Aminorūgščių struktūra ir svarba organizmui.
Aminorūgščių svarbą žmogaus organizmui pirmiausiai parodo tai, kad jos naudojamos baltymų sintezei, kurių metabolizmas užima svarbią vietą organizmo medžiagų apykaitos procesuose bei tarpininkauja tarp organizmo ir jį supančios aplinkos. Kai kada yra painiojamos aminorūgšties ir baltymo sąvokos, neva tai viena ir tas pats. Iš dalies tai taip ir ne. Viena pavienė aminorūgštis yra atskiras elementas, o baltymas yra junginys, sudarytas iš daug aminorūgščių.
Beveik kiekvienas žmogaus ir gyvūno kūno audinys turi baltyminių struktūrų (pvz., sausgyslės, raiščiai, kraujo hemoglobinas, kaulai ir t.t.). baltymai įeina į visus pagrindinius struktūrinius ląstelių, audinių ir kūno organų komponentus, atlieka fermentines funkcijas, dalyvauja medžiagų pernašose pro membranas ir t.t. Baltyminiai hormonai atlieka svarbų vaidmenį visų ląstelių sistemų darbo koordinacijoje.
Aminorūgštys tiesiogiai dalyvauja ne tik baltymų biosintezėje, bet ir sintezėje daugelyje kitų biologiškai aktyvių junginių, kurie reguliuoja medžiagų apykaitos procesus. Tokiems junginiams galime priskirti, pvz., kai kuriuos hormonus ar neuromediatorius. Baltymai teikia azotą visų azoto turinčių nebaltyminių junginių sintezėms, tame tarpe nukleotidams, hemo, kreatino ir kitoms medžiagoms.
Aminorūgščių katabolizmas gali pasitarnauti kaip energijos išteklius ATP sintezėje. Tokia aminorūgščių funkcija kaip energetinė, savo svarbą įgauna badaujant, esant kai kurioms patologinėms būsenoms (cukrinis diabetas ir kt.) ir maitinantis išskirtinai baltyminiu maistu. Būtent aminorūgščių apykaita gyvame organizme tarpininkauja cheminių virsmų įvairovėje.
Aminorūgštimis yra vadinamos organinės karboksirūgštys, kurių nors vienas angliavandenilinės grandinės vandenilio atomas pakeistas aminogrupe. Atsižvelgiant į NH2– grupės padėtį, yra skiriamos α-, β-, γ- aminorūgštys.
Gamtoje (iš gyvūnų, augalų, mikroorganizmų ir kitų gyvųjų organizmų) yra išskiriama apie 300 įvairių aminorūgščių. Žmogaus organizme yra apie 60 aminorūgščių ir jų darinių, 20 iš jų yra pagrindinės baltymus sudarančios aminorūgštys. Tos 20 aminorūgščių, iš kurių sintetinami baltymai, paprastai vadinamos standartinėmis. Tuo jos skiriasi nuo nestandartinių aminorūgščių, kurios susidaro modifikuojant į baltymo molekulę įjungtas aminorūgštis.
Aminorūgštis galima apibūdinti kaip trimatės struktūros, kurios erdvėje gali būti pasuktos į vieną ar kitą pusę. Šis posūkis nulemia biologinį aminorūgščių poveikį. Tai vadinamieji L- ir D- izomerai. Visos aminorūgštys, kurios įeina į baltymų sudėtį, yra L-α-aminorūgštys ir turi NH2– grupę, užimančią α-padėtį (išimtis yra prolinas, kuris neturi laisvos aminogrupės). α-aminorūgštys viena nuo kitos skiriasi savo šoniniais radikalais (R), kurie lemia jų fizikines ir chemines savybes. Taigi, aminorūgštys yra organinės medžiagos, turinčios karboksi- (-COOH) ir amino- grupes (-NH2).
Paveiksle (apačioje) pavaizduota bendroji aminorūgščių formulė:
Fiziologinėmis sąlygomis (pH apie 7.4) aminorūgščių amino- ir karboksigrupės yra jonizuotos formos, todėl bendroji L-α-aminorūgščių formulė atrodo taip:
Į baltymų sudėtį įeina ir keletas retai pasitaikančių aminorūgščių (pvz., hidroksiprolinas, hidroksilizinas, aminocitrinų rūgštis ir kt.). Jos yra tų pačių 20-ties aminorūgščių dariniai. Žmogaus organizmo ląstelėse yra aminorūgščių, kurios baltymuose neaptinkamos, bet yra labai svarbios medžiagų apykaitai.
Laisvų aminorūgščių atsargos organizme apytiksliai sudaro apie 35 g. Laisvųjų aminorūgščių kiekis kraujyje vidutiniškai lygi 35-65 mg/dl. Didžioji dalis aminorūgščių įeina į baltymų sudėtį, kurių kiekis suaugusio ir normalios kūno sudėties žmogaus organizme apytiksliai sudaro 15 kg.
Laisvųjų aminorūgščių ląstelėse šaltiniai – maisto baltymai, aminorūgštys susidariusios skaidant audinių baltymus ir aminorūgščių sintezė iš angliavandenių. Daugelis ląstelių, išskyrus specialios paskirties (pvz., eritrocitai), naudoja aminorūgštis baltymų sintezei, nors jos taipogi naudojamos ir daugeliui kitų medžiagų sintezėms – membranų fosfolipidų, hemo, nukleotidams ir kt.
