Aminokyseliny sú životne dôležité látky zabezpečujúce v tele množstvo funkcií. Zúčastňujú sa na stavbe bielkovín či syntéze iných látok, akými sú napríklad hormóny a neurotransmitery. Čo sú aminokyseliny? Aminokyseliny sú základné stavebné jednotky všetkých bielkovín (proteínov). Sú tak neoddeliteľnou súčasťou všetkých živých organizmov a zohrávajú kľúčovú úlohu v niekoľkých životne dôležitých funkciách.
Základná štruktúra a chemické vlastnosti aminokyselín
Aminokyseliny sú substitučné deriváty karboxylových kyselín, ktoré majú na α-uhlíku jednu aminoskupinu. Aminokyseliny sú organické molekuly, ktoré sú základnou stavebnou zložkou bielkovín. Molekula každej AMK obsahuje karboxylovú skupinu (COO) a amínovú skupinu (NH2). Ako naznačuje koreň slova (amín), tak kľúčovým atómom v aminokyselinách je dusík. Okrem toho aminokyseliny obsahujú uhlík, vodík a kyslík.
Všeobecný vzorec aminokyselín je NH2-CHR-COOH, kde písmeno "R" označuje variabilnú časť molekuly, odlišnú pre každú alfa-aminokyselinu, tzv. postranný reťazec. Aminokyselín poznáme veľa, ale v bielkovinách sa ich bežne vyskytuje iba 20 (21 ak započítame aj selenocysteín).
Aminokyseliny majú amfotérny charakter a v roztoku je aminoskupina intramolekulovo neutralizovaná protónom karboxylovej skupiny. Vzniká teda tzv. zwitterión (ión majúci kladný aj záporný náboj súčasne, tiež amfión). Hodnota pH, pri ktorej je molekula aminokyseliny neutrálna a vyskytuje sa vo forme zwitteriónu, sa nazýva izoelektrický bod (pI) a je rôzna pre každú aminokyselinu (peptid/ bielkovinu).
Rozdelenie aminokyselín podľa polarity a kyslosti
Najznámejšie rozdelenie aminokyselín je na: esenciálne a neesenciálne. Rozdiel medzi nimi spočíva v tom, ako sa získavajú a či si ich vie organizmus sám vyrobiť. Z hľadiska postranných reťazcov rozdeľujeme aminokyseliny podľa polarity:
Prečítajte si tiež: Prehľad neutrálnych polárnych aminokyselín
- nepolárne (hydrofóbne) - obsahujú alifatické alebo aromatické nepolárne reťazce (napr. Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Pro);
- polárne nenabité - obsahujú polárne skupiny ako −OH, −SH alebo amid (Ser, Thr, Asn, Gln, Tyr, Cys);
- polárne nabité (kyslé a zásadité) - majú elektricky nabitý postranný reťazec (kyslé: Asp, Glu; zásadité: Lys, Arg, His).
Kyslé aminokyseliny (kyselina asparágová, kyselina glutámová) obsahujú v postrannom reťazci ďalšiu −COOH skupinu, ktorá sa môže deprotonizovať a v zásaditom prostredí niesť záporný náboj. Zásadité aminokyseliny (lyzín, arginín, histidín) obsahujú v postrannom reťazci aminoskupiny, ktoré sa môžu protonizovať a niesť kladný náboj.
Prečo je dôležitá polarita?
Ak aminokyseliny obsahujú vo svojej molekule alifatické alebo aromatické reťazce, nazývame ich nepolárnymi. Polárne aminokyseliny zvyšujú rozpustnosť bielkovín vo vode a často sa podieľajú na katalýze alebo viazaní substrátov v aktívnych miestach enzýmov. Nepolárne zvyšky tvoria hydrofóbne jadro bielkovín a sú kľúčové pre správne skladanie a stabilitu terciárnej štruktúry.
Kyslé aminokyseliny: vlastnosti a biologická rola
Kyselina asparágová (Asp) a kyselina glutámová (Glu) sú hlavné reprezentanty kyslých aminokyselín. V ionizovanej podobe aspartátu a glutamátu patria medzi excitačné neurotransmitery v centrálnom nervovom systéme. Kyselina glutámová (glutamát) je najdôležitejší excitačný neurotransmiter, podieľa sa na učení a pamäti a po dekarboxylácii môže vzniknúť GABA, hlavný inhibičný neurotransmiter.
Kyslé aminokyseliny ovplyvňujú aj izoelektrický bod proteínov a ich interakcie v bunkových prostrediach rôznych pH. V zásaditom roztoku s vysokým pH sa aminokyseliny nachádzajú a správajú ako anióny. V kyslom roztoku s nízkym pH ako katióny.
Polárne aminokyseliny: funkcie a význam
Polárne nenabité aminokyseliny (napr. serín, treonín, asparagín, glutamín, tyrozín, cysteín) majú v postranných reťazcoch skupiny schopné vytvárať vodíkové väzby a často sa podieľajú na katalytických mechanizmoch enzýmov alebo na väzbách s vodou a inými molekulami.
