Jakie jest twoje pierwsze skojarzenie ze słowem „aminokwas”? Może – to, że stanowią element budulcowy białek (protein), a może: L-karnityna pomaga w odchudzaniu, albo to, że aminokwasy dzielimy na endogenne, czyli takie, które organizm człowieka potrafi syntetyzować samodzielnie oraz na egzogenne, czyli niezbędne, których musimy dostarczać sobie wraz z pożywieniem, w sumie jest ich osiem.
Zgadza się. Jednak to jeszcze nie wszystko. Aminokwasy to również nieodzowny element strukturalny enzymów, hormonów i DNA, ponadto niektóre z nich pełnią w naszym mózgu rolę substancji przekaźnikowych. Z tego względu medycyna mitochondrialna uznaje aminokwasy za substancje, które samodzielnie lub w połączeniu z innymi mikroskładnikami odżywczymi (na przykład witaminami z grupy B) mają zastosowanie terapeutyczne w przypadku leczenia mitochondriopatii. W skrócie: aminokwasy, a co za tym idzie: białko to podstawa życia, czyli jak trafnie ujmuje Fryderk Engels: „życie jest formą istnienia białka”.
Funkcje aminokwasów i ich rola w organizmie
Na początek przyjrzyjmy się jednak kilku ważnym, ogólnym cechom aminokwasów, których dostarczamy organizmowi, spożywając produkty zawierające białko (proteiny). Rodzina aminokwasów (elementów budulcowych białek) składa się z dwudziestu członków, którzy pełnią w organizmie różne role, między innymi:
- stanowią substancję budulcową (kolagen, kreatyna, elastyna,
- wchodzą w skład hormonów, substancji przekaźnikowych lub same pełnią funkcję neurotransmiterów,
- tworzą przeciwciała – element układu odpornościowego,
- pełnią funkcje transportowe bezpośrednio (karnityna) lub pośrednio, wchodząc w skład transporterów (np. hemoglobina we krwi),
- pełnią funkcje rezerwuaru energii (aminokwasy glukogenne substrat dla glukoneogenezy oraz aminokwasy ketogenne – substrat dla ketogenezy), jak również kilka innych, niewymienionych tutaj funkcji.
Trawienie białek i powstawanie aminokwasów
Trawienie białek zachodzi w żołądku oraz jelicie cienkim. Aminokwasy uwolnione w jelicie cienkim pod wpływem działania enzymów (m.in. trypsyny) przenikają wraz z krwią do wątroby, gdzie ulegają dalszemu przetworzeniu. Produktem rozkładu białka jest mocznik. Mocznik nie ulega dalszym przemianom metabolicznym, lecz jest wydalany przez nerki. To dlatego diety wysokobiałkowe są niewskazane dla osób cierpiących na schorzenia wątroby lub nerek. Szacunkowe dobowe zapotrzebowanie na białko dla osoby dorosłej o prawidłowej wadze na białko to 0,8 – 1g / kg masy ciała.
Rodzaje aminokwasów i ich podział
Aminokwasy występują przeważnie w dwóch postaciach: D- oraz L-, przy czym aktywna biologicznie jest jedynie postać L. Ze względu na produkt rozkładu aminokwasy dzielimy na:
- glukogenne
- glukogenne i ketogenne / tzw. glukoketogenne (fenyloalanina, tryptofan oraz izoleucyna)
- ketogenne (tylko dwa, oba na literę L: lizyna i leucyna)
Ze względu na ilość grup aminowych (zasadowych) oraz karboksylowych (kwasowych) w cząsteczce aminokwasy dzielimy na:
- kwasowe – przewaga grup karboksylowych (asparaginian, glutaminian)
- zasadowe – przewaga grup aminowych (lizyna, arginina, histydyna)
- obojętne – ilość grup aminowych i karboksylowych jest jednakowa (pozostałe)
Ze względu na możliwość biosyntezy przez nasz organizm aminokwasy dzielimy na:
- endogenne (możemy syntetyzować je sami, pod warunkiem dostępności substratów i kofaktorów)
- egzogenne (tzw. niezbędne, biosynteza jest niemożliwa, konieczność dostarczania wraz z pożywieniem, łącznie jest ich osiem:
- fenyloalanina (glukoketogenny)
- izoleucyna (glukoketogenny)
- leucyna (ketogenny)
- lizyna (ketogenny, tylko w produktach zwierzęcych)
- metionina (glukogenny)
- treonina (glukoketogenny)
- tryptofan (glukoketogenny)
- walina (glukogenny)
- względnie egzogenne (niezbędne tylko w pewnych okolicznościach, na przykład w okresie niemowlęcym lub w sytuacji niewydolności tzw. cyklu ornitynowego:
- arginina i histydyna
Z tego względu niedożywienie, zbyt uboga dieta lub jednostronna dieta grozi niedoborem aminokwasów niezbędnych. Świetnym przykładem jest tutaj dieta wegańska, która może doprowadzić do deficytu lizyny oraz karnityny.
Tak jak wyrazy powstają z liter alfabetu, tak podczas biosyntezy białek, aminokwasy łączą się ze sobą w różnej sekwencji tworząc:
- dipeptydy – tworzą je dwa aminokwasy
- tripeptydy (np. glutation) – tworzą je trzy aminokwasy
- polipeptydy (np. hormon peptydowy: oksytocyna) – tworzy je od czterech do dziesięciu aminokwasów (niekiedy pod pojęciem polipeptydów rozumie się wszystkie peptydy, liczące w łańcuchu więcej niż trzy aminokwasy)
- oligopeptydy (np. hormony peptydowe: insulina, glukagon, parathormon i inne)- tworzy je od dziesięciu do stu aminokwasów
- makropeptydy – tworzy je ponad sto aminokwasów – makropeptydy to znane wszystkim białka.