Tam tikros, specialios, saugojimo aminorūgščių formos organizme, panašios kaip gliukozės (glikogeno pavidale) arba riebalinių rūgščių (trigliceridų pavidalu), nėra. Dėl to, aminorūgščių atsargomis gali būti visi funkcionalūs ir struktūriniai audinių baltymai, pagrinde tai yra raumenų baltymai. Taip yra vien dėl to, kad jų daugiau nei visų kitų likusių audinių.
Žmogaus organizme per parą suskaidoma iki aminorūgščių apie 250-400 g baltymų, maždaug toks pat kiekis yra ir sintetinamas. Dėl to, katabolizmo sąlygose bei aminorūgštis naudojant kitų medžiagų sintezei, audinių baltymai negali papildyti aminorūgščių išeikvojimo. Pirminiais aminorūgščių šaltiniais negali pasitarnauti ir angliavandeniai, kadangi iš jų sintetinama tik daugumos aminorūgščių molekulės anglies dalis, o aminogrupė atkeliauja nuo kitų aminorūgščių. Tokiu būdu, organizmo pagrindiniai aminorūgščių šaltiniai yra maisto baltymai.
Organizmas baltymų su maistu turi gauti kasdien. Pirmiausiai baltymai yra suskaidomi (hidrolizuojami) iki aminorūgščių ir tik tada šie „statybiniai blokai” naudojami, pvz., baltyminių junginių atstatymui arba raumenų baltymų sintezei. Taigi, aminorūgštys yra tie statybiniai blokeliai iš kurių statomos raumenų skaidulos (žinoma ir ne tik jos). Organizmas naudoja jas savo augimui, atsistatymui, stiprinimui ir įvairių hormonų, antikūnų ir fermentų gamybai ir pan.. Jei baltymų suvartojama per daug, jie gali būti panaudojami kaip energijos šaltinis, šalinami kaip azoto junginiai (šlapalas) per inkstus arba atidedami organizme kaip riebalai. Per didelis suvartojamų baltymų kiekis yra rimta apkrova kepenims ir inkstams (kas nėra gerai). Taigi – baltymai patekę į organizmą yra suvirškinami ir suskaidomi į aminorūgštis, tik taip organizmas gali baltymus pasisavinti.
Manoma (t. y. galutinio įrodymo tam dar nėra), kad baltymų sintezė prasideda signalu ar grandinine reakcija (pvz., mityba, mechaninis dirgiklis, hormonas), kuri sužadina geno atsaką ir taip užsukamas augimo procesas. Sintezę veikia daugelis biologiškai aktyvių medžiagų – insulinas, testosteronas, augimo hormonas, kortizolis ir kt. Vyriškas hormonas testosteronas turi galingą poveikį baltymų sintezei, net ir be jėgos pratimų. Šio hormono paskyrimas padidina kūno masę, o treniruotės šį efektą tik stiprina. Reikia žinot, kad aktyvūs jėgos pratimai didina testosterono koncentraciją kraujo plazmoje. Bet maksimalūs, ribiniai krūviai gali taipogi privesti prie persitempimo ir persitreniravimo, o tada testosterono koncentracija kraujo plazmoje mažėja. Tuomet padidėja kortizolo koncentracija ir tai organizmui sukuria nepalankias antikatabolines sąlygas. Besaikis baltyminio maisto vartojimas taipogi neigiamai veikia testosterono kiekį kraujyje.
Insulinas taip pat veikia raumenų baltymų sintezę. Insulino kiekio padidėjimas kraujo plazmoje nulemia hipoaminoacidemiją (aminorūgščių kiekio sumažėjimas) ir kartu slopina baltymų sintezę, todėl teigiamam stimuliaciniam efektui reikalingas aminorūgščių perteklius. Remiantis šiais duomenimis reiktų atkreipti dėmesį į tai, kokios medžiagos (angliavandeniai, aminorūgštys ir pan.) ir kokiu laiku vartojamos ankstyvajame atsistatymo periode po fizinių krūvių.
Azoto pusiausvyra.
Aminorūgštys (laisvosios ir esančios baltymų sudėtyje) turi beveik 95 % viso organizmo azoto, todėl būtent jos palaiko organizmo azoto balansą. Azoto pusiausvyra nustatinėjama norint palyginti azoto kiekį patenkantį į organizmą ir pasišalinantį iš jo. Azoto pusiausvyra yra svarbus aminorūgščių ir baltymų apykaitos metabolizmo rodiklis. Per parą aminorūgščių apykaitos metu netenkama apie 5-7 g azoto (azotas sudaro 16% baltymų masės). 83% viso organizmo azoto yra įjungiama į karbamidą, 7% – į amonio jonus, 10% – į šlapimo rūgštį ir kreatiną. Apie 95% karbamido ir didžioji dalis azotinių produktų išsiskiria su šlapimu. 1-2 g azoto iš nesuvirškintų baltymų išsiskiria su išmatomis. Taigi, azoto netenkama su šlapimu, išmatomis, seilėmis, prakaitu, pleiskanojant odai, su plaukais ir nagais.
Suaugusio žmogaus organizmui per parą reikia apie 85 g baltymų arba atitinkamo aminorūgščių kiekio. Azoto poreikis labai padidėja kūdikiams ir vaikams, taip pat nėštumo, laktacijos metu, gyjant žaizdoms, sveikstant po ilgos ligos, esant padidėjusiam fiziniam aktyvumui.
Azoto balansas – skirtumas tarp azoto kiekio patenkančio su maistu ir azoto kiekio, kuris išsiskiria (pvz., šlapalo ir amonio druskų pavidalu).