Prečítajte si tiež: Aminokyseliny a vitamíny pre kone
Cysteín je výnimočný obsahom síry a môže tvoriť disulfidické väzby (−S−S−), ktoré sú kľúčové pre stabilitu terciárnej a kvartérnej štruktúry bielkovín. Serín a treonín môžu byť cieľmi posttranslačných modifikácií (fosforylácie), ktoré regulujú aktivitu bielkovín. Tyrozín je prekurzorom neurotransmiterov (dopamín, adrenalín, noradrenalín) a hormónov štítnej žľazy.
Polárne aminokyseliny v metabolizme
Glutamín patrí medzi najviac zastúpené AMK v ľudskom tele a je zdrojom dusíka pre syntézu nukleotidov, bielkovín a aminokyselín. Je dôležitý pre bunky črevnej sliznice a imunitného systému. Asparagín sa podieľa na tvorbe glykoproteínov a viaže nadbytočný amoniak, čím pomáha detoxikovať organizmus.
Esenciálne versus neesenciálne aminokyseliny
Esenciálne aminokyseliny sú tie, ktoré náš organizmus nedokáže samostatne vyrobiť a preto ich musí získať zo stravy. Pre dospelého človeka je esenciálnych 8 aminokyselín: valín, leucín, izoleucín, metionín, treonín, fenylalanín, tryptofán a lyzín. Histidín a arginín sa u detí považujú za esenciálne (alebo poloesenciálne).
Neesenciálne aminokyseliny si telo dokáže syntetizovať samo z iných látok (napr. alanín, cysteín, glutamín, tyrozín, karnitín). Poloesenciálne aminokyseliny sú potrebné len v určitých podmienkach (stres, choroba, rast) - napr. arginín, histidín.
Aminokyseliny s rozvetveným reťazcom (BCAA)
Leucín, izoleucín a valín tvoria skupinu BCAA (branched-chain amino acids). Tieto aminokyseliny sú dôležité pre športovcov: počas cvičenia dochádza k poškodeniu svalových vlákien, ktoré je potrebné reparovať, a BCAA slúžia na podporu syntézy svalových bielkovín a ako zdroj energie, čím chránia svalovú hmotu pred jej premenou na energiu.
Prečítajte si tiež: Esenciálne aminokyseliny a ich úloha
Leucín aktivuje signalizačnú dráhu mTOR, ktorá iniciuje svalový rast a syntézu svalových bielkovín (MPS). Valín a izoleucín sa podieľajú na energetickom metabolizme a imunite.
Špecifické funkcie niektorých aminokyselín
- Tryptofán - prekurzor serotonínu, ovplyvňuje náladu, chuť do jedla a spánok (melatonín).
- Fenylalanín - prekurzor tyrozínu, v tele sa využíva pri tvorbe neurotransmiterov dopamínu, adrenalínu a noradrenalínu; pri fenylketonúrii je jeho metabolizmus porušený.
- Metionín - obsahuje síru, dôležitý pre tvorbu cysteínu, karnitínu a glutatiónu (antioxidant).
- Lyzín - dôležitý pre vstrebávanie vápnika a tvorbu rastového hormónu; môže znižovať frekvenciu oparov u niektorých ľudí.
- Glutamín - zdroj energie pre bunky črevnej sliznice a imunitného systému; používa sa pri syndróme zvýšenej priepustnosti čriev a u vytrvalostných športovcov.
- Glycín - prekurzor glutatiónu a kreatínu, pôsobí ako neurotransmiter a je súčasťou kolagénu.
Zdroj a kvalita aminokyselín v strave
Najvyšší obsah esenciálnych aminokyselín obsahujú živočíšne produkty. Ide hlavne o vajíčka, ktoré sú zdrojom všetkých esenciálnych aminokyselín súčasne. To isté platí aj pre mäso z hydiny či červené mäso (bravčové, hovädzie, jahňacie). Živočíšne produkty sú zväčša zdrojom všetkých esenciálnych aminokyselín, zatiaľ čo rastlinné produkty nie sú zvyčajne až takým bohatým zdrojom. Keďže sa rastlinné proteíny považujú za tzv. „nekompletné“ bielkoviny, dbajte na to, aby ste konzumovali rôzne živočíšne a rastlinné produkty a zabezpečili si tak príjem všetkých esenciálnych aminokyselín.
