• L-Glutaminas.
L-Glutaminas, IUPAC pav. – 2-amino-4-karbamoilbutano rūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – H2NCOCH2CH2CH(NH2)COOH;
sutrumpintas pavadinimas – Gln, Q, Glu-NH2.
•L-Glutamo rūgštis.
L-Glutamo rūgštis, IUPAC pav. – 2-aminopentano dirūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – HOOCCH(NH2)CH2CH2COOH;
sutrumpintas pavadinimas – Glu, E.
Dažnai straipsniuose, netgi tuose, kurie perteikiami kaip moksliškai pagrįstais, tenka susidurti su L-Glutamino savybių naudojimu apibūdinant L-Glutamo rūgštį (Glutamatas). Sporto medicinoje glutamo rūgštis, priešingai nei glutaminas, nėra nagrinėjamas kaip farmacinis nutrientas. Visa įrodymų bazė yra sukurta L-Glutamino ir jo dipeptidų tyrimų pagrindu. Šios aminorūgštys yra pakankamai glaudžiai susijusios ir dėl tos priežasties, šiame straipsnyje, jos bus nagrinėjamos kartu.
Šių dviejų aminorūgščių principiniai skirtumai pakankamai dideli. Glutamatas (glutamo rūgštis) yra labiausiai vidaus ląstelėje paplitusi aminorūgštis, tuo tarpu glutaminas – labiausiai paplitusi aminorūgštis ne ląsteliniame skystyje. Be to, glutamatas pakankamai sunkiai pereina per ląstelės membranas. Dėl tos priežasties, kai ši aminorūgštis papildomai į organizmą patenka (suvartojama) egzogeniniu būdu, vis tiek daugeliuose organuose ir audiniuose šios aminorūgšties viduląstelinio deficito pašalinimas tampa problematiškas. Tam priešingybė yra glutaminas, jis lengvai pernešamas į ląstelės vidų, įtraukiamas į viduląstelinius metabolinius procesus, tame tarpe ir per glutamato susidarymo stadiją.
Glutamino ir glutamato viduląsteliniai metabolizmo procesai (kaip ir kokybės, taip ir kiekybės santykyje) skiriasi. Tik dalis egzogeniniu būdu patekusių glutamo rūgšties aminorūgščių persidaro į glutaminą (pagal skirtingus šaltinius mažiau nei 20 %). Didžioji dalis glutamo rūgšties metabolizuojasi ir susidaro kitos medžiagos, kurios neturi savybių būdingų glutaminui. Tokiu būdu, netgi naudojant dideliais kiekiais įvairius papildus, būtent glutamo rūgšties (glutamato) palaikymui, organizme atsiranda išskirtinai papildomų gamybinių elementų, kurie naudojami susidaryti įvairioms kitoms medžiagoms. Žinoma, tos susidariusios medžiagos taipogi reikalingos organizmui, bet jos nesukuria tokio teigiamo specifinio (tuoj pat arba kiek vėliau pasireiškiančius ) glutamino ir jo dipeptidų teikiamo efekto. Čia turima omenyje sportininkų ar tų asmenų, kurie nuolat užsiima fiziniais pratimais fizinio pasiruošimo santykio pagerinimui.
Glutamino aminorūgštis pakankamai plačiai paplitusi gamtoje, žmogaus organizmui ji nėra nepakeičiamoji aminorūgštis, t. y. ji gali būti sintetinama organizme pakankamais kiekiais. Glutamino koncentracija kraujyje siekia apie 500-900 µmol/l, o tai jau yra aukščiau už bet kokios kitos aminorūgšties koncentracijas. Glutaminas, glutamatas ir glutamo rūgštis yra glaudžiai tarpusavyje susijusios aminorūgštys. Jos yra dikarboksiaminorūgštys. Glutamo rūgštis irgi yra pakeičiamųjų aminorūgščių grupėje, bet, nors tai ir lyg skamba supaprastintai, jos vaidmuo organizme yra svarbus. Ji sudaro iki 25% nuo visų organizmo aminorūgščių.
Glutaminas yra glutamo rūgšties amidas. Glutamo rūgštis šoninėje grandinėje turi karboksigrupę, kuri fiziologinėse sąlygose ir esant neutraliam pH yra disocijavusi, molekulė yra anijonas, kuri vadinama glutamatu.
