Proteiny

1. Proteiny

2. Jedná se ovysokomolekulární látky, proteiny lidského těla jsou k složené asi z 20 aminokyselin. • Jsou součástí všech buněk organizmu a musí být neustále obnovovány. • Tvorba vlastních bílkovin je závislá výhradně na jejich příjmu z potravin. • Bílkoviny jsou jediným zdrojem dusíku a síry, které nejsou obsaženy v ostatních živinách.

3. Jako zdroj energie jsou méně důležité než ostatní živiny, protože v dobře sestavené stravě hradí obvykle jen 10 - 15% energie. • Mají specificko-dynamický efekt = 10% energetické hodnoty se spotřebuje na jejich metabolizmus.

4. Dělení bílkovin 1. Jednoduché – obsahují pouze bílkovinnou složku • histony • albuminy • globuliny • fibrilární bílkoviny (skleroproteiny - kolagen, elastin) • rostlinné bílkoviny (prolaminy, gluteiny)

5. 2. Složené – kromě proteinu obsahují i další nebílkovinné složky (např. cukry, nukleové kyseliny nebo lipidy) • glykoproteiny – s cukernou složkou • lipoproteiny – s tukovou složkou • chromoproteiny– s obsahem barviv • metaloproteiny – ve své molekule obsahují kov (např. Fe, Zn, Se) • fosfoproteiny– s molekulou kyseliny fosforečné • nukleoproteiny– s řetězci nukleových kyselin

6. Fyziologické funkce bílkovin • stavební a ochranné (kolagen v kostech a pojivové tkáni, elastiny ve šlachách a kůži, keratiny ve vlasech a nehtech, fosfolipoproteiny jako součást buněčných membrán) • transportní a skladovací (transferin přenášející Fe, feritin jako zásoba Fe, albuminy jako nosiče minerálních látek, Hb s vázaným Fe v molekule, lipoproteiny a fosfolipoproteiny přenášející tuky)

7. mechanicko-chemické (aktin a myozin jako kontraktilní bílkoviny svalů, stavební bílkoviny kostí, bílkoviny podílející se na srážení krve) • řídící a regulační • obranné a ochranné

8. Složení • Základním stavebním kamenem bílkovin jsou aminokyseliny (L-alfa-aminokyseliny, které mají aminokyseliny jsou mezi sebou spojeny peptidovými vazbami. • U vyšších organizmů jsou vždy v L-formě (bakterie, antibiotika i v D-formě), kde aminoskupina (NH2) jedné AK se váže s karboxylovou skupinou (COOH) druhé AK.

9. H O H O NH2 - C - C - OH -HNH - C - C - OH R1 R2 • Při reakci 2 molekul AK se odštěpí molekula vody • vzniklá látka se nazývá peptid.

10. Podle počtu AK rozlišujeme: • dipeptidy - spojení 2 molekul AK • tripeptidy, tetrapeptidy • oligopeptidy (5-10 AK) • polypeptidy (11-100 AK) • proteiny - makropeptidy (nad 100 AK)

11. Bílkoviny se musí v trávicím traktu rozložit na AK a opět vzniknout "de novo" jako bílkoviny tělu vlastní (informace o pořadí AK v řetězci - mRNA). • Přestože se většina bílkovin se skládá asi z 20 druhů AK (20 - 28), mohou se v nich některé AK vícekrát opakovat, takže molekula bílkoviny se může skládat až z 500 jednotlivých AK, seřazených ve specifickém sledu - informace o pořadí AK v řetězci je uložena v mRNA) – toto základní lineární seřetězení se nazývá primární struktura.

12. Polypeptidový řetězec zaujímá v prostoru určitou konformaci, mluvíme o sekundární (-helix, -skládaný list) a terciální struktuře (globulární, fibrilární). Kvarterní struktura je dána prostorovým uspořádáním řetězců vůči sobě. • Narušení struktury bílkoviny vede k její denaturaci, která je vždy spojena se ztrátou fyziologické účinnosti.

