Strona główna » Pozostałe substancje czynne » Aminokwasy » Aminokwasy – rola w organizmie

Aminokwasy – rola w organizmie

„Wcale nie takie kwaśne” czyli o aminokwasach. Poznaj ich znaczenie i funkcje.

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.

NazwaRolaWystępowanieUwagi
Aminokwasy rozgałęzione (BCAA)Tzw. Branched-Chain Amino Acids to określenie trzech aminokwasów: leucyna, izoleucyna oraz walina. BCAA występują w tkance mięśniowej, gdzie służą jako źródło energii oraz element budulcowy (udział w metabolizmie białek).Aminokwasy egzogenne, bogate źródło wszystkich trzech to białko serwatkowe, orzeszki ziemne, tuńczyk, chude mięso wołowe. Dość dobre źródło to również niełuskany ryż oraz pełnotłuste mleko.  Ponieważ BCAA konkurują w mózgu z fenyloalaniną, tyrozyną i tryptofanem / prekursorów dopaminy i serotoniny, suplementacja wysokimi dawkami BCAA może spowodować w mózgu spadek stężenia tych neurotransmiterów, dlatego przyjmowanie BCAA w formie suplementu jest wskazane po posiłku zawierającym węglowodany (patrz ciekawostka dotycząca tryptofanu). Uwielbiane przez sportowców BCAA wspomagają również regenerację wątroby i regenerację organizmu po operacji.
ArgininaPrekursor substancji przekaźnikowej: tlenku azotu (NO), przez co może rozszerzać naczynia krwionośne a tym samym obniżać ciśnienie krwi i poprawiać ukrwienie (np. mięśni), zmniejsza insulinooporność oraz pobudza sekrecję insuliny.Bardzo powszechny aminokwas, duże ilości w: orzeszki ziemne, krewetki, pierś z kurczaka, płatki owsiane, jajo kurze.Biosynteza przebiega na drodze cyklu kwasu moczowego. Arginina decyduje o biosyntezie NO, lekarze stosują ją przy leczeniu braku erekcji i niewydolności mięśnia sercowego, uwaga na suplementację argininy dzieci i nastolatków: arginina hamuje wydzielanie hormonu wzrostu.
CysteinaNiezbędna do syntezy glutationu i jako taka wspiera pracę układu odpornościowego oraz procesy antyoksydacyjne. Silne działanie detoksyfikujące, tzw. aminokwas siarkowy.Głównie w pszenicy oraz kukurydzy, pistacjach i serze parmezan, biosynteza z metioniny (tutaj tylko jako dawca siarki) i seryny, czyli w uproszczeniu: seryna + siarka.Suplementacja w formie N-Acetylo-L-Cysteiny, skuteczna przy leczeniu przewlekłego zapalenia oskrzeli (zmniejsza wydzielanie śluzu), wskazana pomocniczo dla palaczy i przy zatruciach, metalami ciężkimi, pozytywnie wpływa na stan włosów, skóry i paznokci. Uwaga cukrzycy: L-Cysteina może hamować działanie insuliny!
Fenyloalanina i tyrozynaRolę fenyloalaniny oraz tyrozyny obrazowo przedstawia sekwencja:
Fenyloalanina
↓ Kwas foliowy/magnez
Tyrozyna
↓ Kwas foliowy/wapń
L-dopa          
↓  Witamina B6
Dopamina
↓ Witamina C, żelazo,
miedź
Noradrenalina
↓ Witamina B6,B12,
kwas foliowy
Adrenalina  
Ponadto, fenyloalanina/tyrozyna to prekursor hormonu tarczycy – tyroksyny  oraz pigmentu melaniny		Dobrym źródłem fenyloalaniny / tyrozyny w diecie jest ziarno soi, ser ementaler, migdały, tuńczyk, jajo kurze, mięso wołoweFenyloalanina to aminokwas egzogenny. W wątrobie z fenyloalaniny powstaje tyrozyna, teoretycznie niedobór fenyloalaniny/tyrozyny obniżając poziom dopaminy może wpływać na wzrost apetytu. Fenyloketonuria to choroba, polegająca na braku enzymu rozkładającego fenyloalaninę na tyrozynę i prowadząca do toksycznego w skutkach nadmiernego wzrostu fenyloalaniny we krwi (fenyloketonuria grozi uszkodzeniem mózgu) Terapię tyrozyną (z dodatkiem witaminy B6) próbuje się również w stanach lękowych, depresji oraz wyczerpania. Pozytywnie wpływa na aktywność umysłową.