Glutamatas sintetinamas peramininimo reakcijos metu, aminogrupė pernešama ant α-ketoglutarato. Glutaminas sintetinamas iš glutamato, katalizuojant fermentui glutamino sintetazei. Amonio jonas jungiamas prie glutamato γ-karboksigrupės. Ši reakcija svarbi ne tik glutamino biosintezei, bet ir amoniako detoksikacijai. Glutamino sintetazės yra visuose organizmuose. Mikroorganizmuose ji dalyvauja ne tik amoniako asimiliacijoje. Ši sintetazė turi didelę įtaką prisijungiant laisvą toksišką amoniaką prie glutamato ir susidaręs glutaminas pernešamas kraujyje į kepenis.
Glutamatas ir glutaminas.
Tai yra aminorūgštys sudarančios α-ketoglutaratą per glutamatą (t. y. 5 anglies atomus turinčių aminorūgščių šeima – C5). Kai kurių, penkis anglies atomus turinčių aminorūgščių, angliavandeniliniai skeletai į trikarboksirūgščių ciklą įeina per α-ketoglutaratą. Šios aminorūgštys virsta glutamatu. O šis, katalizuojant L-glutamato dehidrogenazei, virsta α-ketoglutaratu.
Glutamo rūgštis yra glikogeninė ir turi svarbią reikšmę glutationo ir glutamino sintezei.
Glutaminas yra nepakeičiamas azoto šaltinis vykstant purinų, pirimidinų bei amino cukrų sintezei. Glutaminas inkstuose, veikiant fermentui glutaminazei, hidrolizuojasi į glutamatą ir NH4+.
Dekarboksilinant glutamo rūgštį, susidaro biologiškai aktyvus aminas – γ-aminosviesto rūgštis. Glutamo rūgštis, kaip ir jos amidas, glaudžiai susijusi su azoto apykaita, o per α-ketono rūgštį – su angliavandenių ir lipidų apykaita.
Reiktų paminėti, kad kitos penkis anglies atomus turinčios aminorūgštys (prolinas, argininas) virsta glutamo rūgšties semidaldehidu, kuris oksiduojamas į glutamatą. Glutamatu virsta ir penkis anglies atomus turintis histidinas. Taipogi reiktų pažymėti, kad nors glutamato ir aspartato struktūros labai panašios, tačiau medžiagų apykaitos procesuose jos negali viena kitos pakeisti.
Kalbant apie azoto apykaitą organizme, tai į aminorūgščių, nukleotidų ir kitų biologiškai svarbių molekulių sudėtį įeina azotas, kuris įjungiamas į molekulę jų sintezės metu. Azotas yra chemiškai labai neaktyvus, todėl organizmuose reikalinga jo fiksacija. Tokiu metu, iš susidariusio amoniako, yra sintetinami neorganiniai ir organiniai azoto junginiai. Azoto fiksacijos metu susidaręs amoniakas yra naudojamas aminorūgščių ir kitų biomolekulių biosintezei, o glutamatas ir glutaminas yra svarbiausios aminorūgštys, į kurias pirmosiomis stadijomis įjungiamas azotas.
Glutamino sintetazė labai svarbi azoto apykaitai, nes glutaminas yra daugelio metabolitų pirmtakas. Alaninas, glicinas ir serinas yra glutamato metabolizmo produktai, o pvz., AMP, CMO, triptofanas, histidinas, karbamoilfosfatas, gliukozamino 6-fosfatas susidaro iš glutamino.
Įdomumo dėlei – γ-karboksiglutamatas yra pro trombinė, kuris reikalingas kraujo krešėjimui. Sutrikus glutamato karboksilinimui sutrinka kraujo krešėjimas. Šio proceso vykimui taipogi reikalingas vitaminas K, kuris kepenyse yra redukuojamas ir virsta biologiškai aktyvia hidrochinono forma. Ji savo ruožtu dalyvauja karboksilinant glutamatą. Katalizuojant fermentui glutamato karboksilazei, glutamo rūgštis karboksilinama iki γ-karboksiglutamato, o vitamino K hidrochinono forma paverčiama neaktyviu epoksidu (aktyvi forma vėliau atkuriama).
