Aminokwasy - podział, właściwości i źródła w pożywieniu

2019-01-09 15:34 Aleksandra Żyłowska-Mazgaj, dietetyk

Aminokwasy to związki będące materiałem budulcowym wszystkich białek w organizmie (aminokwasy białkowe), choć mają też inne właściwości. Jakie są rodzaje aminokwasów? Czym są aminokwasy egzogenne i endogenne? Jaka jest rola aminokwasów w organizmie? Jakie są źródła w jedzeniu? Jakie mają zastosowanie?

Spis treści

  1. Aminokwasy - podział. Endogenne, egzogenne...
  2. Aminokwasy - właściwości, rola w organizmie
  3. Aminokwasy - budowa
  4. Aminokwasy w jedzeniu - źródła. Tabela 1
  5. Aminokwasy - w jakich produktach występują? Tabela 2
  6. Aminokwasy - zastosowanie

Aminokwasy należą do związków organicznych, czyli pochodzących od organizmów żywych. Wyróżnia się aminokwasy białkowe (budujące białka organizmów, jest ich 20) oraz niebiałkowe (pełniące inne funkcje niż budulcowe, jest ich ponad 300).

Nazwa „aminokwas” jest skrótem od pełnej nazwy: kwas α-amino karboksylowy. W powszechnym użyciu w zasadzie nie posługuje się systematycznymi nazwami tych związków pochodzącymi z chemii. Szczególnie aminokwasy białkowe posiadają nazwy zwyczajowe. W biologii i genetyce stosuje się trzyliterowe i jednoliterowe skróty nazw aminokwasów białkowych.

Aminokwasy - podział. Endogenne, egzogenne...

Aminokwasy białkowe klasyfikuje się z uwzględnieniem kilku kryteriów. Istnieją trzy zasadnicze podziały aminokwasów ze względu na: 

1. możliwość wytwarzania aminokwasu przez organizm człowieka lub konieczność jego dostarczenia z pożywieniem, czyli wartość biologiczną

  • aminokwasy egzogenne (niezbędne, organizm nie jest w stanie sam ich wytworzyć): histydyna, leucyna, izoleucyna, lizyna, metionina, fenyloalanina, treonina, tryptofan, walina
  • aminokwasy endogenne (nie niezbędne, organizm sam je wytwarza): alanina, kwas asparaginowy, asparagina, kwas glutaminowy, seryna
  • warunkowo niezbędne (organizm wytwarza je sam, jedynie, gdy dostępne są odpowiednie ilości aminokwasów będących ich prekursorami): arginina, cysteina, glutamina, glicyna, prolina, tyrozyna.

2. budowę łańcucha bocznego aminokwasu

  • hydrofobowe (niepolarne)

- z alkilowym łańcuchem bocznym: glicyna, alanina, walina, leucyna, izoleucyna, metionina, prolina,
- z aromatycznym łańcuchem bocznym: fenyloalanina, tryptofan,

  • hydrofilowe (polarne)

- obojętne (grupa -OH, -C(O)NH2 lub -SH w łańcuchu bocznym): tyrozyna, seryna, treonina, cysteina, glutamina, asparagina,
- kwasowe (grupa -COOH w łańcuchu bocznym): kwas glutaminowy, kwas asparaginowy,
- zasadowe (grupa -NH2, -NH lub pierścień imidazolu w łańcuchu bocznym) : lizyna, histydyna, arginina.

3. możliwy końcowy produkt metabolizmu

  • 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.

Aminokwasy - właściwości, rola w organizmie

1. histydyna – jest aminokwasem niezbędnym dla organizmów w okresie wzrostu. U osób dorosłych jest syntetyzowana w odpowiednich ilościach przez florę jelita. Uczestniczy w syntezie kwasów nukleinowych, enzymów i hemoglobiny. Reguluje wykorzystywanie mikroelementów. Jest prekursorem histaminy uwalnianej z komórek układu odpornościowego podczas reakcji alergicznej.

2. leucyna – aminokwas rozgałęziony, uczestniczy w regeneracji mięśni i kości, chroni przed rozpadem białek mięśniowych spowodowanym aktywnością i stresem, uczestniczy w regulacji poziomu cukru we krwi, syntezie hormonu wzrostu, sprzyja szybszej utracie nadmiaru tkanki tłuszczowej.

