Prôtêin nào có vai trò như những xe tải vận chuyển các chất trong cơ thể

Quá trình vận chuyển trong các tế bào của cơ thể chúng ta cũng giống như quá trình vận chuyển hàng hóa trên các tuyến đường. Các động cơ phân tử, vốn là những phân tử protein đặc biệt, đóng vai trò như những chiếc xe tải chở hàng hóa. Chúng mang các gói tế bào trên lưng và đi theo các ống vi thể - con đường giao thông của tế bào. Tuy nhiên, những “tài xế” phân tử này nhỏ hơn đến một tỉ lần so với những chiếc xe tải, và chúng chỉ có thể chuyển động nhiều nhất là từ đầu này đến đầu kia của ống vi thể, tùy theo chúng là loại tế bào gì.

Các nhà khoa học thuộc viện Max Planck Institute of Colloids and Interfaces tại Potsdam [Đức] vừa mới khám phá ra một điều thú vị về quá trình vận chuyển này thông qua mô phỏng trên máy tính. Các động cơ phân tử phải vật lộn trên tuyến đường đông đúc không khác gì một khu vực tấp nập người đi bộ chứ không phải trên đường cao tốc. Chúng cũng phải cạnh tranh với các phân tử muốn di chuyển theo hướng ngược lại.

Một số phân tử luôn luôn phải tham gia bất đắc dĩ vào trận kéo co giành giật món hàng, ví dụ như những phân tử loại kinesin và những phân tử loại dynein. Các động cơ kinesin chuyển động về phía cuối của ống vi thể mà các nhà sinh học gọi là cực dương, trong khi các động cơ dynein lại chuyển động về cực âm. Phát hiện của các nhà khoa học thuộc viện Max Planck đã chứng tỏ rằng nhóm động cơ mạnh hơn sẽ quyết định hướng đi của hàng vận chuyển. Trong cuộc chiến này, những động cơ đối nghịch sẽ rời khỏi ống vi thể. Trước đây người ta vẫn cho rằng có một hệ thống sắp xếp cho phép chỉ một nhóm động cơ hoạt động, và có sự luân phiên giữa nhóm này và nhóm kia.

Melanie Mueller – một trong các nhà khoa học tham gia vào dự án – cho biết: “Cuộc đôi co này là một cơ chế đơn giản nhất mà chúng ta có thể hình dung được. Nhưng bạn hãy xét đến đặc tính của từng động cơ riêng biệt được xác định qua thí nghiệm. Chúng tạo ra phản ứng mạnh không theo đường thẳng khi bị kéo”. Một động cơ thuộc nhóm thất thế là đối tượng chịu lực mạnh và sẽ bị đẩy ra khỏi ống vi thể nhanh chóng.

Những động cơ còn lại thuộc nhóm này khi đó phải tiếp nhận lực của đội ưu thế nên cũng bị đẩy ra thậm chí với tốc độ nhanh hơn trước. Dưới tác động đô-mi-nô, những động cơ yếu hơn buộc phải chịu thua và sẽ bị đẩy ra khỏi ống vi thể dần dần cho đến khi không còn một động cơ nào còn sót lại. Thế là đội chiến thắng có thể vận chuyển món hàng nhanh chóng mà không bị cản trở. “Tuy nhiên, tế bào sẽ không bỏ mặc cho may rủi mà nó sẽ đảm bảo món hàng được chuyển đến đúng nơi cần thiết. Các protein điều hành sẽ phải can thiệp nếu cần”, Melanie Mueller cho biết.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu quá trình vận chuyển các phân tử chất béo trong phôi của ruồi giấm để tìm hiểu liệu mô hình này có thể được áp dụng trong thực tiễn hay không. Quan sát thực nghiệm về cơ chế vận chuyển được tiến hành từ trước đã giải thích cho điều đó. Món hàng được chuyển trên ống vi thể không chuyển động trực tiếp từ đầu này đến đầu kia của ống. Nó luôn bị kéo theo hướng ngược lại. Tuy nhiên, những động cơ yếu hơn cũng thỉnh thoảng đẩy những động cơ ưu thế ra khỏi ống vi thể do đôi khi sức nóng đã thổi bay các động cơ ưu thế này. Do đó các phân tử hàng hóa được vận chuyển theo cả hai hướng.