Vitaminas K turi įtakos protrombino aktyvumui, jis yra įtraukiamas į protrombino modifikaciją, kurios metu yra modifikuojamos glutamo rūgšties molekulės (esančios polipeptidinės grandinės N gale). Modifikacijų eigoje susidaro aktyvus trombinas, kuris sukelia tam tikras reakcijas fibrinogeno molekulėje, dėl to susidaro netirpus fibrinas ir taip pradedama kraujo krešėjimo grandinė. Karboksiglutamo rūgšties liekanas turi ne tik protrombinas, bet ir kiti krešėjimo (VІІ, ІХ, Х) veiksniai, bei plazmos baltymai (C, M, S, Z). Beje, vitaminas K yra būtinas tam tikrų kaulų baltymų aminorūgšties glutamato karboksilinimui. Pavyzdžiui, baltymo osteokalcino γ-karboksiglutamato rūgštis prijungia kauluose hidroksiapatito kristalus ir yra reikalingas kaulų mineralizacijai. Šio vitamino stoka gali būti siejama su osteoporoze.
Glutamatas (ir aspartatas) yra centrinės nervų sistemos dirginimo neuromediatorius, jis susijungdamas su specifiniais neuronų receptoriais sukelia neuronų sužadinimą. Dalyvaujant glutamatui yra sužadinami ir aktyvuojami tokie impulsai, kurių dėka yra aktyvuojamos funkcijos, pvz., tokios kaip mokymasis ir atmintis. Beje, jis dalyvauja ne tik impulso perdavimui nuo neurono iki neurono, bet platesnėse perdavimo reakcijose į kaimynines sinapses. Taipogi glutamatas turi tam tikrą vaidmenį galvos smegenų vystymosi procesuose. Esant smegenų pažeidimams ar susirgimams, glutamato pernešėjai gali sukelti ir priešingus padarinius – glutamatas gali imti kauptis ląstelės išorėje, dėl ko per receptorių kanalus į ląstelės vidų patenka dideli kalcio jonų kiekiai, kas savo ruožtu sukelia ląstelės pažeidimus ar net mirtį. Tokie procesai pastebimi esant tokioms ligoms kaip sklerozė, autizmas, kai kurios protinio atsilikimo formos, Alzheimerio liga ir kt.
Glutamino ir glutamato apykaita audiniuose ir organuose. Glutamino daugiausia suvartoja inkstai ir žarnynas. Inkstuose, glutaminazinės reakcijos metu, iš glutamino atsipalaiduoja amoniakas, kuris kaip amonio jonas, pašalinamas su šlapimu. Žarnyno ląstelės glutaminą naudoja kaip vieną iš pagrindinių substratų (be gliukozės) metabolinės energijos sintezei. Kepenys ir žarnynas iš kraujo plazmos nuolat dideliais kiekiais pasisavina glutamatą (ir alaniną), t.y. tas aminorūgštis, kurios išsiskiria iš raumenų.
Kepenys absorbuoja alaniną, o žarnynas utilizuoja glutaminą, kurio didesnė aminogrupių dalis išsiskiria iš žarnyno drauge su alaninu arba kaip amoniakas. Aminorūgščių azotas, iš ne kepenų audinių, nešamas į kepenis (daugiausia alaninas) kaip laisvasis amoniakas (jo kiekiai labai maži). Dauguma amoniako, kurį kepenys naudoja karbamido sintezei, yra ne kepenų kilmės, o aminorūgštys esančios kepenyse, iš pradžių yra peramininamos į glutamatą, vėliau į aspartatą. Jis, aminorūgščių azotą, atiduoda karbamido sintezei. Kepenų periveninės ląstelės turi fermento glutamino sintetazės, kuri dalį amoniako nukreipia nuo karbamoilfosfato sintezės į glutamino sintezę.
Inkstai glutaminą absorbuoja iš kraujotakos sistemos. Inkstų kanalėlių epitelio ląstelėse kraujo glutaminas iš pradžių yra deamininamas į glutamatą, o po to į α-ketoglutaratą. Šios reakcijos metu susidaręs ir krūvio neturintis amoniakas (NH3) pasyviai difunduoja į inkstų kanalėlį. Inkstų kanalėlio terpė yra labiau rūgšti nei inkstų epitelinės ląstelės citoplazma, kuri per Na+/H+ siurblį išstumia vandenilio protonus. Tokiu būdu inkstų kanalėlyje amoniakas susijungia su H+ protonu ir sudaro amonio joną (NH4+).
