potřeba aminokyselin
Potřeba aminokyselin
Denní potřeba
Denní potřeba je závislá na věku, pohlaví a intenzitě denní zátěže. Například pro dospělého muže o hmotnosti 80 kg a stáří 40 let při běžné denní činnosti činí potřeba asi 44 g čistého proteinu (sušina 100%) a aminokyselinové složení tohoto ideálního proteinu by mělo být následující: Ala 2,77 g; Arg 2,90 g; Asx 4,05 g; Cys 0,62 g; Glx 6,86 g; Gly 2,60 g; His 1,28 g; Pro 2,29 g; Ser 3,17 g; Tyr 1,54 g; Ile 2,02 g; Leu 3,52 g; Lys 2,68 g; Met 1,14 g; Phe 1,50 g; Thr 2,02 g; Trp 0,53 g; Val 2,51 g. V uvedených 44 g proteinu je obsaženo 6,12 g dusíku, přepočítávací koeficient na bílkovinu je 7,19 (údaj pro analýzu aminokyselin).
Toto množství pokrývá potřebu aminokyselin jak pro obnovu stavebních bílkovin, tak i pro tvorbu enzymů a dalších látek zajišťujících všechny životní funkce. Poměrně značná část je využívána i jako zdroj energie, zejména při svalové práci.
Minimální denní potřeba
U některých aminokyselin byla experimentálně stanovena minimální denní potřeba, která je nutná, aby se neprojevily zdravotní problémy související s jejich deficitem. Je však nutné zdůraznit, že uvedené hodnoty se vztahují k minimální fyzické aktivitě v průběhu dne a ke zdravému člověku. Tyto hodnoty mají praktický význam pouze při studiu chování organismu při hladovění případně při podvýživě. Při zvýšeném výdeji energie a vyšší rychlosti metabolismu uvedené hodnoty významně narůstají. Co však experimenty prokázaly, poměr potřebných množství jednotlivých aminokyselin zůstává přibližně konstantní.
Podávání čistých aminokyselin je nežádoucí
Podání některé z aminokyselin v čisté formě může mít škodlivý následek, poněvadž dochází k rychlé deaminaci, uvolnění čpavku a toxické amoniové soli zaplaví organismus. Proto je nezbytné podávat komplexní směsi, nejlépe však ve formě dobře stravitelné bílkoviny nebo peptidů. Podání čisté aminokyseliny má opodstatnění pouze v případech úpravy diety za účelem doplnění chybějící aminokyseliny. I v tomto případě by však měl být takový doplněk stravy podáván při současné konzumaci jídla s adekvátním obsahem bílkovin (klasickým příkladem je obohacení stravy o sirné aminokyseliny s cílem podpořit růst vlasů a nehtů).
Jiná situace nastává v případech terapeutického podání. Například podání fenylalaninu má protidepresivní účinek a arginin se někdy podává pro zlepšení pohyblivosti spermií.
Aminokyseliny jsou využívány pro syntézu proteinů
Aminokyseliny jsou základními stavebními kameny pro tvorbu vlastních tělních bílkovin, jako jsou svalovina, kůže, nehty, vlasy, enzymy a celé řady dalších struktur. Je však třeba zdůraznit, že všechny tyto procesy jsou podmíněny vyváženým poměrem aminokyselin. Je-li některá z aminokyselin v nedostatku, její množství nakonec limituje probíhající syntetické procesy.
Názorně to vysvětlil německý chemik Liebig na příkladu dřevěného sudu naplněného vodou. Jednotlivé desky sudu představují aminokyseliny potřebné pro syntézu bílkoviny. Jsou-li všechny desky celé, je sud naplněn zcela vodou a naplnění sudu symbolizuje plný výkon v tvorbě bílkoviny. Stačí však, aby se jedna deska zlomila, a i když všechny ostatní desky zůstanou celé, přesto voda vyteče a v sudu zůstane jen tolik vody, kam dosahuje nejkratší deska.