3. izoleucyna – aminokwas rozgałęziony, uczestniczy w budowie mięśni, chroni przed rozpadem białek mięśniowych spowodowanym aktywnością i stresem, przyspiesza regenerację po urazach, zwiększa siłę, podnosi poziom energii, uczestniczy w regulacji poziomu glukozy we krwi.

4. lizyna – wspomaga absorpcję wapnia, jest niezbędna do wzrostu i rozwoju chrząstek i ścięgien, syntezy nukleotydów, laktacji, bierze udział w odnawianiu tkanek, wytwarzaniu hormonów, enzymów, przeciwciał, wpływa na metabolizm tłuszczów poprzez wytwarzanie karnityny. Lizyna chroni przed nawrotami opryszczki wargowej i opryszczki narządów płciowych. Może zmniejszać ryzyko osteoporozy.

5. metionina – niezbędna do wzrostu, działa ochronnie na komórki wątroby, uczestniczy w syntezie choliny, kreatyny, bierze udział w metabolizmie tłuszczów. Jest donorem siarki wykorzystywanej do syntezy przeciwutleniaczy

6. fenyloalanina – jest prekursorem tyrozyny, razem z nią uczestniczy w tworzeniu adrenaliny. Niedobór fenyloalaniny prowadzi do obniżenia energii, problemów z pamięcią, pogorszenia nastroju, dezorientacji itp. Istnieje bardzo rzadkie zaburzenie metaboliczne – fenyloketonuria, w którym organizm nie wytwarza enzymu potrzebnego do wykorzystywania fenyloalaniny. Choroba niewykryta w pierwszych 2-3 tygodniach życia prowadzi do upośledzenia umysłowego

7. treonina – ma bardzo szerokie działanie w organizmie. Wspomaga funkcjonowanie układu nerwowego, układu krążenia, wątroby i układu odpornościowego. Uczestniczy w budowie mocnych kości i szkliwa zębów oraz przyspiesza gojenie ran. Wspomaga proces trawienia tłuszczów i zapobiega ich gromadzeniu się w wątrobie

8. tryptofan – bierze udział w syntezie witaminy PP, czyli kwasu nikotynowego, w rozmnażaniu i laktacji, niezbędny do powstawania neuroprzekaźników (serotoniny i melatoniny), występuje w płytkach krwi, błonie śluzowej przewodu pokarmowego, tkance nerwowej, poprawia działanie mózgu i układu nerwowego, działa antydepresyjnie, zmniejsza nadpobudliwość i napięcie.

9. walina – aminokwas rozgałęziony, uczestniczy w budowie mięśni, zapobiega ich rozpadowi podczas wysiłku fizycznego i promuje zwiększenie wytrzymałości. Jest istotna dla sprawnego funkcjonowania układu nerwowego i odpornościowego. Ma kluczowe znaczenie dla sportowców

10. alanina – uczestniczy w procesach, które pozwalają przekształcić glukozę w energię wykorzystywaną przez komórki organizmu. Wspiera układ odpornościowy, dostarcza energię dla mózgu i układu nerwowego oraz tkanki mięśniowej

11. kwas asparaginowy – wzmacnia układ odpornościowy, uczestniczy w usuwaniu amoniaku z organizmu. Jest niezbędny do funkcjonowania mózgu i układu nerwowego (poprawia zdolności poznawcze), DNA i RNA, syntezy przeciwciał. Odgrywa kluczową rolę w cyklu Krebsa, jest niezbędny do prawidłowego metabolizmu i dostarczania energii na poziomie komórkowym.

12. asparagina – niezbędna w syntezie glikoprotein. Zwiększa odporność na zmęczenie i poprawia funkcjonowanie wątroby.

13. kwas glutaminowy – niezbędny do funkcjonowania układu nerwowego, pobudza mózg, zmniejsza zmęczenie, wchodzi w skład glutationu. Przenika przez barierę krew-mózg, silnie wspiera jego funkcjonowanie oraz detoksykację, przekształcając toksyczny amoniak w glutaminę o właściwościach przeciwutleniających. Wpływa na poziom inteligencji, zdolności poznawcze, przejrzystość myślenia i nastrój. Ponadto jest ważny dla metabolizmu węglowodanów.

