Esenciální aminokyseliny

Esenciální aminokyseliny jsou ty aminokyseliny, které si naše (živočišné) tělo nedokáže dostatečně syntetizovat. Metabolismus všech aminokyselin je popsán zde, proto se nyní zaměříme na to, co esenciální kyseliny (v obecné rovině) odlišuje od skupiny neesenciálních. Tyto kyseliny a jejich minimální a doporučenou denní dávku přesně stanovil ve třicátých letech dvacátého století americký dietetik, dr. Wiliam Cumming Rose (Amino Acid Requirements of Man, 1949). Tabulka níže přibližuje základní výstupy z Rosovy studie.

 Aminokyseliny (g/den)Minimální množství Doporučené množství
Isoleucin 0,7 1,4
Leucin 1,1 2,2
Lysin 0,8 1,6
Methionin 0,11 0,22
Fenylalanin 0,28 0,56
Threonin 0,5 1
Tryptofan 0,25 0,5
Valin 0,8 1,6

Z aminokyselin, potažmo bílkovin, sestává pětina našeho těla. Největší podíl mají proteiny na stavbě svalů, kostí, kůže a jejích derivátů. Nedostatek nutných aminokyselin (a to i v případě, že se jedná pouze o deficit jedné z nich) se projevujev lehčím případě lámavostí vlasů a nehtů, nedostatečným svalovým růstem.  

V těžších případech, jedná-li se  (v případě neesenciálních kyselin) např. o poruchu metabolismu glycinu a kyseliny glutamové či asparagové, které patří mezi neurotransmitery (tedy chemické látky, které jsou vylučovány nervovými buňkami a napomáhají přenosu nervových signálů/vzruchů), dochází k rozvoji geneticky dané degenerace mozkových buněk.

Z výše popsaných symptomů lze vyvodit, že přestože je nutné zajistit organismu dostatečné množství esenciálních aminokyselin, ztráta schopnosti živočichů tento typ látek syntetizovat napovídá, že důležitost jejich výskytu v organismu nemá stejnou váhu jako nutná přítomnost kyselin neesenciálních.

Výskyt esenciálních aminokyselin

Stravou nejbohatší na esenciální aminokyseliny je masitá a mléčná. V případě vegetariánství či veganství je tedy žádoucí pečlivě vyvážená strava, bohatá zejména na luštěniny a obiloviny. Fyzik Bill W. Tillery v knize Integrated science zdůrazňuje, že např. přílohy jako mexická kukuřice, sója či japonská rýže patří mezi potraviny, jejichž konzumací lze dostatečně nahradit přísun esenciálních aminokyselin.

Zákony metabolismu proteinů

Rubnerův zákon limitní aminokyseliny definuje závislost mezi aminokyselinou, která je v organismu zasoupena nejméně, a všemi ostatními. K protesyntéze, stavbě bílkovin, je využito jen takové množství všech aminokyselin, jaké odpovídá míře výskytu nejméně zastoupené aminokyseliny.

Wolfův zákon nadbytku esenciálních aminokyselin popisuje rizikový moment, v němž je jakákoli z aminokyselin přijímána v nadměrném množství a destruktivně působí vůči metabolismu aminokyselin ostatních.

Kde (v rostlinných produktech) lze esenciální aminokyseliny nalézt a co způsobí porucha jejich metabolismu

AminokyselinaPotraviny s obsahem AMKRozvoj deficitu či absence
Isoleucin řasy, kiwi, sezam, špenát nemoc javorového sirupu
Leucin avokádo, fíky, hrušky isovalerická acidémie
Lysin petržel, pšenice, amarant glutarová acidurie I.typu
Methionin rýže, broskve, olivy, meruňky homocystinurie
Fenylalanin tuřín, kapusta, slunečnice fenylketonurie
Threonin sezam, banán, dýně, vojtěška nedostatek vitamínu B12
Tryptofan guava, asparagus, chilli papričky, ředkvičky glutarová acidurie I. typu
Valin houby, pomeranče, borůvky Samostatně velmi vzácně (degradace myelinu), jako nemoc javorového sirupu častěji