Susidaręs pH gradientas tarp kanalėlio spindžio ir inksto epitelinės citoplazmos yra didesnis, t. y. šarmingesnis. Taigi, glutamino metabolizmas inkstų kanalėliuose reguliuoja rūgščių-šarmų pusiausvyrą.
Esant acidozei, kepenys amoniaką verčia ne karbamidu, bet glutaminu. Tačiau kepenyse glutamino metabolizmas nevyksta, todėl jis patenka į inkstus ir, esant lėtinei acidozei, apie 50% azoto pasišalina kaip amonio jonai.
Glutamo rūgštis (bei jos druskos) yra plačiai naudojamos maisto pramonėje. Geresniam glutamo rūgšties tirpumo sudarymui ji paprastai perdaroma į natrio glutamato druską. Maisto pramonėje glutamo rūgštis žymima kodu E620, o jos druskos − natrio glutamatas (E621), kalio glutamatas (E622), kalcio glutamatas (E623), amonio glutamatas (E624), magnio glutamatas (E625). Visos šios druskos naudojamos kaip skonio stiprikliai daugelyje maisto produktų. Glutamo rūgštį ir jos druskas papildomai įdėtas galima aptikti pusfabrikačiuose, įvairiuose greito paruošimo produktuose, kulinarijos gaminiuose ir kt. Šių druskų buvimas maiste jam suteikia taip vadinamą „mėsos” skonį, jį sustiprina, bet blogai malšina alkį, netgi priešingai.
Medicininiai glutamo rūgšties preparatai sukelia saikingą psichostimuliuojantį, sužadinantį ir nootropinį poveikį. Dėl to jie yra naudojami gydant kai kurias nervų sistemos sutrikimų ligas. Ir aplamai, paskutiniu metu glutaminas vis plačiau naudojamas ir medicinoje, siekiant palaikyti pacientų mitybinę pusę esant įvairioms ligoms ir būsenoms, pvz., esant infekciniams susirgimams, sumažinti chemoterapinių ar spindulinių terapijų pašalinius pasireiškimus. Tokie mišiniai, kaip L-Alaninas-L-Glutaminas ar Glicinas-L-Glutaminas yra naudojami žarnyno funkcijų atstatymui ir nutrientų absorbavimo normalizavimui, lėtinti išsekimą (padidinti kūno masę), sustiprinti anabolinius ir lėtinti katabolinius procesus raumeniniame ir nerviniame audiniuose.
Maisto produktai, kuriuose yra glutamino – mėsa (jautiena, vištiena, kalakutiena ir kt.), žuvis, kiaušiniai, įvairūs pieno produktai, kopūstai, ridikai, ankštiniai ir kt.
Glutamino ir glutamo rūgšties kiekiai kai kuriuose maisto produktuose, mg /100 g produkto:
| Produktas | Baltymai % | Glutamino mg |
|---|---|---|
| Jautiena | 18,6 | 3037 |
| Riebi varškė | 15 | 2457 |
| Kiaušiniai | 12,8 | 1773 |
| Kietasis sūris | 23 | 4617 |
| Riebi kiauliena | 11,7 | 1754 |
| Jūrinis ešerys | 18,2 | 2800 |
| Menkė | 17,5 | 2101 |
| Žąsis | 16,5 | 2928 |
| Vištiena | 25,2 | 3682 |
| Sterilizuotas pienas | 2,8 | 611 |
| Soja | 34,9 | 6050 |
| Kukurūzas | 8,3 | 1765 |
| Žaliasis pipiras | 1,3 | 120 |
| Žalieji žirneliai | 5,0 | 5583 |
| Žirniai | 22,4 | 3173 |
| Riebus kefyras | 2,8 | 497 |
| Aviena | 15,6 | 2459 |
| Ruginė duona | 6,7 | 1273 |
| Kvietinė duona | 8,1 | 2763 |
| Špinatai | 2,9 | 289 |
| Ridikas | 1,7 | 256 |
| Morkos | 1,3 | 218 |
| Pomidorai | 0,6 | 140 |
Apibendrinimas.