14. seryna – uczestniczy w syntezie zasad azotowych puryn i pirymidyn niezbędnych do wytwarzania materiału genetycznego, ma działanie łagodzące ból. Bierze udział w hydrolizie wiązań peptydowych, czyli w trawieniu białka. Jest prekursorem wielu aminokwasów. Niski poziom seryny odpowiada za syndrom chronicznego zmęczenia i fibromialgię.

15. arginina – niezbędna w syntezie tlenku azotu (II) NO, który rozszerza naczynia krwionośne i zmniejsza ich lepkość. Poprawia działanie układu odpornościowego, sprawność fizyczną, funkcjonowanie przysadki mózgowej, gojenie ran.

16. cysteina – składnik glutationu (bardzo ważnego przeciwutleniacza), cystyny, substrat do produkcji tauryny. Jest niezbędna do wytwarzania białych krwinek, czyli budowania odporności organizmu. Spowalnia procesy starzenia się. Uczestniczy w wytwarzaniu skóry, włosów i paznokci.

17. glutamina – jest źródłem energii dla komórek błony śluzowej jelit, wzmacnia układ odpornościowy, gdyż jest substratem do produkcji limfocytów i makrofagów, ma szczególne znaczenie w procesach metabolicznych zachodzących w mózgu i nerkach.

18. glicyna – pełni bardzo ważną rolę w syntezie hemoglobiny, uczestniczy w syntezie zasad azotowych puryn i pirymidyn niezbędnych do wytwarzania materiału genetycznego, wchodzi w skład glutationu, uczestniczy w procesach oczyszczania organizmu z toksyn.

19. prolina – jest składnikiem tkanek podporowych organizmu, głównie białka kolagenu. Wzmacnia mięsień sercowy. Nadaje elastyczność naczyniom krwionośnym, co spowalnia rozwój miażdżycy.

20. tyrozyna – niezbędna do syntezy hormonów tarczycy (tyroksyny) i nadnerczy (adrenaliny i noradrenaliny), jest substratem w produkcji barwników organizmu – melanin oraz substancji zmniejszających ból – enkefalin. Tyrozyna zwiększa stężenie wielu neuroprzekaźników w organizmie, co jest szczególnie ważne dla osób żyjących w przewlekłym stresie, przemęczonych, starzejących się.

CZYTAJ TEŻ:

Warto wiedzieć

Aminokwasy - budowa

Każdy aminokwas zawiera w swojej budowie węgiel α, do którego przyłączone są:

  • grupa aminowa -NH2 o charakterze zasadowym
  • grupa karboksylowa -COOH o charakterze kwasowym
  • wodór -H
  • łańcuch boczny -R, który jest inny dla każdego aminokwasu

Niektóre aminokwasy posiadają grupę iminową -NH, wodorotlenową -OH, wodorosiarczkową -SH, pierścień aromatyczny (płaski pierścień z połączonych atomów węgla lub węgla i innych pierwiastków zawierający wiązania zdelokalizowane) lub pierścień heterocykliczny (z co najmniej jednym atomem w pierścieniu innym niż węgiel).

Aminokwasy - źródła w jedzeniu. Tabela 1

Aminokwasy budują białka, więc ogólnie rzecz ujmując, znajdziemy je w pożywieniu o dużej zawartości białka: mięsie, rybach, jajkach, serach, soi i innych nasionach roślin strączkowych. Są one jednak obecne w wielu innych produktach w różnej ilości. W jakim pożywieniu znajdziemy najwięcej poszczególnych aminokwasów?