Podobně to platí i pro syntézu bílkovin. I když budou všechny aminokyseliny zastoupeny ve 100% potřebného množství, stačí, aby třeba jen jedna z nich byla obsažena např. v 80% potřebného množství a výsledná syntéza bude probíhat pouze z uvedených 80%. Taková aminokyselina se stává limitujícím faktorem. Navíc všechny ostatní, které jsou z pohledu limitující aminokyseliny v nadbytku, podléhají deaminačním procesům a tělo je využívá k jiným metabolickým přeměnám, mnohdy právě jako zdroj energie.
Deaminace je krokem pro likvidaci nadbytečných aminokyselin
Jakékoliv nadlimitní množství přijatých aminokyselin tělo likviduje. Nemá totiž potřebu vytvářet nějakou svalovinu navíc, na rozdíl od tuků a cukrů, jejichž nadbytek si ukládá ve formě tukových zásob. Tělo totiž vytváří jen tolik svaloviny, kolik potřebuje ke zvládnutí fyzické aktivity. Proto všechny nadlimitní aminokyseliny důmyslným způsobem přeměňuje na energetické zásoby.
Prvním krokem je odstranění čpavku z molekuly aminokyseliny a zbytek molekuly pak již tělo přeměňuje procesy podobnými metabolismu cukrů a tuků. Na tomto místě je vhodné zdůraznit, že v tomto procesu hraje mimořádnou úlohu L-glutamát, což je vlastně sůl kyseliny glutamové. Ta je jedna z nejrozšířenějších a v potravinách nejvíce zastoupených aminokyselin. Z pohledu biochemie je také jednou z klíčových aminokyselin (pokud ne nejdůležitější), zcela nezastupitelná pro zachování životních funkcí buněk.
Čpavek uvolňující se z rozkladu aminokyselin je vázán na sloučeninu α-oxoglutarát za vzniku právě L-glutamátu, při nadbytku čpavku pak může vzniknout ještě glutamin. Jak glutamát tak především glutamin dokážou v následné reakci (probíhající v jaterních buňkách) opět uvolnit amoniak za současného vzniku močoviny. Močovina se chová v krvi jako inertní látka a i při průchodu krve jinými tkáněmi se močovina nijak negativně neprojevuje. Je tedy bezproblémově transportovatelná do ledvin, které mají vysokou schopnost močovinu vylučovat do moče. Tímto základním mechanismem se tělo zbavuje čpavku, který je jinak pro tělo vysoce toxickou sloučeninou. Daní je ovšem vysoký výdej energie, protože odstraňování čpavku a jeho přeměna na močovinu je druhou energeticky nejnáročnější reakcí v těle.
Střevní bakterie jsou významným producentem čpavku
Vedle čpavku vznikajícího ve tkáních tvoří značné množství čpavku i střevní bakterie. Tento stav nastává při nadbytečném příjmu bílkovin, zejména rostlinných. Rostlinné bílkoviny jsou hůře stravitelné a poměrně velký nestrávený podíl se dostává až do tlustého střeva (známé plynatění při konzumaci luštěnin). Tento amoniak se vstřebává ze střeva do krve. Za normálních okolností jaterní buňky okamžitě tento čpavek vychytávají a játra opouští již krev čpavku zbavená. To je nezbytné proto, že i velmi malá množství amoniaku v krvi působí toxicky na centrální nervový systém (CNS). Příznakem intoxikace čpavkem jsou zvláštní mihotavý třes, rozmazané vidění a polykání slov. Při těžkých otravách nastává kóma a smrt.
Při vážném poškození funkce jater, například při cirhóze, může krev obcházet játra. Potom může amoniak vstřebaný ze střeva dosáhnout toxické hodnoty. Proto by lidé se zhoršenou funkcí jater neměli konzumovat vyšší dávky bílkovin. Čpavek konstantně vytvářený ve tkáních je v krvi přítomen pouze ve stopách, asi 10 až 20 μg ve 100 ml krve, protože je rychle vázán za vzniku glutamátu popř. glutaminu a následně převeden na močovinu. Přísun ze střeva při vysokém příjmu bílkovin však může dosáhnout až desetinásobných hodnot.
