Szukaj
Język
Aminokwasy – czym są, podział, działanie, rola w organizmie
Spis treści
1. Czym są aminokwasy?
Aminokwasy są elementarnymi ogniwami budowy niemalże wszystkich struktur białkowych. Aminokwasy te nazywa się białkowymi. Oprócz aminokwasów białkowych istnieją także niebiałkowe, które również spełniają ważne funkcje fizjologiczne, przykładem aminokwasu niebiałkowego jest beta-alanina wchodząca w skład silnego przeciwutleniacza – koenzymu A. Źródło: Hames H., Biochemia. Ze względu na swoją budowę chemiczną (amfolity) przypominającą budowę soli aminokwasy są krystalicznymi substancjami barwy białej. Wszystkie świetnie rozpuszczają się w wodzie. Aminokwasy na ogół mają smak obojętny, delikatnie słony lub gorzkawy. Z chemicznego punktu widzenia aminokwasy (kwasy aminowe) są obszerną grupą organicznych związków chemicznych, których wspólną cechą jest występowanie w cząsteczce przynajmniej jednej zasadowej grupy aminowej i kwasowej grupy hydroksylowej. Okazuje się jednak, że jedynie 20 z poznanych do tej pory 300 aminokwasów pełni w organizmie funkcję budulcową. Wszyscy przedstawiciele tej grupy, prócz proliny, należą do alfa-aminokwasów. Poniższa rycina przedstawia ogólną chemiczną strukturę alfa-, beta- i gamma-aminokwasów. Krótkie wykłady, Warszawa 2007. Temperatura topnienia aminokwasów jest bardzo wysoka. Szczególnie dobrze rozpuszczalna jest wspomniana wcześniej prolina. Pierwszym wyjątkiem od tej reguły jest tryptofan – prawie 40 razy słodszy niż cukier biały, drugim L-tyrozyna – 5 razy mniej gorzka niż kofeina. Z tego właśnie powodu aminokwasy zalicza się do grupy amfolitów – związków zachowujących się jednocześnie jak kwasy i zasady.2. Aminokwasy – podział
Najbardziej istotnym jest podział aminokwasów białkowych pierwszorzędowych na endogenne i egzogenne (podział ten dotyczy większości kręgowców, u roślin nie ma takiego podziału): – aminokwasy endogenne – to takie, które organizm ludzki może wytwarzać samodzielnie, nie ma konieczności przyjmowania ich wraz ze źródłami pokarmowymi. Naszym obowiązkiem jest zatem dostarczyć je do naszego organizmu w odpowiednich ilościach. Oprócz wszystkich wyżej wymienionych aminokwasów na uwagę zasługują również arginina i histydyna. Oznacza to, że organizm młodego, dorastającego człowieka nie jest w stanie wyprodukować ich odpowiedniej ilości (w przypadku człowieka dorosłego ilość ta jest jednak wystarczająca). Na podział klasyfikujący aminokwasy ze względu na przyłączenie grupy aminowej (alfa-, beta-, gamma-aminokwasy), a także ze względu na polarność łańcucha bocznego (niepolarny łańcuch boczny, polarny łańcuch boczny z ładunkiem formalnym ujemnym bądź dodatnim, polarny łańcuch boczny bez ładunku formalnego). W jej obrębie można dokonywać różnych podziałów. Do aminokwasów endogennych zaliczamy: alaninę, asparaginę, cysteinę, glicynę, glutaminę, kwas asparaginowy, kwas glutaminowy, prolinę, serynę, tyrozynę, cystynę, cytrulinę, homoserynę, hydroksylizynę, hydroksyprolinę, karnitynę, kwas gamma-aminomasłowy, ornitynę i taurynę; – aminokwasy egzogenne – zwane również aminokwasami niezbędnymi, to takie, których ludzki organizm nie potrafi sam syntezować. Do aminokwasów egzogennych należą: fenyloalanina, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, treonina, tryptofan, walina. Są one klasyfikowane jako aminokwasy względnie egzogenne. Poza podziałem na aminokwasy egzo- i endogenne istnieją również podziały na aminokwasy białkowe (budujące białka) i niebiałkowe. Kryteria podziału aminokwasów są tak samo zróżnicowane jak cała ich grupa.3. Aminokwasy – działanie i rola w organizmie
Wchodzi w skład serotoniny, potocznie zwanej też hormonem szczęścia. Tryptofan jest aminokwasem niezbędnym do prawidłowej syntezy pirydoksyny i niacyny. Niedobór tryptofanu w organizmie człowieka zmniejsza odporność, zwiększa ryzyko występowania bezsenności, depresji i stanów lękowych; – metionina – jest aminokwasem egzogennym zawierającym w swoim składzie atom siarki. Metionina jest aminokwasem, który zapobiega występowaniu miażdżycy oraz chorób metabolicznych takich jak choroba stłuszczeniowa wątroby. Długotrwałe niedobory metioniny predysponują do rozwoju zaburzeń psychicznych, w tym depresji. Jej odpowiednia podaż w organizmie zapobiega rozwojowi depresji. Fenyloalaninę stosuje się w leczeniu migrenowego bólu głowy. Zarówno nadmiar, jak i niedobór fenyloalaniny może być niebezpieczny dla zdrowia. Osoby cierpiące z jej powodu muszą unikać