Histydyna chuda wołowina i jagnięcina, ser parmezan, chuda wieprzowina, kurczak i indyk, soja, tuńczyk, pestki dyni, jajka, fasola, komosa ryżowa, teff, dziki ryż, spirulina
Leucyna sery twarde, soja, wołowina, kurczak, wieprzowina, pestki dyni, pestki słonecznika, pistacje, sezam, nasiona chia, tuńczyk, łosoś, makrela, owoce morza, orzeszki ziemne, fasola
Izoleucyna jajka, soja, spirulina, białe ryby, wieprzowina, wołowina, drób, twarde sery, mleko, pestki słonecznika, orzeszki ziemne
Lizyna wołowina, sery twarde, mozzarella, kurczak i indyk, wieprzowina, soja, tuńczyk, makrela, halibut, dorsz, krewetki i inne owoce morza, pestki dyni, pistacje, chia, pestki słonecznika, jajka, fasola
Metionina orzechy brazylijskie, wołowina, twarde sery, wieprzowina, ryby, soja, jajka, jogurt, mleko, śmietana, fasola
Fenyloalanina soja, ser parmezan, ser gruyere, edam, mozzarella, pestki dyni, orzeszki ziemne, pestki słonecznika, migdały, pistacje, wołowina, drób, wieprzowina, ryby, homary, jajka, jogurt, mleko, maślanka, śmietana, fasola, teff, komosa ryżowa, ryż
Treonina wołowina, soja, wieprzowina, drób, wątroba, parmezan, ser kozi, łosoś, tuńczyk, pstrąg, makrela, owoce morza, pestki dyni i słonecznika, orzeszki ziemne, siemię lniane, sezam, fasola
Tryptofan pestki dyni, nasiona chia, sezam, pestki słonecznika, siemię lniane, pistacje, orzechy nerkowca, migdały, orzechy laskowe, soja, mozzarella, sery twarde, czerwone mięso, drób, ryby, kraby, owoce morza, płatki owsiane, otręby owsiane, fasola, jajka
Cysteina soja, wołowina, pestki słonecznika, sezamu, nasiona chia, pistacje, siemię lniane, pestki dyni, orzechy brazylijskie, orzeszki piniowe, kurczak i indyk, płatki owsiane, otręby owsiane, wieprzowina, ryby, małże, jajka, feta, jogurt, mleko, soczewica, ciecierzyca, fasola, kamut, teff, kuskus, bulgur
Glicyna żelatyna, rosół gotowany na kościach, chrząstki, skórki

Aminokwasy - w jakich produktach występują? Tabela 2

Walina ser parmezan, serek wiejski, jogurt, ser kozi, mleko, jajka, soja, wołowina, drób, wieprzowina, pestki dyni i słonecznika, pistacje, siemię lniane, orzechy nerkowca, migdały, ryby, fasola pinto, grzyby, ryż
Alanina żelatyna, spirulina, jajka, drób, wołowina, ryby, ostrygi, wieprzowina, sery, jogurt, soja, fasola, pestki dyni, słonecznika, orzeszki ziemne
Kwas asparaginowy soja, orzeszki ziemne, fasola, ciecierzyca, migdały, orzechy, siemię lniane, owoce morza, ryby, wołowina, drób, jajka, wieprzowina, szparagi, mleko
Asparagina nabiał, wołowina, drób, jajka, ryby, owoce morza, szparagi, ziemniaki, nasiona roślin strączkowych, orzechy, pestki, soja
Kwas glutaminowy soja, pestki słonecznika, jajka, sezam, orzeszki ziemne, ser parmezan, ryby, żelatyna, drób
Glutamina owoce morza, ryby, czerwone mięso, wątroba, rosół, czerwona kapusta, mleko, jajka, jogurt, ser ricotta, orzechy, fasola, natka pietruszki, zielone warzywa liściaste, szparagi, brokuły, spirulina
Seryna zarodki pszenicy, soja, twarde sery, jajka, orzeszki ziemne, fasola, ryby, drób, wieprzowina, wołowina, migdały, orzechy włoskie, pistacje, orzechy nerkowca
Arginina drób, wieprzowina, pestki dyni, soja, orzeszki ziemne, spirulina, sery, mleko, jogurt, ciecierzyca i inne strączkowe
Prolina rosół gotowany na kościach, żelatyna, wątroba, chrząstki, skórki
Tyrozyna ser parmezan, ser gruyere, edam, mozzarella, soja, wołowina, wieprzowina, łosoś, tuńczyk, makrela, krewetki, halibut, łupacz, dorsz, drób, pestki dyni, orzeszki ziemne, sezam, pestki słonecznika, chia, migdały, jajka, jogurt, mleko, maślanka, śmietana, fasola, owies

Aminokwasy - zastosowanie

Najbardziej znanym aminokwasem wytwarzanym przemysłowo, a właściwie solą tego aminokwasu, jest glutaminian sodu, czyli sól sodowa kwasu glutaminowego – przyprawa o smaku umami i wzmacniacz smaku. Wzmacniaczami smaku są także mieszanki glicyny, cysteiny i alaniny.