Jeigu patenkančio azoto kiekis lygus išsiskiriančio kiekiui, tai nusistovi azotinė pusiausvyra. Tokia būsena būna sveikiems žmonėms esant normaliai mitybai. Pas augančių vaikų, nėščių moterų, taipogi pas ligonių, sveikstančių po sunkių ligų, sunkumų kilnotojų, azotinis balansas gali būti teigiamas (azoto patenka, t. y. gaunama daugiau negu išskiriama). Tada organizmo baltymų kiekis didėja ir yra susijęs su maisto baltymų padidėjusiu poreikiu.
Neigiamas azotinis balansas (išskiriama/pašalinama daugiau nei patenkama) pasitaiko senstant, badaujant ir sunkių ligų metu (pvz., sergant vėžio formomis, infekcinėmis ligomis, po nudegimų). Esant be baltyminei dietai azotinis balansas tampa neigiamas. Laikantis tokios dietos, jau pirmos savaitės bėgyje yra pastebimas išskiriamo azoto kiekio didėjimo sustojimas ir jis stabilizuojasi maždaug ties 4 g per parą riba. Toks azoto kiekis randasi 25 gramuose baltymų. Vadinasi, esant baltyminiam badui per parą organizme yra išnaudojama apie 25 g nuosavų audinių baltymų.
Minimalus baltymų kiekis maiste, kuris yra reikalingas palaikyti azotinę pusiausvyrą, atitinka 30-50 g per parą, o esant vidutiniai fizinei apkrovai optimalus kiekis sudaro ~100-120 g per parą. Beje, azoto pusiausvyra priklauso ir nuo tam tikrų hormonų padidėjusios ekskrecijos, pvz., streso hormonai kortizolis ir adrenalinas aktyvina baltymų skilimą ir skatina laisvųjų aminorūgščių panaudojimą gliukoneogenezės procesui kepenyse.
Baltymų vertė.
Baltymo maistinė vertė priklauso nuo jo aminorūgščių sudėties ir galėjimo jį pasisavinti organizme. Baltymai labai skiriasi aminorūgščių sudėtimi. Kai kurie iš jų turi aminorūgščių pilną komplektą ir optimaliausią jų santykį, o kiti neturi vienos ar kelių nepakeičiamųjų aminorūgščių. Augaliniai baltymai, ypač grūdiniai, nėra pilnai suvirškinami, kadangi turi tam tikrą apvalkalą iš celiuliozės ir kitų polisacharidų, kurie nesihidrolizuoja maistiniais fermentais.
Kai kurie baltymai pagal aminorūgščių sudėtį yra labai artimi žmogaus kūno baltymams, bet jie nėra naudojami kaip maistiniai, kadangi turi fibrilinę struktūrą, mažai tirpūs ir nėra skaidomi virškinimo fermentais. Tokiems baltymams priklauso plaukų, kailio, plunksnų ir kitokie baltymai.
Jei baltymas turi visas nepakeičiamąsias aminorūgštis reikiamais kiekiais ir lengvai virškinamas proteazėmis (tam tikros rūšies fermentai), tai tokio baltymo biologinė vertė sąlyginai laikoma 100 ir jis laikomas pilnavertis. Tokiems yra priskiriami kiaušinio ir pieno baltymai. Jautienos mėsos baltymai turi biologinę vertę 98.
Augaliniai baltymai pagal biologinę vertę nusileidžia gyvuliniams, kadangi sunkiau virškinami ir stokoja lizino, metionino ir triptofano. Bet, tam tikromis augalinių baltymų kombinacijomis, organizmą galima aprūpinti pilnu ir subalansuotu aminorūgščių mišiniu. Pvz., kukurūzai (biologinė vertė – 36) turi mažai lizino, bet daug triptofano, o pupelėse gausu lizino, bet mažai triptofano. Kiekvienas iš šių baltymų atskirai yra nepilnavertis, bet maistas pagamintas kartu iš kukurūzų ir pupelių turi reikiamą žmogui nepakeičiamųjų aminorūgščių kiekį.
Baltymų normos mityboje.
Azotinio balanso palaikymui užtenka per parą suvartoti 30-50 g baltymų. Deja, toks kiekis nepakankamas žmogaus darbingumo ir sveikatos tinkamam palaikymui. Suaugusio ir vaiko mitybos baltymų normos nustatymui reikia atsižvelgti į klimato sąlygas, profesiją, darbo ir daugelį kitokių faktorių. Suaugęs žmogus, esant vidutinei fizinei apkrovai, turi per parą gauti apie 100-120 g baltymų. Dirbant fiziškai sunkų darbą ši norma padidėja iki 130-150 g. Vaikams iki 12 metų užtenka 50-70 g baltymų per parą. Prie to turima omenyje, kad maiste yra įvairūs gyvulinės ir augalinės kilmės baltymai.