13. Aminokyseliny rozdělujeme na: • esenciální (nezbytné), které musí organizmus přijmout v potravě, • semiesenciální, které jsou nezbytné v určitých situacích (růst, renální insuficience…) a • neesenciální, které organizmus sice potřebuje, ale dokáže si je vytvořit.

14. Biologická hodnota bílkovin závisí na obsahu esenciálních aminokyselin a na stravitelnosti bílkoviny. Tzv. biologicky kompletní, plnohodnotné bílkoviny obsahují všechny nezbytné aminokyseliny ve správném vzájemném poměru a potřebném množství. • Poměr esenciálních a neesenciálních aminokyselin by měl být větší než 0,7.

15. Pokud je jen jediné aminokyseliny silný nedostatek, ohrožuje to celý proces proteosyntézy. • K vysoce kvalitním bílkovinám patří maso, ryby, vejce a sójové boby, kdežto nízkou kvalitu bílkovin mají ořechy, luštěniny, chléb, rýže, těstoviny a brambory.

16. Esenciální AK: pro zdravého jedince • leucin, izoleucin, valin (rozvětvené AK) • methionin, fenylalanin, lyzin • threonin, tryptofan Za jistých okolností se stávají esenc. i některé jiné AK (arginin u fyzic. traumatu (drůbeží vývar)). Semiesenciální AK: • histidin, arginin (období růstu) - tyto 2 esenc. pro děti • tyrosin (selhání ledvin)

17. Neesenciální AK: • glycin, k.glutamová, glutamin • serin, taurin, alanin, ornitin, tyrozin • cystein, prolin, hydroxyprolin • k. asparagová, asparagin • karnitin

18. valin, leucin, izoleucin Zdroj:mléko, vejce, maso, obilniny • Tvoří celkem 37% AK lids. těla, valin 13%, leucin 15%, izoleucin 9%, mají stimulační účinek na proteosyntézu ve svalové tkáni,podporují růst, je důležité, aby byly dodávány současně. • Předpokládá se prevence vyčerpání : vytrvalostní sporty - dodání energie = 30 min. před výkonem • anabolizmus = 60-90 min. po tréninku 1-4 g každé AK současně s B6

19. Cystein a methionin Zdroj: vejce, maso, mléčné produkty a některé obiloviny. • Jsou hlavními zdroji síry v potravě. Organizmus dovede vytvořit cystein z methioninu, nikoliv však naopak. Cystein je prekurzorem glutathionu - tripeptidu, který má chránit organismus proti škodlivinám (včetně škodlivin obsažených v cigaretách a alkoholu).

20. Cystein je jednou z aminokyselin, které obsahují síru ve formě, která napomáhá inaktivovat volné radikály a tak ochraňovat tělesné tkáně. • Nadměrné množství cysteinu může vést k tvorbě ledvinových kamenů,. • DD = 1,5 gramů • Doporučuje se přijímat tuto aminokyselinu spolu s vitaminem C (dvoj až trojnásobek vitaminu C v mg) aby se předešlo tvorbě ledvinových a žlučových kamenů.

21. Methionin -ochrana jater před toxickými látkami (včetně těžkých kovů), zvyšuje lipotropní aktivitu organizmu - je jednou z účinných látek ve směsích zvaných "spalovače tuků". • Dostatečné množství methioninu je podmínkou správného metabolizmu taurinu a cysteinu. • Podle řady výzkumů je methionin v těle ničen nadměrnou spotřebou alkoholu. • Nedostatek, ale i nadbytek této AK vede k poruše funkce jater.

22. Fenylalanin Zdroj: čokoláda, mléko, vejce • slouží ke tvorbě neurotransmiterů (adrenalin, noradrenalin, dopamin - přenašeče nerv. vzruchu), tedy pro činnost nervové soustavy. • Zlepšuje duševní výkon (schopnost soustředit se delší dobu na jeden předmět konání), odolnost proti stresu i sexuální výkonnost,má analgetické působení (snižování pocitu bolesti) - odstraňuje stavy deprese - snižuje chuť k nadměrnému příjmu potravy - snižuje závislost na drogách.