w diecie jej głównych źródeł pokarmowych, czyli mięsa, ryb, mleka, sera, dużej ilości produktów zbożowych, warzyw i owoców; – lizyna – należąca do rodziny aminokwasów egzogennych jest substancją niezbędną do syntezy białek ustrojowych. Odpowiednia jej podaż w diecie zwiększa wychwytywanie wapnia ze światła jelita cienkiego. Jej źródłami pokarmowymi są głównie jajka, drób, ryby, mięso, sery żółte i strączki. Zdarzają się u osób wyniszczonych, skrajnie niedożywionych lub stosujących przez długi okres restrykcyjne diety eliminacyjne; Poniżej przedstawiamy funkcje i źródła pokarmowe najważniejszych z nich: – tryptofan – jest aminokwasem egzogennym wchodzącym w skład białek człowieka. W organizmie ulega przemianom do melatoniny – hormonu odpowiedzialnego za prawidłowe funkcjonowanie cyklu dobowego. Ma wpływ na regulację przemiany materii.Jego najlepszymi źródłami pokarmowymi są banany i produkty nabiałowe. W organizmie jest niezbędna do prawidłowej syntezy choliny i lecytyny. Odpowiednia podaż metioniny zapobiega łamliwości paznokci, wypadaniu włosów i poprawia ogólny stan skóry. Najlepszymi źródłami pokarmowymi metioniny są ryż, kasza jaglana, otręby pszenne, grzyby, orzechy włoskie, rośliny strączkowe, a także ryby i mięso; – fenyloalanina – jest aminokwasem egzogennym stanowiącym podstawowy budulec białek ustrojowych. Fenyloalanina jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania i rozwoju układu nerwowego. Oprócz tego aminokwas ten pełni ważną funkcję w produkcji hormonów tarczycy i rdzenia nadnerczy. Nadmiar występuje najczęściej w przypadku chorobymetabolicznej – fenyloketonurii. Jest głównym składnikiem białek skóry, ścięgien, chrząstek i kości. Lizyna wzmacnia odporność immunologiczną. Niedobory lizyny w diecie są spotykane niezwykle rzadko. Każdy z aminokwasów białkowych pełni w organizmie człowieka ściśle określone funkcje.4. Aminokwasy – zastosowanie
Niedobory BCAA w populacji występują niezwykle rzadko, zdarzają się jedynie u osób, które spożywają zbyt małe ilości białka ogółem lub u pacjentów z poważnymi zaburzeniami metabolicznymi. BCAA są chętnie suplementowane przez osoby aktywnie uprawiające sport w celu zwiększenia siły mięśniowej i wspomagania procesów regeneracji. Najważniejszą z gałęzi przemysłu wykorzystującą właściwości aminokwasów jest przemysł spożywczy. Bardzo popularnym przykładem wykorzystania aminokwasów w przemyśle spożywczym jest korzystanie z glutaminy. Aminokwasy znajdują też zastosowanie w farmaceutycznych preparatach kosmetycznych i dermatologicznych. Aminokwasy wykorzystywane są tak chętnie ze względu na swoją wielofunkcyjność. Część aminokwasów wzmacnia barierę ochronną naskórka, zapobiegając jego przesuszaniu i powstawaniu zmarszczek. Najczęściej wykorzystywanymi w kosmetyce aminokwasami są arginina i glicyna, stosuje się je jako składniki środków do pielęgnacji paznokci, włosów i skóry. Potwierdza to tylko fakt, że są one kluczowymi dla zdrowia i funkcjonowania człowieka związkami chemicznymi. – izoleucyna, leucyna i walina – tworzą rozgałęzioną grupę aminokwasów popularnie występującą także pod nazwą BCAA. Zapotrzebowanie dorosłego człowieka na leucynę, walinę i izoleucynę wynosi kolejno 40, 17–25, 19 mg/kg masy ciała. Aminokwasy są na tyle zróżnicowaną grupą związków chemicznych, że znajdują zastosowanie w wielu branżach przemysłowych. Wykorzystuje on właściwości aminokwasów wynikające z ich przemian metabolicznych następujących pod wpływem procesów technologicznych i obróbki kulinarnej. Jest ona składnikiem popularnych wzmacniaczy smaku (glutaminian sodu) dodawanych do wielu przypraw, gotowych dań, żywności typu fast food czy serów dojrzewających. Na rynku dostępny jest cały szereg takich preparatów. Niektóre z nich mają silne działanie nawilżające (wchodzą w skład naturalnego czynnika nawilżającego, natural moisturising factor – NMF). Niektóre z nich mają działanie antyoksydacyjne, przeciwzapalne czy regenerujące zniszczone warstwy naskórka. Właściwości i zastosowanie aminokwasów są na tyle szerokie, że można byłoby stworzyć na ich temat cały cykl artykułów. Najważniejsze, aby znać ich funkcje w organizmie i orientować się, jakie produkty pokarmowe je zawierają, a także wiedzieć, jakie konsekwencje zdrowotne niosą ze sobą długotrwałe niedobory aminokwasów (przede wszystkim egzogennych). Są one aminokwasami egzogennymi występującymi w dużych ilościach w produktach zawierających białko (zarówno zwierzęce, jak i roślinne).