Ką gi, pats laikas šiek tiek apibendrinti kas jau pasakyta. Nors glutaminas ir glutamo rūgštis laikomos pakeičiamosiomis aminorūgštimis, bet paskutiniu metu vis labiau aiškėja, kad tam tikriems žmogaus organizmo audiniams jos yra nepakeičiamos ir niekuo kitu negali būti pakeista. Šių aminorūgščių organizme aptinkamas tam tikras kiekis, kuris visų pirmiausiai naudojamas būtent ten kur yra reikalingiausios.
Kokioms gi funkcijoms atlikti jų reikia ir kur yra panaudojamos šios aminorūgštys:
• integracinis vaidmuo organizmo azoto apykaitoje;
• organizme susidarančio amoniako nukenksminimas;
• dalyvauja kitų pakeičiamųjų aminorūgščių sintezėje;
• reikalingas nukleorūgščių, purinų ir pirimidinų sintezei;
• dalyvauja folio rūgšties sintezėje;
• būtinas galvos smegenims;
• energijos tiekimo šaltinis organizmo reikmėms;
• atlieka neuromediatoriaus funkciją;
• iš jos susidaro biologiškai aktyvus aminas – γ-aminosviesto rūgštis;
• yra metabolitų pirmtakas – alanino, glicino, serino, AMP, CMO, triptofano, histidino, karbamoilfosfato, gliukozamino 6-fosfato ir kt.;
• imuniteto stiprinimas;
• padeda pagreitinti metabolizmo procesus ir sulėtinti katabolizmo procesus, taip paskatinamas greitesnis atsistatymas po sunkių treniruočių;
• reguliuoja rūgščių-šarmų pusiausvyrą;
• ir kt.
Kalbant apie glutaminą, tai jis reikalingas ląstelės augimui ir būtinai reikalingas imuninei sistemai. Per sunkias treniruotes arba streso metu glutamino lygis kraujyje mažėja, kas silpnina imuninę sistemą, bei sustiprina infekcijos riziką. Taipogi glutamino lygis krenta ir raumenyse, kas sukelia raumeninės masės mažėjimą.
Kas liečia glutamino papildomą vartojimą, tai galima aptikti dvi mokslinių tyrimų stovyklas. Viena pusė (kartu su gamintojais) teigia, kad papildomas glutamino vartojimas po intensyvios treniruotės ar varžybų gali skatinti greitesnį atsistatymą, sumažinti raumenų skausmą ir sumažinti infekcijų ar persišaldymo rizikas. Kita gi stovykla teigia – nuo papildomo glutamino vartojimo nėra pastebimos naudos, jėgos rodikliai ar raumeninė masė nedidėja (lyginant su placebo).
Tarpinė išvada tokia – papildomas glutamino vartojimas pašalinio poveikio organizmui nesukelia, todėl įsitikinti ar veiksmingas ar ne šis papildas galima tik jį vartojant. Principingas nevartojimas vien tik iš tos pusės, kad kažkas teigia, jog jis neveiksmingas nėra tikslingas, kadangi kartais teorija skiriasi nuo praktikos. Pvz., sąlyginai sakykime, kad glutaminas gali prisidėti tik 1% prie jūsų sportinės formos ir rezultatų gerinimo. Bet iš tikro kaip ten bebūtų, tai vis geriau nei nieko ir tai yra nepasinaudojimas tuo procentu, nes tik kompleksinis požiūris padaro mus išties stipriais. Na, o mano asmeniniu įsitikinimu, glutaminas suteiks žymiai daugiau nei 1 % naudos.
Glutamino vartojimas.
Rekomenduojamos normos yra 4-8 g per parą. Paprastai kiekis padalijamas dviem kartams: iškart po treniruotės ir prieš miegą. Po arba per treniruotę glutaminas greitai pakelia ištuštintą rezervą, slopiną katabolizmą ir padeda raumenų atsigavimui. Prieš miegą jis rekomenduojamas vartoti tam, kad nakties metu išsiskiriant augimo hormonui jis sustiprintų atsistatymą ir raumenų augimą. Laisvomis nuo treniruočių dienomis vartojama dienos metu ir prieš miegą.