23. Nadměrné podávání - může nebezpečně zvyšovat krevní tlak, zvláště pokud je podáván spolu s antidepresivními léky, růst melanomů (nádorů kůže tvořených z pigmentových buněk) • DD = přesné dávky zatím nebyly stanoveny, doporučuje se brát maximálně 1,5 gramu DL-phenylalaninu denně nejvhodněji na lačno, během dne doplnit příjem vitaminu B6 o 20-30 mg (ne více jak 50 mg denně).

24. Lyzin • Zdroj: maso, mléko, vejce • je výrazně nedostatkový při vegetariánské stravě - v obilninách je zastoupen minimálně. • Funguje jako stimulátor imunitních reakcí a růstu. V poslední době přiznávají lékaři této aminokyselině v kombinaci s argininem i anabolický účinek při budování svalstva (zvýšení uvolňováni růstového hormonu).

25. Jako samostatný preparát se používá k léčbě viróz (opary), v kombinaci s C vit. a methioninem se podílí na tvorbě karnitinu. • DD = do 1,5 gramu na den. • Z hlediska kulturistiky se doporučuje brát lysin spolu s argininem (stejné množství obou) na lačno a ne v kombinaci s ostatními aminokyselinami. • Přípravek nemají brát mladí lidé v době růstu (mezi možné negativní následky aplikace lysinu patří riziko zastavení růstu).

26. Tryptofan Zdroj: čokoláda • potřebný pro syntézu k. nikotinové, • zvýšení počtu neuronů syntetizujících serotonin (za přítomnosti pyridoxinu), který má tlumivý účinek na bolest a zlepšuje usínání, chrání před depresí. • Při předávkování poškozuje játra a působí karcinogenně (u nás se samostatně nevyrábí a nedováží se ani jako převažující součást nějakého výrobku).

27. Tryptofan funguje jako přirozený uspávací prostředek, při přechodech mezi jednotlivými časovými pásmy (jet lag treatment), jako uklidňující prostředek, lék proti bolesti, pro potlačení chuti k jídlu, lék na potlačení chuti na alkohol či jako lék pro uklidnění panických záchvatů (omezuje hyperventilaci). • Výroba a prodej tryptofanu jsou v USA zakázány od listopadu 1989.

28. Histidin Zdroj: maso, mléko • nezbytný pro růst a obnovu tkání. • Patří k aminokyselinám, které se příliš neobjevují na běžném trhu. Při výzkumech byla zjištěna nízká hladina této látky v krvi osob, trpících revmatickým zánětem kloubů. • DD = 1,5 gramu

29. Arginin Zdroj: kuřecí a krůtí vývar, kaviár, hrášek, čokoláda, sója, buráky, bílek • Je výchozí látkou pro tvorbu kreatinu (a jeho fosforylací vznik kreatinfosfátu). • Jeho endogenní syntéza není vždy dostačující, zejména v období růstu, při hojení ran a oslabení imunit. systému. • Bývá obsažen ve spalovačích tuků. Při předávkování dojde ke zhoršení kvality kůže a kostí, duševní poruchy, opary. • DD = 3 gramy (arginin:ornitin:lyzin 1 : 0,5 : 1)

30. Tyrosin • Tyrosin tvoří se z fenylalaninu, je stavebním kamenem pro tvorbu hormonů adrenalinu a tyroxinu. • Jako běžný doplněk stravy se nepoužívá.