Vysoký příjem bílkovin zrychluje stárnutí
Vysoký příjem bílkovin v pokročilejším věku je jednou z příčin akcelerace procesu stárnutí. Potřeba aminokyselin je v tomto věku relativně nízká a tak se velká část takto přijatých aminokyselin stává kořistí střevních baktérií. Ani jaterní buňky nejsou již tak výkonné při likvidaci čpavku a déle jim to trvá, než čpavek přemění na močovinu. Pokud střevní bakterie začnou produkovat větší množství čpavku, jaterní buňky nejsou schopny tento přísun do krve zvládnout v dostatečně krátkém čase. Důsledkem je stav, kdy krev obsahuje zvýšenou koncentraci čpavku, kterou rozvádí do ostatních částí těla, kde pak čpavek nežádoucím způsobem působí na ostatní buňky.
Buňky se tomuto čpavku brání a aktivují obranné mechanismy. Přitom buňka spotřebovává energii, kterou by však měla využít pro plnění úkolů, jejichž splnění od ní tělo za normálních okolností očekává. Nesplnění jejího hlavního úkolu (například produkce enzymu) vede k tomu, že se přibrzdí jiné procesy, které v konečném důsledku vedou ke snižování výkonnosti a také odolnosti celého organismu. Stavy, které by organismus za normální situace zvládal bez větších problémů, se stávají velkou zátěží a buňky se nadměrně vysilují, až svůj boj nakonec vzdávají. Vysoká hladina čpavku v krvi je jedním z nejdůležitějších faktorů, které startují procesy stárnutí.
Negativní vliv nadprodukce čpavku střevními bakteriemi lze částečně eliminovat průběžným přísunem živých buněk Lactobacillus acidophilus a příjmem bílkovin bohatých na glutamát (nebo potravin, které jsou glutamátem obohacené). Nesmíte ovšem patřit mezi tu malou část lidí, u nichž se po příjmu glutamátu projeví zvláštní alergická odezva. Naštěstí je těchto lidí poměrně málo a většinou o tomto svém problému již ví. Glutamát se stal laciným strašákem lidí, a tvrzením o nebezpečnosti glutamátu se ohání rádoby odborníci, kteří toho o biochemii asi moc neví. Ve skutečnosti má problém s konzumací potravin obohacených glutamátem jen malá skupina lidí a zdravý člověk se jeho konzumace vůbec nemusí obávat.
L. acidophilus produkuje kyselinu, která čpavek váže a tím jeho fyziologický účinek na buňky významně omezuje. Podobně působí glutamát a jak bylo zmíněno výše, je to základní sloučenina pro likvidaci čpavku v těle.
Glutamát je pro ochranu mozku nezastupitelný
Mozková tkáň je velice citlivá na čpavek. Je tedy celkem logické, že tato tkáň musí mít ochranný mechanismus proti účinku zvýšené koncentrace čpavku v krvi. Ukázalo se, že tuto funkci opět plní kyselina glutamová a to tím, že přijímá další molekulu čpavku za vzniku glutaminu. Ten je potom krví transportován do jater, kde z něj opět vzniká močovina. Působí-li zvýšená koncentrace čpavku dlouhodoběji, vyčerpávají se zásoby kyseliny glutamové v mozkové tkáni a ta je donucena si ji zvláštním mechanismem vytvářet z jiných sloučenin, neboť její přísun krví nestačí aktuální potřebě. Může dojít k porušení fyziologické rovnováhy mezi těmito sloučeninami a důsledkem jsou pak výše zmíněné poruchy CNS.
Pro upřesnění informace je nutné dodat, že pokud se mluví v souvislosti se čpavkem o kyselině glutamové, jedná se vlastně o její sůl glutamát. Je to dáno tím, že aminokyseliny vytvářejí velice ochotně takzvané vnitřní soli a ve formě kyseliny se za fyziologických podmínek v tělních tekutinách a buňkách prakticky nevyskytují.
Související články
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.