Rastlinné zdroje: orechy, fazuľa, šošovica, obilniny. Sója je výnimka medzi rastlinnými zdrojmi, pretože obsahuje vyvážený profil aminokyselín a je považovaná za zdroj vysokokvalitných bielkovín.
| Zdroj | Biologická hodnota / poznámka |
|---|---|
| Vajcia | Obsahujú všetky EAA; vysoká biologická hodnota |
| Mäso a ryby | Kompletné bielkoviny, výborná vstrebateľnosť |
| Mliečne výrobky | Dobrý zdroj esenciálnych AMK a vápnika |
| Sója | Rastlinný zdroj s kompletným profilom AMK |
| Strukoviny + obilniny | Komplementárne kombinácie zabezpečia všetky EAA |
Aminokyseliny ako doplnky výživy a dávkovanie
Mnohí ľudia, najmä športovci a ľudia, ktorí sa snažia zvýšiť svalovú hmotu, uvažujú o doplnkoch výživy vo forme aminokyselín. Tieto doplnky môžu byť užitočné pri podpore rastu svalov a rýchlej obnove po tréningu. Ako doplnok stravy aminokyseliny môžu byť vo forme práškov, kapsúl alebo tekuté. Dávkovanie sa môže líšiť v závislosti od konkrétneho produktu a individuálnych potrieb.
Dávkovanie BCAA aminokyselín - všeobecne sa odporúča prijať 3-5 g BCAA v jednej dávke 2-3x denne. Ideálne 0,5 hodiny pred tréningom a do 0,5 hodiny po tréningu. Arginín v množstve 3-6 g pred cvičením. Glutamín vo forme l-glutamínu v dávke 5 g denne. Leucín v dávke 2-5 g samostatne. Cysteín vo forme N-acetyl L-cysteínu v rozmedzí 600-1800 mg. Kyselina D-asparágová v dennej dávke 2000-3000 mg. Lyzín do 2 g denne rozdelené do viacerých dávok.
Ak uvažujete nad užívaním aminokyselín, je dôležité si to dobre premyslieť a konzultovať so špecialistom na výživu. Vždy berte na vedomie, že pestrá strava je základ, ale výživové doplnky vám môžu ponúknuť mnohé benefity pre telo i dušu.
Výhody BCAA a kedy užívať BCAA | Výživový poradca vysvetľuje... | Myprotein
Aminokyseliny v rôznych životných štádiách a špeciálnych stavoch
Vzhľadom na vyvíjajúci sa detský organizmus je počet esenciálnych aminokyselín v prípade detí vyšší. Keďže aminokyseliny sú základom štruktúry všetkých bielkovín, ktoré sú potrebné pre rôzne metabolické procesy, ako aj rast a vývoj, treba dbať na ich dostatočný príjem už v detskom veku. Podobne ako u dospelých platí, že ak dieťa neprijíma dostatočné množstvo zo stravy, treba siahnuť po doplnkoch výživy.
U športovcov sú aminokyseliny ako základné stavebné jednotky bielkovín dôležité z viacerých dôvodov. Počas cvičenia dochádza k neustálemu poškodzovaniu svalových vlákien, ktoré je potrebné reparovať, aby mohli svaly rásť. Suplementácia aminokyselín po tréningu podporuje obnovu a anabolické procesy.
Biochemické reakcie a genetické aspekty
Aminokyseliny vstupujú do mnohých chemických reakcií: esterifikácia, acetylácia, dekarboxylácia, deaminácia, transaminácia, tvorba solí. Aminokyseliny sa označujú skratkami (trojpísmenové alebo jednopísmenové kódy). Ich zabudovanie do peptidového reťazca pri proteosyntéze je riadené genetickým kódom. Okrem 20 základných aminokyselín sa počas proteosyntézy pridávajú do reťazca bielkoviny ešte dve aminokyseliny: selenocysteín a pyrolyzín.
Selenocysteín je špecifická aminokyselina, ktorá má miesto síry v -SH skupine atóm selénu a je súčasťou niektorých antioxidačných enzýmov (selenoenzýmov). Aby sa zaradil do peptidového reťazca, musí byť špeciálne kódovaný v DNA a predchádzať mu SECIS element v mRNA.
Vlastnosti bielkovín sú dané aminokyselinovým zložením
Biologické vlastnosti proteínov sú určené druhom aminokyselín, ich poradím a vzájomnými priestorovými vzťahmi. Bielkoviny môžu byť fibrilárne (štrukturálne) alebo globulárne (enzýmy, protilátky). Primárna štruktúra (sekvencia AMK) určuje následnú sekundárnu, terciárnu a kvartérnu štruktúru. Denaturácia mení priestorovú štruktúru, ale nie primárnu sekvenciu; denaturácia pritom často vedie k strate funkcie.
Pre výživu platí, že biologická hodnota bielkovín závisí od obsahu a pomeru esenciálnych aminokyselín a od stráviteľnosti. Živočíšne bielkoviny majú zvyčajne vyššiu biologickú hodnotu ako rastlinné.
Upozornenie: Článok má informatívny charakter a nenahrádza lekárske vyšetrenie alebo konzultáciu ohľadom vášho zdravotného stavu s lekárom alebo iným kvalifikovaným zdravotníckym pracovníkom.
tags: #kysle #polarne #aminokyseliny #planeta #vedomosti