Co to są aminokwasy? Ile jest aminokwasów?
Aminokwasy są to związki organiczne pochodzące od organizmów żywych. Wyróżnia się aminokwasy białkowe (jest ich ok. 20 rodzajów, budujące białka organizmów) oraz aminokwasy niebiałkowe (pełniące inne funkcje niż budulcowe, jest ich ponad 300 rodzajów).Nazwa „aminokwas” jest skrótem od pełnej nazwy chemicznej: kwas α-amino karboksylowy, ale w codziennym użyciu w zasadzie nie posługuje się systematycznymi nazwami tych związków pochodzących z chemii. Aminokwasy są jednym z ważniejszych składników diety. Budują one struktury białkowe i umożliwiają prawidłowy przebieg wielu procesów zachodzących w organizmie. Czym się różnią między sobą poszczególne aminokwasy?
Budowa aminokwasów
Aminokwas to jeden z kluczowych budulców organizmu, a także związek niezbędny do jego prawidłowego funkcjonowania. Aminokwasy to związki chemiczne, które łączą się ze sobą, tworząc struktury białkowe. Znaczenia białka w diecie nie da się pominąć. Różne ich typy dostarczają do organizmu odmienne zestawy aminokwasów, na co zwraca się uwagę szczególnie w kontekście pochodzenia białek; na zwierzęce (pełnowartościowe) i roślinne (niepełnowartościowe).
Aminokwasy – podział
Aminokwasy zbudowane są z wodoru, tlenu, węgla i azotu, a w skład niektórych wchodzą też pierwiastki takie jak żelazo, siarka, miedź, magnez, wapń, jod czy fosfor.
1. możliwość syntezy aminokwasu przez organizm człowieka lub konieczność jego dostarczenia z pożywieniem, czyli wartość biologiczną:
- aminokwasy egzogenne (niezbędne do życia, organizm nie jest w stanie sam ich wytworzyć, te aminokwasy człowiek musi dostarczać w gotowej formie z zewnątrz, razem z pożywieniem) : histydyna, leucyna, izoleucyna, lizyna, metionina, fenyloalanina, treonina, tryptofan, walina. Trzy z tych niezbędnych aminokwasów znane są jako aminokwasy rozgałęzione (BCAA), jest to leucyna, izoleucyna i walina.
- aminokwasy endogenne (syntetyzowane w organizmie, których zapotrzebowanie może być całkowicie pokryte w ten sposób): alanina, kwas asparaginowy, asparagina, kwas glutaminowy, seryna
2. budowę łańcucha bocznego aminokwasu
- aminokwasy hydrofobowe (niepolarne)
a) z alkilowym łańcuchem bocznym: glicyna, alanina, walina, leucyna, izoleucyna, metionina, prolina,
b) z aromatycznym łańcuchem bocznym: fenyloalanina, tryptofan,
- hydrofilowe, aminokwasy polarne
a) obojętne (grupa -OH, -C(O)NH2 lub -SH w łańcuchu bocznym): tyrozyna, seryna, treonina, cysteina, glutamina, asparagina,
b) kwasowe (grupa -COOH w łańcuchu bocznym): kwas glutaminowy, kwas asparaginowy,
c) zasadowe (grupa -NH2, -NH lub pierścień imidazolu w łańcuchu bocznym) : lizyna, histydyna, arginina.
3. możliwy końcowy produkt metabolizmu – aminokwasy glukogenne i ketogenne
- glukogenne – mogą być substratem do syntezy glukozy z prekursorów niecukrowych: alanina, arginina, asparagina, kwas asparaginowy, cysteina, fenyloalanina, glicyna, glutamina, kwas glutaminowy, histydyna, izoleucyna, metionina, prolina, seryna, treonina, tryptofan, tyrozyna, walina
- ketogenne – mogą być substratem do syntezy ciał ketonowych: fenyloalanina, izoleucyna, leucyna, lizyna, tryptofan, tyrozyna.
Tradycyjny podział aminokwasów
Najczęściej stosowanym kryterium podziału aminokwasów jest podział na podstawie charakterystyki właściwości podstawnika aminokwasów. Możemy dokonać pod tym względem analizy na następujące grupy:
- Aminokwasy alifatyczne
Jako podstawnik mają łańcuch węglowodorowy. Najprostszym przedstawicielem tej grupy jest glicyna, która za cały łańcuch boczny ma atom wodoru. Alanina ma łańcuch boczny utworzony z grupy metylowej. Walina, leucyna i izoleucyna mają rozgałęzione łańcuchy węglowodorowe. Nietypowym aminokwasem jest prolina zawierająca układ heterocykliczny z drugorzędową resztą aminową.
- Aminokwasy zawierające grupę hydroksylową
Do grupy tej należy seryna i treonina. Aminokwasy te mają podstawioną grupę hydroksylową w miejsce wodoru przyłączonego do pierwszego atomu węgla w podstawniku.