GlutaminaPowstaje na drodze biosyntezy z kwasu glutaminowego. Glutamina to paliwo dla mózgu, element budulcowy neurotransmiterów, skutecznie podnosi poziom inteligencji, glutamina to składnik białek układu odpornościowego i element budulcowy glutationu (jako kwas glutaminowy), stymuluje wydzielanie hormonu wzrostu, współreguluje naszą odpowiedź immunologiczną. Zapotrzebowanie organizmu na glutaminę wzrasta w warunkach stresu, intensywnego wysiłku fizycznego i/lub umysłowegoPrzy suplementacji glutaminy ostrożność powinni zachować diabetycy, pośrednio do biosyntezy glutaminy (jako substraty syntezy kwasu glutaminowego) potrzebne są alfa – ketoglutaran, NADH oraz H+ lub ketoglutaran i dowolny inny aminokwas, naturalne źródła glutaminy to np. żelatyna, zarodki pszenne, nasiona słonecznika, parmezan, migdały.Suplementacja glutaminą jest wskazana w terapii odwykowej uzależnienia od alkoholu (glutamina redukuje ochotę na alkohol), suplementacji glutaminą można spróbować też w celu zredukowania apetytu na słodycze, bardzo skuteczna przy leczeniu chorób układu trawiennego (jelita/żołądek, np. zespół jelita drażliwego, ponieważ stanowi główne paliwo dla komórek bakterii jelita cienkiego, tutaj glutamina była zalecana już przez odkrywcę cyklu kwasu cytrynowego – H. A. Krebsa), popularna wśród sportowców – wspomaga wzrost mięśni, glutamina osłabia działanie insuliny, kiedy poziom cukru we krwi jest zbyt niski, wraz a alaniną pomaga w redukowaniu zakwaszenia organizmu. 
KarnitynaTransport kwasów tłuszczowych otrzymanych z lipogenezy do mitochondriów (umożliwia beta – oksydację) , wspomaga funkcjonowanie wątroby, działa antyoksydacyjne, nasila działanie innych antyoksydantów, np. peroksydazy glutationowej oraz SOD, wspomaga odtruwanie (transporter z mitochondriów produktów ubocznych)Głównie w produktach odzwierzęcych (głównie czerwone mięso, mniej: jaja, twarde sery, białe mięso, ryby, mleko), wyjątek: grzybyEndogenny (biosynteza z metioniny i lizyny, kofaktor: witamina C, B3, B6, żelazo), pomocniczo zalecana pacjentom z chorobami nowotworowymi oraz CFS. Terapeutyczna wielkość dobowej dawki to 1-3g. Nadmiar wydalany z moczem Uwaga: D – karnityna jest toksyczna!
KreatynaCzęściowo możemy syntetyzować ją sami z innych aminokwasów, warunek: sprawne nerki/wątroba/trzustk, jednak synteza własna pokrywa jedynie 50% dobowego zapotrzebowania, kluczowa rola w metabolizmie mięśniAminokwas endogenny. Najlepsze źródła to mięso (idealna: dziczyzna) i ryby (najbogatsze: śledź, łosoś, tuńczyk). Uwaga weganie i wegetarianie! własna produkcja kreatyny nie pokrywa dobowego zapotrzebowania na ten aminokwas, wskazana suplementacja!Niedobór kreatyny prowadzi do osłabienia mięśni, wchłanianie kreatyny podnosi jednoczesne spożycie produktów podnoszących poziom insuliny we krwi