Reikalingas minimalus paros nepakeičiamųjų aminorūgščių kiekis žmogui:
| Aminorūgštys | Poreikis per parą (g) | Poreikis mg/kg kūno masės |
|---|---|---|
| argininas | 1.8 | suaugusiam nebūtinas |
| histidinas | 0.7 | suaugusiam nebūtinas |
| izoleucinas | 0.84 | 10 |
| leucinas | 1.12 | 14 |
| lizinas | 0.84 | 12 |
| metioninas ir cisteinas | 0.70 | 13 |
| fenilalaninas ir tirozinas | 1.12 | 14 |
| treoninas | 0.56 | 7 |
| triptofanas | 0.21 | 3.5 |
| valinas | 0.98 | 10 |
Aminorūgščių sudėtis maisto baltymuose (g/100g baltymo):
| Aminorūgštis | PSAO skalė | kiaušinio baltymas* | kazeinas | išrūgų baltym. | sojos baltym. | ryžių baltym. | žuvies baltym. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Izoleucinas | 4.0 | 5.5 | 6.1 | 6.2 | 4.9 | 4.4 | 4.5 |
| Leucinas | 7.0 | 9.9 | 9.2 | 12.3 | 8.2 | 8.6 | 8.6 |
| Lizinas | 5.5 | 7.9 | 8.2 | 9.1 | 6.3 | 3.8 | 9.3 |
| Metioninas Cistinas | 3.5 | 6.5 | 3.14 | 5.7 | 2.6 | 3.8 | 5.1 |
| Fenilalaninas Tirozinas | 6.0 | 11.1 | 11.3 | 8.2 | 9.0 | 8.6 | 8.2 |
| Treoninas | 4.0 | 5.8 | 4.9 | 5.2 | 3.8 | 3.5 | 4.5 |
| Triptofanas | 1.0 | 1.7 | 1.7 | 2.2 | 1.3 | 1.4 | 1.1 |
| Valinas | 5.0 | 7.7 | 7.2 | 5.7 | 5.0 | 6.1 | 5.0 |
(* visas kiaušinio baltymas)
Baltymų biologinė vertė:
| Maisto baltymo pavadinimas | Biologinė vertė | Suvartojimas % | Virškinamumas % | Efektyvumo koeficientas |
|---|---|---|---|---|
| Pieno išrūgų baltymai | 104 | 95 | 98 | 3.5 |
| Vištos kiaušinio baltymas | 100 | 97 | 100 | 3.9 |
| Kiaušinio albuminas | 88 | 95 | 95 | 3.4 |
| Kazeinas + išrūgų baltymai | 85 | 82 | 96 | 3.1 |
| Kazeinas | 77 | 70 | 87 | 2.5 |
| Sojos baltymai | 74 | 61 | 83 | 2.3 |
| Ryžių baltymai | 59 | 57 | 89 | 2.2 |
Baltyminis nepakankamumas.
Yra žinoma, kad net ilgalaikis riebalų arba angliavandenių nebuvimas žmogaus mitybos racione nesukelia sunkių sveikatos sutrikimų. Bet mityba be baltymų (ypač ilgalaikė) sukelia rimtus apykaitos sutrikimus ir neišvengiamai pasibaigia organizmo žūtimi. Netgi vienos nepakeičiamosios aminorūgšties nebuvimas mitybos racione veda prie to, kad kitos aminorūgštys bus pasisavintos nepilnai ir atsiras neigiamas azotinis balansas, išsekimas, augimo sustojimas, sutrinka nervinės sistemos funkcija.
Žiurkėms, kurias maitino baltymais, neturinčios tam tikros aminorūgšties, pasireiškė konkretus vienos aminorūgšties nepakankamumas. Nesant cisteino atsirado ūmi kepenų nekrozė, histidino – katarakta, metionino trūkumas sukėlė anemiją, nutukimą ir kepenų cirozę, nuplikimą ir hemoragiją inkstuose. Lizino nebuvimas racione jaunoms žiurkėms sukeldavo anemiją ir netikėtą mirtį (šis sindromas nepasireiškė suaugusiems gyvūnams).
Tokie sveikatos sutrikimai pastebimi ne tik tiriamoms laboratorijoje žiurkėms. Vaikams, augantiems Centrinėje Afrikoje, mitybos racione negaunantiems gyvulinių baltymų, išsivysto panašūs sutrikimai. Jų mityboje vyrauja vien augalinis maistas – bananai, soros ir dažniausiai kukurūzai. Tokiems vaikams pastebimas augimo problemos, anemija, kasos atrofija, kepenų ir inkstų sutrikimai, padidėja mirtingumas. Netgi jeigu vaikai ir išgyvena, ilgalaikis baltymų stygius sukelia negrįžtamus ne tik fiziologinių funkcijų sutrikimus, bet ir sumenkina protines galimybes. Ir tai yra paminėti ne visi galimi sutrikimai. Kadangi tokių vaikų vyraujantis maisto produktas yra kukurūzai, viso šito išvengti arba netgi pataisyti jau esamą padėti galima įtraukiant į mitybą gyvulinius baltymus, kitas galimas problemos sprendimas yra papildomai į maistą dėti lizino.
Aminorūgščių šaltiniai ir jų vartojimas.
Yra nustatyta, kad 2/3 bendro organizmo aminorūgščių kiekio sudaro endogeninės aminorūgštys ir tik 1/3 – egzogeninės. Tokiems aminorūgščių šaltiniams ląstelėje yra priskiriamos laisvosios aminorūgštys, aktyvios pernašos būdu patekusios iš žarnyno į kraują (jų yra nedaug – apie 20-30 mg/dl). Taipogi, vieno iš pagrindinio aminorūgščių susidarymo būdu, kai jos susidaro skaidant audinių baltymus fermentais (lizosomų) ir pakeičiamosios aminorūgštys, kurios sintetinamos organizme (peraminimo reakcijos).