Melanie Mueller giải thích: Quá trình vận chuyển hai chiều rất linh hoạt. Nó có thể đổi hướng nếu món hàng vượt qua điểm đến hoặc thay đổi tốc độ vận chuyển. Trong cơ chế lôi kéo này nhóm ưu thế sẽ kéo nhóm động cơ đối nghịch cũng như cả món hàng trong tế bào. Cơ chế đó cũng giải quyết một vấn đề hậu cần trong tế bào. Giúp đưa các động cơ về phía cuối của ống vi thể nơi chúng có thể vận động, giúp hạn chế sự ùn ứ các động cơ cùng loại tại đích đến.

Melanie Mueller cho biết: “Mặc dù cơ chế rất đơn giản, nhưng quá trình một phân tử được vận chuyển bởi hai nhóm động cơ lại cho thấy một hoạt động rất phức tạp”. Có tới 7 loại vận động khác nhau. Đó là sự kết hợp đa dạng của các chuyển động theo cực dương và cực âm của ống vi thể cộng với giai đoạn tạm ngừng mà tất cả đều có thể hướng đến phân tử được vận chuyển. Xác suất của chuyển động theo một chiều hướng cụ thể hay tạm dừng cũng như thời gian dành cho sự chuyển hướng đều phụ thuộc vào đặc tính và số lượng các động cơ tham gia. Các tế bào sử dụng chúng để điều hành quá trình vận chuyển. Nếu một nhóm động cơ kéo mạnh hơn hoặc nhanh hơn, món hàng vận chuyển sẽ di chuyển đến cực âm thay vì cực dương hoặc có thể sẽ dừng lại.

Theo Melanie Mueller, “cơ chế kéo co đơn giản nhưng hiệu quả của tế bào có thể được áp dụng trong những con chip”. Mô phỏng theo quá trình sinh học, các nhóm động cơ có thể vận chuyển các phân tử nhất định đến các địa điểm phản ứng cụ thể trên con chip đồng thời mang trở lại các sản phẩm phản ứng. “Lý thuyết định lượng của chúng tôi mang lại một cái nhìn lạc quan trong việc ứng dụng đặc điểm của động cơ vận chuyển cho mục đích này”.

Tham khảo: Cơ chế kéo tương tác hai chiều của các động cơ phân tử trong vận chuyển hàng hóa – Melanie J. I. Mueller, Stefan Klumpp và Reinhard Lipowsky, PNAS Early Edition, 17/03/08.

Trà Mi [Theo Physorg]

Tiến sĩ Dana Ryan - Giám đốc cấp cao về huấn luyện và thi đấu thể thao của Herbalife, là người chuyên hướng dẫn kiến thức dinh dưỡng chuyên sâu cho các vận động viên và những người luyện tập thể thao, có bài viết về protein và những điều cần biết của protein đối với sức khỏe, nhất là với những người luyện tập thể dục thể thao.

Như chúng ta đều biết, protein vô cùng cần thiết, nó đóng vai trò quan trọng trong chế độ ăn uống của mỗi người. Nhưng tại sao protein lại quan trọng như vậy, nó đem lại lợi ích gì cho sức khỏe, cơ thể con người cần bao nhiêu protein mỗi ngày …. là những câu hỏi mà không phải ai cũng biết rõ. Chế độ ăn giàu protein sẽ giúp con người năng động, khỏe mạnh hơn.

Để trả lời cho tất cả những thắc mắc ở trên, cùng quay lại những điều cơ bản về protein để hiểu tại sao protein mang lại lợi ích cho cơ thể con người, góp phần tạo nên sức mạnh và cơ bắp của mỗi chúng ta.

