Szukaj
Język
Aminokwasy – czym są, podział, działanie, rola w organizmie
Spis treści
1. Czym są aminokwasy?
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. Z tego właśnie powodu aminokwasy zalicza się do grupy amfolitów – związków zachowujących się jednocześnie jak kwasy i zasady. Aminokwasy są elementarnymi ogniwami budowy niemalże wszystkich struktur białkowych. Okazuje się jednak, że jedynie 20 z poznanych do tej pory 300 aminokwasów pełni w organizmie funkcję budulcową. Aminokwasy te nazywa się białkowymi. Wszyscy przedstawiciele tej grupy, prócz proliny, należą do alfa-aminokwasów. 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. Poniższa rycina przedstawia ogólną chemiczną strukturę alfa-, beta- i gamma-aminokwasów. Źródło: Hames H. , Biochemia. Krótkie wykłady, Warszawa 2007. Ze względu na swoją budowę chemiczną (amfolity) przypominającą budowę soli aminokwasy są krystalicznymi substancjami barwy białej. Temperatura topnienia aminokwasów jest bardzo wysoka. Wszystkie świetnie rozpuszczają się w wodzie. Szczególnie dobrze rozpuszczalna jest wspomniana wcześniej prolina. Aminokwasy na ogół mają smak obojętny, delikatnie słony lub gorzkawy. Pierwszym wyjątkiem od tej reguły jest tryptofan – prawie 40 razy słodszy niż cukier biały, drugim L-tyrozyna – 5 razy mniej gorzka niż kofeina.2. Aminokwasy – podział
Kryteria podziału aminokwasów są tak samo zróżnicowane jak cała ich grupa. W jej obrębie można dokonywać różnych podziałów. 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. 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. Naszym obowiązkiem jest zatem dostarczyć je do naszego organizmu w odpowiednich ilościach. Do aminokwasów egzogennych należą: fenyloalanina, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, treonina, tryptofan, walina. Oprócz wszystkich wyżej wymienionych aminokwasów na uwagę zasługują również arginina i histydyna. Są one klasyfikowane jako aminokwasy względnie egzogenne. Oznacza to, że organizm młodego, dorastającego człowieka nie jest w stanie wyprodukować ich odpowiedniej ilości (w przypadku człowieka dorosłego ilość ta jest jednak wystarczająca). Poza podziałem na aminokwasy egzo- i endogenne istnieją również podziały na aminokwasy białkowe (budujące białka) i niebiałkowe. 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).3. Aminokwasy – działanie i rola w organizmie
Każdy z aminokwasów białkowych pełni w organizmie człowieka ściśle określone funkcje. Poniżej przedstawiamy funkcje i źródła pokarmowe najważniejszych z nich: – tryptofan – jest aminokwasem egzogennym wchodzącym w skład białek człowieka. Wchodzi w skład serotoniny, potocznie zwanej też hormonem szczęścia. W organizmie ulega przemianom do melatoniny – hormonu odpowiedzialnego za prawidłowe funkcjonowanie cyklu dobowego. Tryptofan jest aminokwasem niezbędnym do prawidłowej syntezy pirydoksyny i niacyny. Ma wpływ na regulację przemiany materii. Jego najlepszymi źródłami pokarmowymi są banany i produkty nabiałowe. 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. W organizmie jest niezbędna do prawidłowej syntezy choliny i lecytyny. Metionina jest aminokwasem, który zapobiega występowaniu miażdżycy oraz chorób metabolicznych takich jak choroba stłuszczeniowa wątroby. Odpowiednia podaż metioniny zapobiega łamliwości paznokci, wypadaniu włosów i poprawia ogólny stan skóry. Długotrwałe niedobory metioniny predysponują do rozwoju zaburzeń psychicznych, w tym depresji. 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. Jej odpowiednia podaż w organizmie zapobiega rozwojowi depresji. Fenyloalanina jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania i rozwoju układu nerwowego. Fenyloalaninę stosuje się w leczeniu migrenowego bólu głowy. Oprócz tego aminokwas ten pełni ważną funkcję w produkcji hormonów tarczycy i rdzenia nadnerczy. Zarówno nadmiar, jak i niedobór fenyloalaniny może być niebezpieczny dla zdrowia. Nadmiar występuje najczęściej w przypadku chorobymetabolicznej – fenyloketonurii. 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. Jest głównym składnikiem białek skóry, ścięgien, chrząstek i kości. Odpowiednia jej podaż w diecie zwiększa wychwytywanie wapnia ze światła jelita cienkiego. Lizyna wzmacnia odporność immunologiczną. Jej źródłami pokarmowymi są głównie jajka, drób, ryby, mięso, sery żółte i strączki. Niedobory lizyny w diecie są spotykane niezwykle rzadko. Zdarzają się u osób wyniszczonych, skrajnie niedożywionych lub stosujących przez długi okres restrykcyjne diety eliminacyjne; .4. Aminokwasy – zastosowanie
– izoleucyna, leucyna i walina – tworzą rozgałęzioną grupę aminokwasów popularnie występującą także pod nazwą BCAA. Są one aminokwasami egzogennymi występującymi w dużych ilościach w produktach zawierających białko (zarówno zwierzęce, jak i roślinne). 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. Zapotrzebowanie dorosłego człowieka na leucynę, walinę i izoleucynę wynosi kolejno 40, 17–25, 19 mg/kg masy ciała. BCAA są chętnie suplementowane przez osoby aktywnie uprawiające sport w celu zwiększenia siły mięśniowej i wspomagania procesów regeneracji. Aminokwasy są na tyle zróżnicowaną grupą związków chemicznych, że znajdują zastosowanie w wielu branżach przemysłowych. Najważniejszą z gałęzi przemysłu wykorzystującą właściwości aminokwasów jest przemysł spożywczy. Wykorzystuje on właściwości aminokwasów wynikające z ich przemian metabolicznych następujących pod wpływem procesów technologicznych i obróbki kulinarnej. Bardzo popularnym przykładem wykorzystania aminokwasów w przemyśle spożywczym jest korzystanie z glutaminy. Jest ona składnikiem popularnych wzmacniaczy smaku (glutaminian sodu) dodawanych do wielu przypraw, gotowych dań, żywności typu fast food czy serów dojrzewających. Aminokwasy znajdują też zastosowanie w farmaceutycznych preparatach kosmetycznych i dermatologicznych. Na rynku dostępny jest cały szereg takich preparatów. Aminokwasy wykorzystywane są tak chętnie ze względu na swoją wielofunkcyjność. Niektóre z nich mają silne działanie nawilżające (wchodzą w skład naturalnego czynnika nawilżającego, natural moisturising factor – NMF). Część aminokwasów wzmacnia barierę ochronną naskórka, zapobiegając jego przesuszaniu i powstawaniu zmarszczek. Niektóre z nich mają działanie antyoksydacyjne, przeciwzapalne czy regenerujące zniszczone warstwy naskórka. Najczęściej wykorzystywanymi w kosmetyce aminokwasami są arginina i glicyna, stosuje się je jako składniki środków do pielęgnacji paznokci, włosów i skóry. Właściwości i zastosowanie aminokwasów są na tyle szerokie, że można byłoby stworzyć na ich temat cały cykl artykułów. Potwierdza to tylko fakt, że są one kluczowymi dla zdrowia i funkcjonowania człowieka związkami chemicznymi. 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).