Organizme aminorūgštys gana plačiai naudojamos įvairioms reikmėms:
baltymų ir peptidų biosintezei (žmogaus organizmas per parą susintetina 250-400 g baltymų), pvz., struktūriniai ląstelių baltymai, fermentai, peptidiniai hormonai ir kt;
nebaltyminių azoto turinčių junginių sintezei, pvz., purinų, pirimidinų, porfirinų, kreatino, kofermentų ir kt.;
aminorūgštys yra energetiniai substratai – iš maisto baltymų aminorūgščių katabolizmo metu susidaro apie 4.1 kcal/g.
Labai svarbu suprasti, kad aminorūgštys, kurios nesunaudojamos baltymų ar kitų azotą turinčių junginių sintezei, organizme nesikaupia ir jų atsargų nesusidaro. Kepenyse aminorūgštys netenka savo NH2 grupės (t. y. azoto, yra deamininamos), o perteklinių aminorūgščių α-aminogrupės paprastai įeina į karbamido sintezę ir pašalinama su šlapimu. Baltymus organizmas pasisavina visiškai (100%) tik tuomet, kai jų su maistu gaunamas optimalus kiekis – ~85 g/per parą. Aminorūgščių apykaita yra glaudžiai susijusi su azoto apykaita ir faktiškai jų apykaita ir yra azoto apykaita.
Nepakeičiamųjų aminorūgščių santykis su kitomis aminorūgštimis lemia baltymo kokybę. Kaip jau žinome, nepakeičiamosios aminorūgštys yra tos, kurių organizmas nesintetina, jų reikia gauti su maistu. Kuo tokių aminorūgščių kiekis didesnis, tuo baltymo kokybė yra aukštesnė. Paprastai baltymų kokybės, t.y. aminorūgščių sudėtis lyginama su standartinio baltymo (kiaušinio baltymo arba laktoalbumino – kazeino) aminorūgščių sudėtimi. Taigi kiek pasikartosime – kokybiškiausi baltymai yra gyvulinės kilmės maisto produktuose, o augaliniai baltymai dažniausiai neturi reikiamo optimalaus aminorūgščių kiekio.
Aminorūgščių apykaita.
Beveik pusė žmogaus organizmo baltymų yra sukaupta raumenyse, tačiau aminorūgščių katabolizmo fermentų daugiausiai yra kepenyse. Po valgio didžioji dalis aminorūgščių patenka į kepenis, nors žinoma, kad pakankamai didelė dalis glutamino ir glutamato skyla žarnyno gleivinės ląstelėse. Vienos aminorūgštys vartojamos plazmos baltymų sintezei, kitos skaidomos atsipalaiduojant amoniakui.
Šakotos grandinės aminorūgščių (valino, leucino, izoleucino) apykaita kepenyse vyksta silpnai, todėl jų daugiausiai patenka į periferinius audinius ir organus, ten vyksta šių aminorūgščių peramininimas. Šakotos grandinės aminorūgštys sudaro apie 60 % visų aminorūgščių, patekusių iš žarnyno į bendrą kraujotaką, netgi ir tuo atveju, kai maisto baltymuose jos sudaro tik 20 %.
Pirmiausiai jas pasisavina raumenys, jos sudaro apie 50 % visų į raumenis patekusių aminorūgščių, bet po valgio praėjus 2-3 valandoms šios aminorūgštys periferiniuose audiniuose jau sudaro 90-100 %.
Manoma, kad šakotosios grandinės aminorūgštys, esančios raumenyse, yra pagrindiniai aminogrupių donorai. Pertraukose tarp valgio, šakotos grandinės aminorūgštys yra pagrindinis smegenų energijos šaltinis. Glutamino daugiausiai suvartoja inkstai ir žarnynas.
Po valgio (žr.pav.) visų aminorūgščių, išskyrus valiną, leuciną ir izoleuciną, metabolizmas vyksta pagrinde kepenyse. Absorbciniu periodu pagrindiniu laisvųjų aminorūgščių tiekimo šaltiniu yra žarnynas. Didžiąją dali tiekiamų aminorūgščių sudaro aminorūgštys su išsišakojusią grandine, kurios iš kraujotakos yra gabenamos į smegenų ir raumenų ląsteles.
Po rezorbcijos (žr.pav.) raumenys yra kraujo plazmos aminorūgščių šaltinis. Kiekybiškai svarbiausios yra alaninas ir glutaminas. Tokiu periodu laisvosios aminorūgštys pagrinde yra tiekiamos iš raumeninio audinio, kuriuose sustiprėja baltymų katabolizmas. Šios aminorūgštys yra naudojamos gliukoneogenezės procesuose kepenyse.
Aminorūgščių apykaitos genetiniai sutrikimai. Žmogui daug ligų sukelia įgimti genetiniai sutrikimai, kurie yra susiję su aminorūgščių apykaitos sutrikimais. Juos gali nulemti visiškas ar dalinis fermentų aktyvumo sumažėjimas, baltymų sintezės slopinimas ar mutantinių baltymų sintezė. Pakitus medžiagų apykaitai, sutrinka organizmo funkcijos, nervų sistemos vystymasis, nustatomas protinis atsilikimas ar net mirtis. Sutrikus aminorūgščių katabolizmui pradeda stigti biologiškai svarbių metabolitų ar kaupiasi šalutiniai produktai. Lentelėje nurodyti keletas genetinių aminorūgščių apykaitos sutrikimų.
| Sutrikimas | Sutrikęs procesas. | Sutrikusi fermento veikla. | Klinikiniai požymiai. |
| Albinizmas | Melanino sintezė iš tirozino | Tirozino hidroksilazė | Depigmentacija, balti plaukai |
| Alkaptonurija | Tirozino skaidymas | Homogentizato dioksigenazė | Juodasis pigmentas šlapime |
| Argininemija | Karbamido sintezė | Arginazė | Protinis atsilikimas |
| Homocistinurija | Metionino skaidymas | Cistationino β-sintazė | Protinis atsilikimas, osteoporozė |
| Klevų sirupo liga | Izoleucino, leucino ir valino skaidymas | Šakotųjų grandinių αketonorūgščių dehidrogenazė | Protinis atsilikimas, traukuliai, vėmimas, ankstyva mirtis |
| Fenilketonurija | Fenilalanino virtimas tirozinu | Fenilalanino hidroksilazė | Protinis atsilikimas |
Aminorūgštys sporte.