Protein là gì và vai trò của protein trong cơ thể?

Protein [hay còn gọi là chất đạm] là một trong ba chất dinh dưỡng thiết yếu bên cạnh carbohydrate và chất béo, tất cả chất dinh dưỡng cơ bản này đều có trong chế độ ăn của mỗi chúng ta. Protein là thành phần quan trọng của mọi tế bào trong cơ thể, nó được hình thành từ nhiều axit amin. Các axit amin khác nhau khi tổng hợp lại sẽ tạo thành các protein khác nhau.

Protein và axit amin là thành phần chính của cơ, xương, da, mô và các cơ quan trong cơ thể. Khi chúng ta ăn protein [chất đạm], cơ thể chúng ta sẽ phá vỡ protein thành các axit amin riêng lẻ trong quá trình tiêu hóa, khi được hấp thụ các axit amin sẽ được giải phóng vào máu, tới các tế bào ở các cơ quan khác nhau trong cơ thể để phục vụ cho quá trình sửa chữa mô và tạo ra cơ bắp.

Nếu chúng ta không ăn đủ protein sẽ xảy ra quá trình mất cơ, làm cơ co lại hoặc yếu đi. Dưới đây là một số lợi ích của protein [chất đạm] với cơ thể:

Giúp bạn cảm thấy no nhanh hơn

Protein tạo cho cơ thể cảm giác no nhanh hơn khi sử dụng carbohydrate và chất béo. Điều này mang lại lợi ích cho các vận động viên, những người thường xuyên phải nạp vào cơ thể hàm lượng thực phẩm giàu năng lượng giúp cơ thể hoạt động với cường độ cao.

Khi cảm thấy no nhanh sẽ giảm cảm giác thèm ăn, từ đó giảm lượng calo nạp vào cơ thể. Đây là yếu tố cực kỳ quan trọng đối với những người đang muốn giảm cân.

Giúp tăng trao đổi chất

Cùng với việc giảm cảm giác thèm ăn, protein còn thúc đẩy quá trình trao đổi chất. Cơ thể sử dụng năng lượng để tiêu hóa và hấp thụ các chất dinh dưỡng có trong thực phẩm. Protein là thực phẩm tiêu tốn nhiều năng lượng nhất, nó đòi hỏi cơ thể phải đốt cháy nhiều năng lượng để tiêu hóa nó. Điều này gọi là hiệu ứng nhiệt từ thực phẩm [TEF], hiệu ứng nhiệt của protein cao hơn nhiều so với hiệu ứng nhiệt của carbohydrate và chất béo.

Như vậy, nếu bạn là một vận động viên hay chỉ là đơn giản là một người đang muốn giảm chút mỡ thừa, hãy cân nhắc thay thế thực phẩm chứa carbohydrate hay chất béo bằng protein trong các bữa ăn chính và bữa phụ bởi protein chính là thực phẩm làm tăng trao đổi chất trong cơ thể.

Giúp duy trì cơ bắp

Một trong những lợi ích quan trọng của protein là giúp hình thành nên các khối cơ, việc ăn đủ lượng protein sẽ giúp duy trì khối lượng cơ đồng thời ngăn ngừa sự mất cơ. Nên nếu một người tập thể thao như các môn đi bộ, đạp xe hoặc bất kỳ bộ môn thể dục nào để duy trì sự vận động, linh hoạt và nâng cao sức khỏe, cần bổ sung protein.

Các vận động viên và những người muốn duy trì cơ bắp, bên cạnh việc tập luyện thể dục thể thao cần ăn lượng protein lớn hơn mỗi ngày.

Hỗ trợ phục hồi và tăng cơ bắp

Sử dụng protein không chỉ giúp ngăn ngừa sự mất cơ mà còn giúp tạo dựng và tăng cường khối cơ trong cơ thể. Để làm được điều này, cần kết hợp lối sống hoạt động, luyện tập thể dục thể thao cùng với bổ sung lượng protein cao sẽ giúp phát triển và tăng cường cơ bắp.