Deficyt chociaż jednego aminokwasu prowadzi do zaburzenia funkcji spełnianych przez wszystkie pozostałe aminokwasy (efekt domina) oraz możliwych zaburzeń w gospodarce hormonalnej, enzymatycznej czy funkcjonowaniu układu odpornościowego i wielu innych układów narządów
Niekiedy oprócz podstawowego łańcucha białkowego (sekwencji aminokwasów), białka zawierają również inne substancje (tzw. grupy prostetyczne). W zależności od rodzaju grupy prostetycznej wyróżniamy między innymi:
- lipoproteiny = łańcuch białkowy + tłuszcz (cholesterol LDL, HDL, chylomikrony, etc.)
- fosfoproteiny = łańcuch białkowy + reszta kwasu fosforowego (np. kazeina)
- glikoproteiny = łańcuch białkowy + cukier (np. składnik śliny)
- chromoproteiny = łańcuch białkowy + barwnik (chlorofil lub hemoglobina)
Białka, które stanowią źródło wszystkich aminokwasów egzogennych w odpowiednich proporcjach to białka pełnowartościowe (występują np. w wątróbce, jajku) białka, które nie zawierają wszystkich aminokwasów egzogennych to tak zwane białka niepełnowartościowe (przeważnie jest to białko roślinne).
Popularnym wśród wegan, pełnowartościowym źródłem białka roślinnego jest słodka odmiana łubinu żółtego (Lupinus luteus), która zawiera mniejszą ilość alkaloidów od innych niejadalnych roślin tego samego gatunku. Z ziaren tej rośliny wytwarza się wolną od puryn mąkę (z punktu widzenia gospodarki kwasowo – zasadowej mąka z łubinu jest zasadotwórcza). Co ciekawe, słodki łubin żółty to również cenne źródło nienasyconych kwasów tłuszczowych (które stanowią aż 85% zawartej w nasionach łubinu całkowitej ilości tłuszczów).
Poniższa tabela przedstawia charakterystykę wybranych aminokwasów ze wskazaniem możliwości ich terapeutycznego zastosowania w ramach medycyny mitochondrialnej.
Uwaga! Suplementacja jakichkolwiek aminokwasów u osób cierpiących z powodu niewydolności nerek / chorób nerek lub zaburzeń funkcjonowania wątroby zawsze powinna przebiegać jedynie w porozumieniu z lekarzem.
Tabela 1. Zestawienie wybranych aminokwasów, aminokwasy egzogenne zostały oznaczone kolorem.
Metabolizm białek i aminokwasów
W uproszczeniu spożywane wraz z dietą białka (proteiny) ulegają rozłożeniu na aminokwasy (żołądek, jelita), a następnie zostają wchłonięte przez krew i przetransportowane do komórek, gdzie ulegają przemianie w nowe białka. Aminokwasy mogą też ulegać przetworzeniu na glukozę (glukoneogeneza). Nadmiar aminokwasów w zależności od potrzeb organizmu ulega w wątrobie przemianie do postaci kwasów ketonowych (źródło energii) lub mocznika (toksycznego, wydalanego wraz z moczem oraz potem). Z punktu widzenia metabolizmu białek najważniejsze procesy to:
- ketogeneza,
- udział w syntezie hormonów, enzymów oraz substancji przekaźnikowych,
- glukoneogeneza,
- transaminacja (czyli przeniesienie grupy aminowej między aminokwasem / dawcą –NH2, a ketokwasem / biorcą – NH2, w wyniku którego powstaje odpowiednio nowy ketokwas i nowy aminokwas),
- cykl mocznikowy / ornitynowy,
- funkcjonowanie układu odpornościowego.
Hormony wzrostu, insulina oraz androgeny stymulują syntezę (anabolizm) białek. Natomiast hormony nadnerczy i przysadki stymulują rozkład (katabolizm) białek. Więcej o tym jak zadbać o prawidłową podaż wszystkich niezbędnych aminokwasów w organizmie przy pomocy diety mitochondrialnej przeczytasz w artykułach mito-dieta.
Autor: Sylwia Grodzicka
Bibliografia:
- Burgerstein, L. et. al., Burgerstein Handbuch Nährstoffe. Vorbeugen und heilen durch ausgewogene Ernährung, Trias, 2012
- Institut für Pharmazie und Lebensmittelchemie
- Lehrstuhl für Lebensmittelchemie
- Marquardt, M., Ernaehrungsphysiologie der Nahrungsmittel. Gesunde und toxische Nahrungsbestandteile im Fokus, Lehmanns Media 2014
- Mueller, S., L-carnitin in der Ernaehrung der Menschen und in der Ernaehrungstherapie sowie Sportmedizin, Essay, 2006, Grin Verlag
- Prof. Dr. P. Schreier, Taurin: Chemie, Biochemie, Anwendung, Seminar 2001/02, Bayerische Julius Maximilians Universität Würzburg
- www.aminokwasy.com/podzial-aminokwasow
- www.aminosäure.org/aminosaeuren/l-carnitin/
- www.aminosäure.org/aminosaeuren/l-methionin/
- www.medizinfo.de/ernaehrung/eiweiss
- www.naturalna-medycyna.com.pl/l-glutamina-wplyw-na-nieszczelne-jelito-i-ogolny-stan-organizmu
- www.wikipedia.pl, www.wikipedia.de
- www.zentrum-der-gesundheit.de/lupine
- BTB / Bildungswerk fuer therapeutische Berufe