Léčba esenciálními aminokyselinami

Podle dr. Davida Gerstena, kalifornského psychiatra zabývajícího se holistickou medicínou, lze aminokyselinovou léčbou docílit regulace či léčby nejrůznější škály onemocnění. Začátky jeho výzkumu sahají do roku 1982, kdy sledoval vliv obou skupin aminokyselin na depresi a úzkost, později (1984) také na chronický únavový syndrom.

Z článku o aminokyselinách (zde) již víme, že se jejich specifita liší – vyústěním metabolismu jedné je nárůst svalové tkáně, vyústěním metabolismu druhé vliv na funkci tělních soustav.
V dalších sekcích se budeme věnovat každé ze třiadvaceti proteinogenních aminokyselin individuálně, uveďme si proto pouze stručně některá ze zjištění dr.Gerstena:

  • Isoleucin, leucin a valin minimalizují svalovou slabost.
  • Lysin má pozitivní vliv na hladinu cholesterolu.
  • Methionin reguluje hladinu histaminu v krvi, je proto významným činitelem v léčbě alergií.
  • Tryptofan se ukázal účinný v léčbě depresí a nespavosti. V kombinaci s karbohydráty (sacharidy) příznivě působí  (podle jiných nezávislých studií) na úzkost či sociální fobii.

aminokyseliny

Aminokyseliny

aminokyseliny

Aminokyseliny můžeme chápat různýmu způsoby. Budeme–li sledovat chemické názvosloví, pak bude aminokyselinou jakákoli molekula s funkční skupinou karboxylovou (zbytkem karboxylové kyseliny, COO-) a aminovou (NH2). Nás však budou zajímat zejména proteinogenní aminokyseliny – jinak řečeno ty, které jsou v různých vzájemných kombinacích stavebním kamenem bílkovin v těle člověka a mají zásadní vliv na jeho metabolismus, potažmo tvorbu svalové i kosterní hmoty, správnou funkci tělních soustav (např.arginin na kardiovaskulární systém).

Z hlediska syntézy v těle člověka lze aminokyseliny rozdělit na dvě skupiny – esenciální a neesenciální. Esenciálními aminokyselinami jsou takové, které si člověk (potažmo někteří zástupci fauny, např.primáti či drůbež) nedokáže (dostatečně) sám vytvořit a které je tedy nutno přijímat v potravě. Pro každou živočišnou skupinu jsou přitom esenciální jiné kyseliny.

Je známo 23 druhů aminokyselin:

Neesenciální Esenciální Semiesenciální
Alanin (Ala) Isoleucin (Ile) Arginin (Arg)
Asparagin (Asn) Leucin (Leu) Histidin (His)
Cystein (Cys) Methionin (Met)  
Kys. glutamová (Glu) Fenylalanin (Pha)  
Glutamin (Gln) Threonin (Thr)  
Glycin (Gly) Tryptofan (Trp)  
Prolin (Pro) Valin (Val)  
Serin (Ser)    
Tyrosin (Tyr)    
Zdroj: http://dl1.cuni.cz/

Arginin a histidin jsou označovány jako semiesenciální kyseliny – jen v období růstu jich organismus nevytváří dostatek, a jsou tedy esenciálními pouze v dětství.
Poslední tři vzácné aminokyseliny, selenocystein (Sec), pyrolysin (Pyl)  a N-formylmethionin (f MET), se v organismu vyskytují zřídka – pyrolysin nalezneme převážně u prokaryot (bakterie, sinice), selenocystein se podobá cysteinu, nicméně obsahuje místo atomu síry selen. N-formylmethionin se vyskytuje pouze u některých bakterií.

Jakým způsobem se aminokyseliny podílejí na výstavbě proteinů?