Có một loại protein chất lượng cao còn gọi là BCAAs [Branched- chain amino acid], đây là chuỗi các axit amin thiết yếu nhưng cơ thể không tổng hợp được, chỉ có thể hấp thụ bằng đường thức ăn hay thực phẩm bổ sung. Nó bao gồm leucine, iso-leucine và valine, có tác dụng trong việc thúc đẩy sự phát triển và phục hồi cơ bắp, nhất là đối với người cần  tập luyện sức bền. Các loại protein chất lượng cao này có trong các loại thực phẩm có nguồn gốc từ động vật như thịt gia cầm nạc, thịt bò, cá, sữa, các sản phẩm từ trứng.

Ngoài ra, chúng ta có thể tìm thấy protein chất lượng cao trong các sản phẩm từ thực vật như đậu nành, đậu phụ. Các chất bổ sung như bột protein có nguồn gốc từ thực vật, thường được các vận động viên sử dụng, đặc biệt là sau khi tập luyện thể dục với cường độ cao.

Hiện nay protein lắc rất phổ biến và tiện lợi, phù hợp với những người thường xuyên vận động, các vận động viên, người hay phải di chuyển. Nếu lựa chọn thực phẩm bổ sung dạng bột protein, đạm whey, các loại protein có nguồn gốc thực vật … đều có tác dụng hỗ trợ thúc đẩy sự phát triển và phục hồi khối cơ một cách hiệu quả.

Tốt cho toàn bộ cơ thể

Protein là thành phần quan trọng giúp xây dựng và sửa chữa các mô, cơ. Một chế độ ăn giàu protein có thể giúp cơ thể bạn phục hồi nhanh hơn sau chấn thương.

Hiện nay, có một quan niệm sai lầm rằng ăn nhiều protein sẽ gây hại cho thận. Quan điểm này xuất phát từ khuyến nghị rằng người có thận hoạt động kém [thường là do mắc bệnh thận] nên ăn một chế độ ăn ít protein. Mặc dù vậy, khoa học đã chứng minh, protein hoàn toàn không gây hại cho thận đối với những người có thận khỏe mạnh.

Nên tiêu thụ bao nhiêu protein và với tần suất như thế nào?

Protein có rất nhiều lợi ích đặc biệt nếu bạn đang sử dụng protein hỗ trợ cho quá trình tập luyện của mình.

Với một người trưởng thành hoạt động vừa phải, bạn nên ăn từ 0,5 - 0,75g protein cho mỗi pound trọng lượng cơ thể [tương đương khoảng 1 - 1,5g protein cho 1kg trọng lượng cơ thể]. Nếu bạn thường xuyên tập luyện, bạn sẽ cần từ 0,8 - 0,85g protein cho mỗi pound trọng lượng cơ thể [tương đương 1,6 – 1,7g protein cho 1kg trọng lượng cơ thể]. Người ta nhận thấy không có thêm lợi ích nào nếu bổ sung nhiều hơn 1g protein cho mỗi pound trọng lượng cơ thể.

Thời điểm hấp thụ protein đặc biệt quan trọng đối với các vận động viên hoặc bất kỳ người nào đang muốn có cơ bắp. Đó là bổ sung protein sau khi tập luyện 30 phút, lúc đó lượng protein mà bạn nạp vào đã được tiêu thụ gần hết, việc bổ sung protein sẽ giúp cơ thể phục hồi, tăng cơ bắp. Bạn nên bổ sung ít nhất 20g protein sau khi tập luyện thể thao, nên chọn loại protein chất lượng cao để bổ sung sau khi tập và trong các bữa ăn.

*** Được viết bởi Tiến sĩ Dana Ryan – Giám đốc cấp cao về huấn luyện và thi đấu thể thao của Herbalife Nutrition