31. Kys. glutamová, glutamin Zdroj: vysoký obsah v obilovinách, tvrdých sýrech, hovězím a kuřecím mase, sojové omáčce - velké množství může způsobovat alergie • oddaluje svalovou únavu a zlepšuje nervovou činnost, snižuje deprese, zvyšuje IQ,zpomaluje stárnutí. • Nesmí se podávat vysoké dávky k. glutamové těhotným ženám a dětem do 3 let. • DD = 1,5 gramů glutaminu a kyseliny glutamové

32. Taurin Zdroj: maso a ostatní živočišné produkty, není v rostlinných zdrojích, také některé energy drinky - Flying Horse, Red Bull, Red Kick) • Taurin je významným regulátorem řady nervových a svalových systémů, je důležitý pro ochranu jater a metabolizmus mozku (epilepsie). V organizmu se vytváří z metioninu a cysteinu. • Nadměrné dávky taurinu potlačují nervovou činnost a mohou způsobit potíže s pamětí.

33. Karnitin Zdroj: červené maso je nejlepším zdrojem (ovčí, jehněčí a králičí), potraviny rostlinného původu jej téměř neobsahují, má i endogenní původ, v těle se syntetizuje z lyzinu • V současné době je hitem potravinových doplňků pro sportovce, ačkoliv biodisponibilita farmakologicky dodaného l-karnitinu se ukazuje jako špatná. • Podporuje metabolizmus tuků - má schopnost přenést volné MK do mitochondrie k tvorbě energie, přenést štěpy TGC, snížit tvorbu laktátu při zátěži.

34. Proto má rozhodující význam při přísunu energie pro srdeční a kosterní sval, v nichž je potřeba karnitinu mimořádně vysoká. • Přijatý stravou se kompletně vstřebává, při nedostatku vit.C je tvorba karnitinu snížena. • Celkem 98% z celkového obsahu této látky v organismu se nachází ve svalech (tj. při 30 kg svalů až 25 gramů karnitinu). Při nedostatku karnitinu dochází k atrofii svalové tkáně a k hromadění tuku v organismu.

35. Mezi prokazatelné účinky karnitinu patří (podle Havlíčkové): • usnadňuje beta-oxidaci mastných kyselin tím že stimuluje transport MK v mitochondriích • zvyšuje metabolický potenciál z Krebsova cyklu šetřením volného Co-A pro metabolismus glycidů • stimuluje aktivitu enzymu laktátdehydrogenázy, čímž se zvyšuje oxidativní utilizace glycidů • podporuje katabolismus větvených aminokyselin ve svalové tkáni ve smyslu jejich využití jako zdroje energie pro svalovou práci

36. DD = 2 - 6 gramů za den po dobu 3 - 28 dní.

37. Kdy a jak přijímat AK? • Pro jejich optimální vstřebání 1 - 3 hodiny po tréninku (během cvičení je syntéza bílkovin ve sval. tkáni potlačena). • Příjem AK společně s vysokokalorickou stravou přibližně uprostřed jídla (i pokud jsou předem natráveny je nepřijímat pouze s tekutinami - nestimuluje se trávicí systém). • Vybírat si přípravky s vyváženým poměrem všech AK (v L-formě).

38. Poměr jednotlivých esenciálních AK • Esenciální AK musíme konzumovat ve správných dávkách. Jestliže vaše strava obsahuje 100% DD příjem AK s výjimkou 1, které je 50% příjem = poloviční proteosyntéza. • Pokud je jen jediné AK silný nedostatek, ohrožuje to celou proteosyntézu.

39. Plnohodnotné bílkoviny = Obsahují všechny nezbytné aminokyseliny ve správném vzájemném poměru a množství. = Poměr esenciálních a nees. AK > 0,7

40. Doporučované dávky AK(podle Colgana, M&F 6, 1989,str.82)

41. Optimální proporce jednotlivých AK v bílkovině

42. Zpracování bílkovin v trávicím traktu • Trávením v zažívacím traktu se bílkoviny z potravy hydrolyzují na krátké peptidy a aminokyseliny, které se vstřebávají a zužitkovávají tkáněmi. • Degradaci bílkovin a peptidů umožňují hydrolyticky účinné peptidázy, nazývané také proteázy nebo proteolytické enzymy. • Specifičnost proteáz není stejná. Podle místa působení peptidázy je rozdělujeme na endopeptidázy a exopeptidázy.