Kiek reikia ir ar reikia baltymų papildų ištvermės sporto šakose, turi būt sprendžiama individualiai, įvertinant treniruočių intensyvumą, jų apimtį, sportininko lytį, amžių, sportinį stažą, mitybos įpročius, bendrą suvartojamos su maistu energijos bei angliavandenių kiekį, kūno masės svorį ir jo sudėties (riebalų ir raumenų) santykį ir pan. Jėgos sporto šakose, kur dėl krūvio ypatumų spartėja aminorūgščių oksidacija, fizinės jėgos pasipriešinimo pobūdžio krūvis sukelia vėlesnę raumenų hipertrofiją ir kartu papildomą baltymų sintezę. Šiam anaboliniam procesui reikia papildomo aminorūgščių kiekio. Nors reikia pažymėti, kad didžioji dalis papildomo baltymų kiekio yra reikalinga ne naujų raumeninių skaidulų sintezei, bet procesams, vykstantiems treniruotės metu ir tuoj po jos, palaikyti.
Aktyviai sportuojant, baltymų suvartojimas yra galimas iki 3 g kiekvienam kūno masės kilogramui, normos ribos nuo 1,8 iki 2,4 g/1kg kūno masės. Bet reikia atminti, jeigu šių baltymų kiekio organizmas nepasisavins, atsiras daug pašalinių azoto apykaitos produktų, kurie gali stipriai apsunkinti medžiagų apykaitą. Kita problema, dėl tų pačių suvartojamų didelių baltymų kiekių, kurių beje organizmas gali taip ir nepasisavinti, yra baltymų kaina. Baltyminis maistas palyginus kainuoja daugiau už bet kurį kitą, todėl neracionalus jų vartojimas greit palengvina piniginę, o nauda ne per didžiausia.
Bet kaip ten bebūtų, kokiais tik būdais besistengtumėte subalansuoti jų reikiamą kiekį, aminorūgščių svarba yra didelė ir nenuginčijama. Aminorūgščių šioks toks perteklius mitybos racione yra geresnis pasirinkimas nei jų trūkumas. Aminorūgštys dalyvauja visuose svarbiausiuose procesuose vykstančių organizme, nuo jų priklauso ne tik jėgos didėjimas ir raumenų masė, bet ir fizinis bei psichinis atsigavimas po treniruotės, poodinis riebalinio audinio katabolizmas.
Daugelis aminorūgščių žmogaus organizme sintetinamos savarankiškai iš suvalgomo maisto, o štai kitos priskiriamos prie nepakeičiamųjų. Jos žmogaus organizme nesintetinamos ir norint jas gauti reikia valgyti baltyminį maistą (mėsa, pienas, kiaušiniai ir t.t.). Taigi, jei viskas taip paprasta, kodėl daugelis papildo įprastą maisto racioną dar ir maisto papildais? Tam, ko gero, įtakos turi žmogaus organizmo sugebėjimas pasisavinti organines medžiagas. Pavyzdžiui, suvalgius gabalą jautienos aminorūgščių į organizmą pateks tik po 1,5-2 val., o išgėrus laisvos formos aminorūgščių – jos medžiagų apykaitoje jau dalyvaus po 14-30 min. Tai ypač aktualu po treniruotės, jas vartojant kartu su angliavandeniais, tada žymiai padidėja glikogeno kaupimas (t. y. energetinių šaltinių atstatymas), o kraujas greit prisisotina baltymų molekulių. Valgant mėsą, pasisavinimas bus pavėluotas.
Sunkios treniruotės metu organizmui reikia daug energijos, o ieškant energetinio šaltinio gali būti ardomas raumenų audinys (katabolizmas). Skausmai ir raumenų traukuliai, tai tik dalis proceso, kuris vadinamas gliukoneogeneze – gliukozės gamyba iš ne angliavandenių šaltinių. Viena svarbiausių šio proceso dalių yra gliukozės alaninis ciklas: aminorūgštys su išsišakojusiomis šoninėmis grandinėmis atsiskiria nuo raumenų audinio, dalis jų perdirbama į aminorūgštį alaniną, kuri perkeliama į kepenis ir ten virsta gliukoze.
Baltymų sintezės procesas nuolat vyksta organizme. Tuo momentu, kai pritrūksta bent vienos nepakeičiamosios aminorūgšties, baltymų susidarymas pristabdomas arba net visai sustoja. Nepakeičiamųjų aminorūgščių nebūvimas ar nepakankamumas ves prie augimo sustojimo, masės kritimo ir medžiagų apykaitos sutrikimo.