- Aminokwasy zawierające siarkę w podstawniku
Są to metionina i cysteina. Oba posiadają pewne unikalne cechy, które są wykorzystywane przez wszystkie organizmy żywe. Metionina jest aminokwasem startowym w procesie translacji białka. Cysteina posiada wolna grupę sulfhydrolową, która może reagować z taką samą grupą drugiej cysteiny. Reakcja ta prowadzi do utworzenia mostka siarczkowego pomiędzy atomami siarki. Wiązanie to odgrywa ważną rolę w tworzeniu struktury przestrzennej białek.
- Aminokwasy aromatyczne
Posiadają w łańcuchu podstawnika pierścienie sześciowęglowe. Należą do nich: fenyloalanina, tyrozyna i tryptofan. Obecność pierścienia aromatycznego powoduje, że fenyloalanina i tryptofan nie są syntezowane przez zwierzęta.
- Aminokwasy kwaśne
Wykazują odczyn kwaśny, ponieważ mają dodatkową grupę karboksylową. Zalicza się do nich: kwas asparginowy i kwas glutaminowy.
- Aminokwasy zasadowe
Wykazują odczyn zasadowy, ponieważ mają dodatkową grupę aminową. Zalicza się do nich: lizynę, argininę i histydynę, przy czym ta ostatnia nie zawsze posiada ładunek dodatni (zależy to od bezpośredniego otoczenia aminokwasu). Histydyna ma bardzo słabe właściwości zasadowe, często występuje w centrach aktywnych wielu enzymów związanych z odwodornieniem, gdyż może łatwo odłączać lub przyłączać protony.
histydyna – jest aminokwasem niezbędnym organizmowi w czasie wzrostu. U osób dorosłych jest syntetyzowana w odpowiednich ilościach przez florę jelitową. Uczestniczy w syntezie hemoglobiny, enzymów i kwasów nukleinowych. Reguluje wykorzystywanie mikroelementów przez człowieka. Jest prekursorem histaminy uwalnianej z komórek układu odpornościowego (mastocytów) podczas reakcji alergicznej.
lizyna – wspomaga absorpcję wapnia do komórek kości, jest niezbędna do wzrostu i rozwoju ścięgien oraz chrząstek, syntezy nukleotydów, bierze udział w odnawianiu tkanek, wytwarzaniu hormonów, enzymów, przeciwciał, wpływa na metabolizm tłuszczów poprzez wytwarzanie karnityny oraz uczestniczy w laktacji. Lizyna chroni przed nawrotami opryszczki narządów płciowych i opryszczki wargowej. Może zmniejszać ryzyko wystąpienia osteoporozy.
arginina – jest niezbędna w syntezie tlenku azotu (II) NO, który rozszerza naczynia krwionośne, zwiększa ich przepuszczalność i zmniejsza ich lepkość. Poprawia działanie układu odpornościowego, sprawność fizyczną oraz funkcjonowanie przysadki mózgowej; wspomaga też gojenie ran.
Rola aminokwasów w organizmie
Aminokwasy pełnią ogromną rolę w organizmie, stanowią nie tylko budulec białek. Dzięki nim możliwa staje się synteza niektórych hormonów, neuroprzekaźników, zasad pirymidynowych, purynowych czy porfiryny. Przemiany chemiczne, jakim mogą ulegać aminokwasy, umożliwiają wytwarzanie energii (spalanie do dwutlenku węgla oraz wody) i powstawanie tłuszczy oraz węglowodanów.
Wśród innych funkcji aminokwasów można wspomnieć o ich wpływie na prawidłowe funkcjonowanie wątroby, ośrodkowego układu nerwowego, układu krwiotwórczego czy rolę w procesie syntezy kwasu nikotynowego oraz barwnika oczu. Mają także znaczenie dla właściwego wzrostu organizmu.
Źródła aminokwasów w diecie
Aby stan naszego zdrowia był dobry znacząca jest zawartość aminokwasów egzogennych w diecie. Wiele procesów zachodzących w naszych organizmach wymaga do swojego przebiegu białek. Jeżeli jednak zabraknie budulca, a więc konkretnego aminokwasu procesy życiowe zostaną spowolnione. Dlatego ważne jest spożywanie na co dzień produktów, które zawierają wszystkie niezbędne aminokwasy egzogenne. Kluczem są tutaj białka pełnowartościowe, czyli o wysokiej wartości biologicznej. Znajdują się one głównie w jajach, drobiu, rybach, a także produktach mlecznych.
Białka roślinne są to niepełnowartościowe. Znaczy to, że poszczególne produkty roślinne mają różną zawartość aminokwasów, przy czym niektórych jest zbyt mało, by zaspokoić zapotrzebowanie organizmu. Z tego względu kluczowe jest łączenie odpowiednich pokarmów, by wyrównać ten bilans.
Odpowiednio zbilansowana dieta, powinna zawierać:
- mięsa i ryby;
- jaja;
- sery, mleko i inne produkty zaliczane do nabiału;
- produkty zbożowe, w tym pieczywo, kasze, ryże, płatki zbożowe;
- rośliny strączkowe (np. fasola, ciecierzyca, soczewica, soja, groch);
- sezam;
- siemię lniane;
- orzechy;
- migdały;
- banany.