43. Endopeptidázy (pepsinogen, trypsinogen, chymotrypsinogen) štěpí polypeptidové řetězce na kratší řetězce peptidů. Jejich působením nevznikají volné aminokyseliny. • Exopeptidázy (karboxypeptidázy, aminopeptidázy, dipeptidázy) pokračují ve štěpení řetězců naštěpených endopeptidázami až na jednotlivé volné aminokyseliny. • Endopeptidázy i exopeptidázy jsou vytvářeny jako inaktivní proenzymy a musí být aktivovány (kyselým prostředím) na aktivní enzymy.

44. žaludek: • Kyselina chlorovodíková žaludeční šťávy aktivuje 3 pepsinogeny žaludečních žlázek na 8 různých pepsinů, které štěpí velké molekuly bílkovin (vznikají proteázy a peptony) • chymozin způsobuje srážení mléka, sraženina je trávena pepsinem tenké střevo: • enteropeptidázy – mění neúčinný trypsinogen a chymotrypsinogen na aktivní formu trypsin a chymotrypsin

45. + pankreas - trypsinogen, chymotrypsinogen, karboxypeptidáza, elastáza (trávení elastinu přítomného pouze v živočišných produktech), ribonukleáza, deoxyribonukleáza. • Trávicími pochody v žaludku, duodenu a tlustém střevě se přijaté bílkoviny štěpí na směs peptidů až dipeptidů s menším podílem volných aminokyselin. Dokončení trávení se odehrává v kartáčovém lemu sliznice tenkého střeva. V něm je přítomno několik finálních enzymů (např. aminopeptidázy, dipeptidázy, leucinaminopeptidáza).

46. Jednotlivé aminokyseliny se dostávají do enterocytu (umožněno přenašeči), z něj do portální žíly, a portálním oběhem do jater, menší podíl aminokyselin se dostane bezprostředně do oběhu (asi 23%). • V játrech probíhá přestavba aminokyselin - syntéza nových bílkovin a tvorba odpadní močoviny. • Výjimku tvoří rozvětvené aminokyseliny leucin, izoleucin a valin, které procházejí játry beze změny a využijí se ve svalech a mozku.

47. Aminokyseliny se do buněk tkání dostávají aktivními transportními mechanizmy, které aktivuje inzulín. tlusté střevo: • Zbytky bílkovin podléhají hnilobnému rozkladu. Asi 2 – 5% bílkovin se dostává do tlustého střeva v nestráveném stavu, a tedy se neresorbuje. • K urychlení trávení bílkovin napomáhá jejich předchozí tepelné zpracování.

48. Fyziologická potřeba bílkovin • Denní obrat bílkovin je poměrně vysoký - minimální nutný přísun kvalitního proteinu je kolem 0,5 g /kg tělesné hmotnosti/den za předpokladu velmi nízké fyzické zátěže. • Pro běžnou tělesnou aktivitu je zapotřebí asi 0,8 g /kg tělesné hmotnosti/den. • Nároky na přívod bílkovin ovlivňuje řada faktorů: stravitelnost potravin, rychlost syntézy bílkovin v těle, onemocnění, stres, léky…

49. Poměr živočišných a rostlinných bílkovin by měl být asi 1:1, optimálně 1:2. • Vegetariánský způsob stravování s eliminací masných výrobků lze považovat z hlediska proteinového metabolismu za postačující, za předpokladu příjmu kvalitních bílkovin mléka a vajec. • Na nedostatek bílkovin ve stravě je nejcitlivější vyvíjející se organizmus, tedy především děti a dospívající mládež (opožďování růstu, extrémně snížená tělesná hmotnost, extrémní snížení tuku v těle, svalová atrofie).

50. Jednotlivé orgány nejsou postihovány rovnoměrně, takže například: • srdce a mozek ztrácejí při dlouhodobém nedostatku bílkovin přibližně 3% ze své původní hmotnosti, • svaly 30%, • játra 55% • a slezina dokonce 70%.