Aminorūgštys laisvoje formoje – tai tos aminorūgštys, kurias dažniausiai matome sporto papildų parduotuvėje. Jos jau perdirbtos ir suskaidytos sintetiniu būdu. Pasitaiko tokių ekspertų, kurie teigia, kad laisvos formos aminorūgštys yra ne pats geriausias būdas gauti baltymus, kurie reikalingi raumens audinio statybai ir kūno palaikymui sveikame stovyje. Vis dėlto, tam tikromis aplinkybėmis šios aminorūgštys ne tik gali būti, bet ir yra naudingos. Sakykime, norint pasiekti vadinamąjį „specifinį poveikį”, pvz., tam tikrų aminorūgščių, tokių kaip triptofanas ir tirozinas, turi tiesioginį poveikį neurotransmiteriams. Arba vartojant aminorūgštis laisvoje formoje, tokias kaip glutaminas ir argininas, skatinamas (nors ir nežymiai, bet vis dėlto) augimo hormono išsiskyrimo padidėjimas ir kt.
Laisvųjų aminorūgščių vertybė yra ta, jog jos neturėdamos daugiagrandžio cheminio ryšio tarp molekulių (pvz., kaip baltymai) greitai patenka iš skrandžio į plonąją žarną ir iškart į kraują. Aminorūgštys (esančios baltymuose), kurias gauname su maistu, po įsisiurbimo į kraują iš pradžių patenka į kepenis, ten baltymai skaidomi ir beveik visai perdirbami, na o jei vartojama laisvas aminorūgštis (kapsulės, milteliai ir pan.), tai kepenims nebereikės dėl jų itin vargti ir organizmas jas persiųs ten kur jos reikalingesnės, pvz., į atleto raumenis.
Rinkoje pagrinde egzistuoja trys rūšys aminorūgščių papildų:
1)BCAA (Branched Chain Amino Acid) – aminorūgštys su išsišakojusiomis šoninėmis grandimis. Šios aminorūgštys yra svarbiausias raumenų baltymų komponentas. Raumens audinio struktūroje BCAA sudaro iki 42% bendro nepakeičiamųjų aminorūgščių kiekio. Būtent jos stabdo raumenų nykimą, kuris atsiranda intensyvios treniruotės metu, vaidina pirmutinį vaidmenį baltymų apykaitoje, bei yra svarbios kai reikia aprūpinti raumenis energija.
Intensyvios fizinės apkrovos metu, energijos šaltiniu kepenyse ir raumenyse tarnauja esantis glikogenas, kurio atsargos pakankamai greit išnaudojamos. Po to organizmas ima deginti laisvas aminorūgštis (pirmoj vietoj paliečiamos su išsišakojusiomis grandinėmis), tuo pat metu organizmas patiria stiprų katabolinį poveikį, dėl to vyksta ne augimas, o raumenų nykimas. Kaip nekeista, bet treniruotės metu dar nei vienas atletas nėra priaugę nei vieno gramo raumenų. Raumenys, gavusios sukrėtimą ima augti vėliau, poilsio metu, tuomet aminorūgštys su išsišakojusiomis grandinėmis ypač reikalingos.
BCAA tai trys aminorūgštys – izoleucinas, leucinas ir valinas – jos yra nepakeičiamosios aminorūgštys, t.y. mūsų organizmas negali jų sintetinti ir jos turi būt tiekiamos tik iš išorės (maistas arba papildai). BCAA gali būti naudojamos raumenimis ir kaip energijos šaltinis, tačiau toks jų naudojimas yra nepaprastai nepraktiškas. Štai kodėl vartojant BCAA reikia vartoti pakankamą kiekį paprastų angliavandenių. Taigi BCAA vartojimas per treniruotę apsaugo nuo raumenų audinio irimo, nes organizmas geriau aprūpinamas energija.
2) Kompleksinės aminorūgštys – tai produktai, kuriuose yra pilnai subalansuotų aminorūgščių rinkinys raumens baltyminių struktūrų gamybai. Panašūs produktai savyje turi tiek pakeičiamųjų, tiek nepakaičiamųjų aminorūgščių įvairiais kiekiais.
3) Atskiros (pavienės) aminorūgštys – dėl siauros specializacijos šios aminorūgštys ne taip paplitusios, kaip kompleksinės. Kiekviena atskira aminorūgštis turi tam tikrų savybių, apie kurių veiksmingumą arba tik kaip tokią manomą teoriją galimą pasidomėti straipsnyje žemiau – aminorūgščių charakteristikose.
Papildomai aminorūgštis vartoti dažniausiai patartina aktyviai sportuojantiems, arba žmonėms, kurių maitinimosi racionas yra nepilnavertis, apribotas, pvz., tam tikros dietos ir t.t. Sportininkams reiktų rinktis aukštos kokybės ir labiau biologiškai aktyvias aminorūgštis, pvz., aminorūgštis su išsišakojusiomis šoninėmis grandinėmis.
Kompleksinės aminorūgštys dažniausiai reikalingos kaip baltymo, gaunamo vartojant paprastą maistą priedas. Proteino mišiniai, kuriuose yra laisvųjų aminorūgščių, skatina geresnį gaunamų su maistu baltymų pasisavinimą, vartojama norint padidinti masę ir jėgą. Žinoma jos pravers ir greitesniam atsistatymui ar papildomai padidinti gaunamų dienos baltymų kiekį. Na, o siekiant dar geresnių rezultatų vartotina ir atskiras aminorūgštis. Aminorūgštys vartotina su vitaminu B6 ir kitais B grupės vitaminais, kurie būtini baltymų pasisavinimui ir sintezei. Dažnai šių ar kitokių vitaminų jau ir taip būna įdėta į baltymų ar aminorūgščių papildus.
