процессе приготовления количество серина (как и других аминокислот) в продукте изменяется. Например:

  • в тушеном мясе серина на 10% больше, чем в жареном и на 35-40% больше, чем в сыром;
  • в приготовленной (вареной, запеченой) рыбе серина на 25-30% больше, чем в сырой;
  • при варке яиц количество серина не изменяется, а вот в жареных его на 5-10% больше, а в омлете — на 15-20% меньше чем в сыром;
  • в темном мясе птицы (курица, индейка и др.) серина чуть больше, чем в белом, а в жареной птице — на 10% больше, чем в сырой;
  • Серин (как и другая аминокислота) усваивается из растительных продуктов на 80%, в связи с чем введен коэффициент 0,2
  • Бобовые зерна и крупа потребляются не в сыром виде, а в виде каш, соотношение зерна к воде принята для бобовых  1 : 2, а для крупяных каш – 1 : 3, плюс добавлен коэффициент усваиваемости.

В результате при неплохом содержании аминокислоты в бобовых, чтобы получить суточную норму их нужно съесть в сумасшедших количествах (по пол-кило и более). Надо сказать, всего лишь столетие назад люди так и питались, но они и энергии тратили не чета нам, потому могли себе позволить съедать по два килограмма хлеба и полкило каши, не обрастая жировыми напластованиями.

Польза серина

  • Снабжает энергией мышечную ткань как посредством глюконеогенеза, так и через синтез креатина
  • Участвует в кроветворении
  • Участвует в выработке пищеварительных ферментов
  • Ферменты с сериновым активным центром регулируют жировой обмен
  • Ферменты с сериновым активным центром дают энергию для работы биохимического конвейера организма, повышая общий обмен веществ
  • Улучшает иммунитет
  • Участвует в проведении импульсов в центральной нервной системе, формируя механизмы памяти и процессов умственной деятельности
  • Защищает нервные клетки, вырабатывая вещества-изоляторы, окружающие нервные отростки
  • Задерживает воду в организме

Применение серина

 При нормальном питании получить дефицит серина проблематично, его достаточно много содержится в мясе, рыбе, молочных продуктах, а также в орехах и бобовых.  L-серин, как лекарственное средство назначают

  • в комплексной терапии железо-дефицитной анемии
  • в рамках комплексной терапии при белково-энергетической недостаточности, связанной с недостаточным питанием
  • в пожилом возрасте для улучшения мозговой деятельности.

Биодобавку следует принимать между приемами пищи в дозе до 500 мг в сутки.

Передозировка

Серин увеличивает уровень сахара в крови, поэтому лицам с сахарным диабетом лучше воздержаться от применения коммерческих препаратов с серином.

Передоз серина возможен лишь при превышении рекомендованных концентраций при потреблении коммерческих препаратов. На передозировку указывает возникновение тошноты, рвоты.  Возможно сгущение крови, нарушения мозговой деятельности в виде каталепсии, гиперактивности, бессонницы.

Еще раз подчеркну, что необходимости в потреблении коммерческих препаратов серина обычными людьми нет.