Aminokyseliny jsou v bílkovinách spojeny tzv. peptidovou vazbou. Ta vzniká mezi karboxylovou skupinou jedné a aminovou skupinou druhé kyseliny. Z takto spojených aminokyselin vznikají dlouhé řetězce – spojením dvou aminokyselin dipeptid, spojením tří tripeptid a spojením více než sta aminokyselin makromolekulární struktura,  bílkovina – protein. Specifita (funkce) proteinů je dána přesnou strukturou aminokyselin v již zmiňovaném řetězci.

Hovoříme–li o primární struktuře, máme na mysli přesné pořadí aminokyselin v řetězci v lineárním smyslu. Primární struktura bílkovin je zapsána v genetickém kódu, ve struktuře DNA.
Sekundární struktura definuje prostorové uspořádání aminokyselin, zatímco terciární  popisuje vzájemnou prostorovou orientaci sekundárních struktur. Již organizované podjednotky, mající svou pevnou primární, sekundární a terciární strukturu, tvoří tu poslední – kvarterní.  Mezi bílkoviny s kvarterní strukturou patří např. hemoglobin, insulin a většina enzymů. Podle kvarterní struktury lze pak proteiny dělit na fibrilární (vláknité, např.kolagen) a globulární (insulin).

Role aminokyselin v genetickém kódu

V molekule RNA se na ribozomech, které jsou místem tvorby bílkovin v buňce, nachází čtyři různé báze– adenin, guanin, cytosin a uracil. Ty spoluvytvářejí trojice, tzv. kodony v mRNA, které kódují vždy jednu aminokyselinu a hrají zásadní roli v translaci, tedy překladu genetické informace, kde určují pořadí aminokyselin v opačných - komplementárních bazích (antikodonech tRNA) (A ku U, C ku G) . Některé aminokyseliny mohou být kódovány více způsoby, je tedy celkem 64 možností jejich zápisu. (Např. prolin lze zapsat jako CCU, CCC, CCA, CCG.)

Trávení bílkovin a zpětné využití aminokyselin v lidském organismu

Trávení aminokyselin tedy logicky souvisí s trávením proteinů. To probíhá v žaludku a nejintenzivněji v tenkém střevě za pomoci enzymů, tzv. proteináz – endopeptidázy, např. pepsin nebo trypsin,  štěpí řezězce zevnitř, exopeptidázy od konců. Aminopeptidázy rozkládají aminové konce, karboxypeptidázy karboxylové. Vzniklé dipeptidy jsou štěpeny dipeptidázou. Dílčí aminokyseliny se vstřebávají do krve. Putují do jater, kde z nich vznikají tzv. „labilní proteiny“. Ty krví putují buďto do tkání, kde jsou podle potřeby metabolizovány – neukládají se v organismu podobně jako sacharidy (cukry) a lipidy (tuky), a jsou proto buďto zcela odbourány (v močovinovém cyklu), nebo využity k tvorbě proteinů či jiných látek (např.kreatin nebo koenzym A).

Některá nemocnění související s nesprávným metabolismem aminokyselin

Føllingova nemoc, fenylketonurie, je způsobena poruchou přeměnu fenylalaninu na tyrosin. Zapříčiňuje ji genová mutace, absence rozhodujícího enzymu,  fenylalaninhydroxylázy. Ta vede k poruše centrálního nervového systému, mentálnímu deficitu až demenci. Fenylketonurii nelze vyléčit, jedinou možností prevence je vyvážená bezproteinová strava (bez obsahu fenylalaninu).

MSUD (maple sirup urine disease), leucinóza neboli nemoc javorového sirupu (podle typického zápachu moči) pojmenovává geneticky danou neschopnost zpracovat leucin, isoleucin a valin. Ta vede k hromadění toxických látek v organismu, které zejména při opakovaných stresových situacích může vyústit v poškození mozku. Léčba leucinozy je založená na vyvážené dietě s regulovaným obsahem bílkovin.