Žinoma visada atsiras ir kitaip mąstanti grupė, kuri teigs, kad papildomas aminorūgščių vartojimas yra per daug perdėtas dalykas ir labiau reiktų kreipti dėmesį į paprastą subalansuotą mitybą. Tokios mintys taipogi turi teisę egzistuoti. Tik nereikia pamiršti, kad moksliniame lygmenyje yra nustatyta, jog aminorūgštys yra itin svarbios raumens atsistatymui po treniruotės, išlaikyti raumenis svorio metimo arba „džiovinimosi” ciklo metu, taipogi žinoma jos svarbios ir raumens auginimo metu. Auginant raumenis ypatingą vietą užimą jau minėtosios BCAA. Raumeninis audinys apie 35% sudarytas iš jų.
Netgi vidutinio intensyvumo pratimai skatina 80 % visų laisvųjų aminorūgščių išeikvojimą organizme, o tai tik pabrėžia, kad aminorūgštys yra svarbios ir jei jos papildomai dar yra gaunamos iš kokybiškų papildų, tai tik į naudą greitesniam atsistatymui ir tolimesniam raumenų augimui. Žinoma, aminorūgštis gauti primygtinai tik iš sportinių maisto papildų nėra gyvybiškai svarbu. Čia jų didesnė svarba labiau pabrėžiama kaip pirmas priėmimas iš kart po treniruotės ir atsistatymo po treniruotės periodu.
Aminorūgščių vartojimas papildų pavidalu nėra taisyklė, jei reikiamą aminorūgščių kiekį gausite tik valgydami paprastą normalų baltyminį maistą, jūs vis tiek po truputį judėsite pirmyn (žinoma jei viską darote tinkamai). Na, bet jei prie viso to vis dėlto dar pridėsite ir papildomus aminorūgščių priėmimus, tai procesas užsisuks tik greitesne linkme. Procesas žinoma bus greitesnis, tik nereikia tikėtis super greito. Padėtį stenkitės matyti realiai, netgi pačios geriausios aminorūgštys, pvz., po kelių savaičių vartojimo, negalės iš jūsų padaryti aukšto lygio atleto.
Taigi, aminorūgštys yra labai svarbios ir naudingos sporte, čia nekyla jokių abejonių, bet, reikia atminti, kad baltymai susideda iš tų pačių aminorūgščių. Būtent baltymai užpildo žmogaus poreikį visomis aminorūgštimis. Laisvosios aminorūgštys, kaip sportinis papildas, nuo baltymų skiriasi tik daug greitesniu pasisavinimu. Tokia savybė reikalinga treniruotės metu ir iš kart po jos, taipogi ryte.
Žinoma aminorūgštys gali pasitarnauti metant svorį, kadangi jų kaloringumas yra mažas ir tuo pačiu gerai lėtina katabolizmą, mažina apetitą ir išsaugo raumenis. Aminorūgščių pagrindinis trūkumas yra didelė jų kaina, lyginant su nedidelėmis pakuotėmis. Jei sportininkas neturi problemų su finansais, tai jis gali, pvz., per parą vartoti 4 kartus po 10 g aukštos kokybės aminorūgščių ir jei jis viską kitką (turima omenyje tinkamai treniruojasi, ilsisi, maitinasi ir pan.) daro tinkamai, tai pasieks gerų rezultatų.
Iš kitos pusės, galima 4 kartus dienoje vartoti po 20 g pakankamai kokybiško proteino (tai žinoma gali būti netgi ne tik proteinas papildų formoje, o tiesiog geras pilnavertis baltyminis maistas) ir siekiant didinti raumeninę masę pasieksite praktiškai tokius pat rezultatus, bet be viso to, dar sutaupysite 80 % aminorūgštims išleidžiamų pinigų.
Darant išvadą galima pasakyti – kompleksinės aminorūgštys lyginant, pvz., su išrūgų proteinu, turi mažai pranašumų, o nuo proteino hidrolizato išvis atsilieka, o kainos atžvilgiu jos kainuoja daugiau.
Tiek auginant raumeninę masę, tiek metant svorį reiktų pirmenybę atiduoti kokybiškam proteinui ir BCAA aminorūgštims. Auginant raumeninę masę aminorūgštis labiau tikslinga vartoti tik prieš ir po treniruotės, taipogi ryte, kadangi šiais momentais svarbus aminorūgščių greitas pasisavinamumas. Kitu laikotarpiu protingiau būtų vartoti proteiną, o jei yra išrūgų hidrolizatas (jis beje taipogi brangokas, kadangi ten vos ne grynos aminorūgštys) tai išvis gerai.
Mažinant kūno masės svorį aminorūgštis galima vartoti dažniau: prieš ir po treniruotę, ryte ir tarpuose tarp maisto priėmimų, kadangi jų vartojimo tikslas – slopinti katabolizmą, mažinti apetitą ir išsaugoti raumenis.
Aminorūgštis galima derinti su visomis sportinės mitybos papildų rūšimis, bet jas ne visada galima maišyti tarpusavyje (gerti vienu metu). Netikslinga aminorūgščių kompleksų vartoti su maisto pakaitalu arba maistu, kadangi tai sulėtins jų pasisavinimo greitį, o tai jų vartojimo efektyvumo sumenkinimas!
Taip pat nereikėtų vieno priėmimo metu vartoti dideles normas, vienu priėmimu geriau pasisavinamos mažesnės baltymų porcijos, maždaug 15-30 g porcijoje.