LizynaObok glicyny oraz proliny składnik kolagenu, ważna dla metabolizmu kości, uczestniczy w syntezie karnityny, wielu hormonów oraz enzymów i przeciwciałAminokwas egzogenny, dobre źródła to: żelatyna, parmezan, ziarno soi, tuńczyk, pierś z kurczaka, ryby, czerwona soczewicaNiedobór lizyny prowadzi do dysfunkcji układu odpornościowego oraz zaburzeń wzrostu. Lizyna pobudza produkcję soku żołądkowego.
Metionina*Funkcjonowanie układu odpornościowego, substrat dla syntezy aminokwasów endogennych, takich jak karnityna czy tauryna, zawiera grupę siarkową – dawca siarki, substrat w biosyntezie melatoniny, adrenaliny i choliny, obniża poziom histaminy we krwi, pobudza syntezę serotoniny, tzw. aminokwas siarkowyŹródła zwierzęce: łosoś, wołowina, mięso z kurczaka oraz roślinne: orzechy brazylijskie, brokuły, brukselka, ziarno sezamuWyłącznie egzogenny, zapotrzebowanie na metioninę wzrasta w przypadku alergii, schorzeń wątroby, stanów zapalnych oraz infekcji dróg moczowych, może być stosowana pomocniczo w leczeniu depresji, zaburzeń snu oraz chorobach neurodegeneracyjnych (w tym chorobie Parkinsona)   *aktywna postać metioniny to S-Adenozylo-Metionina (S-AM)
TaurynaAktywuje kwasy żółciowe, ma działanie antyoksydacyjne, (chroni przed stresem oksydacyjnym!), wspomaga odtruwanie wątroby, pobudza przysadkę mózgową do sekrecji hormonu wzrostu, wspomaga koncentrację i uspokajaEndogenny (biosynteza z metioniny), egzogenny u niemowląt, występuje wyłącznie w produktach zwierzęcych: Wątróbka, chude mięso, owoce morzanapoje dla sportowców typu Red-Bull pobudzają nie dzięki taurynie, lecz kofeinie i dużej ilości cukru, terapii tauryną można spróbować w przypadku padaczki
TreoninaZ udziałem kofaktorów: witaminy B3, witaminy B6 i magnezu, ulega konwersji w glicynę (zmniejszającą aktywność UN) oraz w serynę (nasilającą aktywność UN). Treonina to obok seryny oraz proliny jeden z trzech aminokwasów tworzących mucyny czyli materiał budulcowy śluzu jelitowegoAminokwas egzogenny, dobre źródła to: żelatyna, białko jajka, parmezan, ziarno soi, zarodki pszenne, czerwona soczewica, sezam, spirulinaSuplementacja treoniną jest wskazana w zespole jelita drażliwego oraz związanej niekiedy z ZJD – depresji czy stanów lękowych
Tryptofan(prekursor to tzw. 5HTP, z kolei sam tryptofan to prekursor serotoniny i melatoniny) nasila produkcję oraz działanie serotoniny, hormonu szczęścia, który reguluje nasz apetyt, nastrój oraz sen (serotonina stymuluje biosyntezę kolejnego hormonu – melatoniny, która reguluje nasz rytm snu i aktywności). Z 60mg L-tryptofanu nasz organizm może wytworzyć 1mg niacyny (witaminy B3)Aminokwas egzogenny, bogate źródło to orzeszki nerkowca, ser ementaler, cielęcia, pestki słonecznika, pierś z kurczaka, tuńczyk, jajo kurze i płatki owsiane, uwaga: absorpcję tryptofanu utrudnia nietolerancja fruktozy lub laktozy, ponieważ w jelitach niestrawione molekuły cukru wiążą trwałe kompleksy i przez to tryptofan nie może już zostać przez nas zmetabolizowanyKofaktorami przemiany tryptofanu w serotoninę są: witamina B3, witamina B6 oraz magnez.   ciekawostka: o absorpcję do mózgu tryptofan konkuruje m. in. z aminokwasami BCAA. Ponieważ insulina sprzyja przechwytywaniu leucyny, izoleucyny i waliny przez mięśnie, ułatwia tryptofanowi przedostanie się do mózgu.

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:

Kategoria: Sylwia Grodzicka, Aminokwasy
Tagi: , , , , , , , ,
0:00
0:00