Aminokwasy znajdują się w preparatach do żywienia pozajelitowego pacjentów po przebytych operacjach, niedożywionych. Do pasz dla zwierząt na bazie soi i kukurydzy dodaje się metioninę i lizynę, przez co silnie wzrasta ich wartość odżywcza.

Niektóre stany chorobowe leczy się z wykorzystaniem aminokwasów białkowych i niebiałkowych, np. L-DOPA w chorobie Parkinsona, glutamina i histydyna przy wrzodach przewodu pokarmowego, arginina, cytrulina i ornityna w chorobach wątroby.

Metionina jest używana w leczeniu depresji, stanów zapalnych i chorób wątroby. Jest bardzo cenna w przypadku tzw. dominacji estrogenu (co dotyczy większości kobiet przyjmujących antykoncepcję hormonalną). Fenyloalaninę stosuje się w leczeniu depresji, gdyż pobudza wytwarzanie dopaminy i norepinefryny w mózgu.

Aminokwas ten może być pomocny w leczeniu choroby Parkinsona, gdyż zmniejsza sztywność, trudności w mówieniu, poprawia zaburzenia chodu. Działanie to wykazano obecnie jedynie na zwierzętach. Treonina jest stosowana w leczeniu choroby Lou Gehriga oraz łagodzi objawy stwardnienia rozsianego.

Tryptofan pomaga w leczeniu stanów depresyjnych towarzyszących menopauzie, łagodzi objawy zespołu niespokojnych nóg, pomaga kontrolować nadpobudliwość u dzieci, łagodzi stres, pomaga przy regulacji snu i migrenowych bólach głowy.

Kwas glutaminowy jest używany w leczeniu choroby Parkinsona, schizofrenii, dystrofii mięśniowej i alkoholizmu. Cysteinę znajdziemy w suplementach diety, gdyż przyspiesza regenerację skóry, wzrost włosów i paznokci.

Pochodne kwasu glutaminowego są środkami powierzchniowo czynnymi w mydłach i szamponach. Natomiast słodzik syntetyczny aspartam powstaje z połączenia kwasu asparaginowego i fenyloalaniny.

Źródła:

1. Reddy M.K., Encyclopaedia Britannica, Amino acid, https://www.britannica.com/science/amino-acid
2. Khan Academy, Chemistry of amino acids and protein structure, https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/biomolecules/amino-acids-and-proteins1/a/chemistry-of-amino-acids-and-protein-structure
3. Rudnicka A. i in., Dietetyka. Żywienie zdrowego i chorego człowieka, Warszawa, 2014
4. http://www.e-biotechnologia.pl/Artykuly/Peptydy/
5. http://www.aminoacidsguide.com/
6. https://www.myfooddata.com
7. https://nutritiondata.self.com/

O autorze
Aleksandra Żyłowska-Mazgaj dietetyk
Aleksandra Żyłowska-Mazgaj, dietetyk
Technolog żywności, dietetyk, edukator. Absolwentka Biotechnologii na Politechnice Gdańskiej i Usług żywieniowych na Akademii Morskiej. Zwolenniczka prostej, zdrowej kuchni i świadomych wyborów w codziennym odżywianiu. Do moich głównych zainteresowań należy budowanie trwałych zmian nawyków żywieniowych oraz indywidualne komponowanie diety zgodnie z potrzebami organizmu. Bo nie dla każdego to samo jest zdrowe! Uważam, że edukacja żywieniowa jest bardzo istotna, zarówno wśród dzieci, jak i dorosłych. Koncentruję swoje działania na szerzeniu wiedzy o żywieniu, analizuję nowe wyniki badań, samodzielnie wnioskuję. Wyznaję zasadę, że dieta to styl życia, a nie ścisłe przestrzeganie posiłków z kartki. W zdrowym i świadomym odżywianiu zawsze jest miejsce na pyszne przyjemności.
Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.

NOWY NUMER

W numerze 10/2019 "Zdrowia" kreatywne podejście do seksu, podstępna borelioza, nowe terapie nowotworów, komu grozi cyberchondria, leki szkodzące urodzie, probiotyki w kiszonkach. Miesięcznik "Zdrowie" to pakiet rzetelnej wiedzy i sprawdzonych porad!

Dowiedz się więcej
Miesięcznik Zdrowie 10/2019
KOMENTARZE