Glutaminą rekomenduojama vartoti į tuščią skrandį, bent pusę valandos iki maisto vartojimo. Šią aminorūgštį galima vartoti su kitais maisto papildais (pvz., kreatinu, prieš treniruočių kompleksais, testosterono skatintojais ir pan.), bet vyrauja tokia nuomonė, kad su proteinu nereikėtų maišyti, kadangi tai sumažins jo pasisavinimo greitį. Kita vertus, čia kalbama tik apie pavienį jo vartojimą, kadangi tuose pačiuose jau paruoštuose proteino papilduose glutamino būna vos ne daugiausiai. Beje, glutamino vartoti didesnėmis normomis negu 4-8 g dienoje nevertėtų, kadangi didesni kiekiai (virš 10 g) blogai arba visai nėra pasisavinami, o kiekiai virš 15 g (vienu vartojimu iškart) gali sukelti žarnyno sudirginimą.
Taigi, primename, kad vartojant nereiktų painioti glutaminą su glutamo rūgštimi, pagal poveikį šie preparatai skiriasi vienas nuo kito. Glutamo rūgštis laikoma natūralus „kuras” smegenis, gerina psichikos gebėjimus, padedantis paspartinti opos gydymą, didina atsparumą nuovargiui. Glutaminas vaidina tam tikrą vaidmenį glikogeno sintezėje ir energijos rato pasikeitimui raumens ląstelėse; lėtina katabolinę būseną ir palaiko baltymų sintezę bei stabilizuoja skysčių išlaikymą ląstelės viduje, jo vartojimas gali pakelti treniruotės rezultatyvumą.
•L-Asparaginas.
L-Asparaginas, IUPAC pav. – 2-amino-3-karbamoilpropano rūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – H2NCOCH2CH(NH2)COOH;
sutrumpintas pavadinimas – Asn, N, Asp-NH2.
•L-Asparto rūgštis.
L-Asparto rūgštis (ntk. asparagino rūgštis), IUPAC pav. – aminobutano dirūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – HOOCCH2CH(NH2)COOH;
sutrumpintas pavadinimas – Asp, D.
Aminorūgštis asparaginą, aspartatą ir asparto rūgštį panagrinėkime bendrai. Šios aminorūgštys dažnokai yra laikomos vos ne ta pačia aminorūgštimi, todėl kartais tai sukelia tam tikrą painiavą. Iš tikro yra ne visai taip. Asparaginas sintetinamas iš aspartato, katalizuojant fermentui asparagino sintetazei, aminogrupės donoras yra glutaminas, reakcijai reikalingas ATP. Asparaginas yra hidrofilinė aminorūgštis, t.y. ji geriau tirpsta vandenyje negu organiniuose tirpikliuose, jos funkcinė grupė sudaro vandenilinius ryšius su vandeniu. Asparaginas yra asparto rūgšties amidas. Asparto rūgšties karboksigrupė fiziologinėmis sąlygomis yra disocijavusi, molekulė yra anijonas, kuris vadinamas aspartatu. Aspartatas sintetinamas peramininimo reakcijos metu, jo aminogrupė pernešama ant oksaloacetato.
Ką gi, bendras vaizdas jau kiek aiškesnis. Žvelgiant iš bendrosios pusės, aspartatas ir asparto rūgštis, gali būti nagrinėjamos kartu.
Asparagino ir aspartato anglies karkasas skaidomas iki oksalacetato, kuris įjungiamas į trikarboksirūgščių ciklą. Kalbant tik apie aspartatą, tai jis turintis keturis anglies atomus, tiesioginėje peramininimo reakcijoje su α-ketoglutaratu virsta oksalacetatu – tarpiniu trikarboksirūgščių produktu. Taigi, aspartatas yra glikogeninė aminorūgštis. Yra žinoma ir kitų aspartato apykaitos kelių, pvz., aspartatas gali virsti fumaratu karbamido cikle. Jis naudojamas karnozino, anserino sintezei raumenyse ir N-acetilasparagino sintezei smegenyse. Asparaginas (asparto rūgšties amidas), veikiant asparaginazei, skyla į aspartatą, t. y. asparaginazė katalizuoja asparagino hidrolizę į aspartatą ir amoniaką. Aspartatas netenka aminogrupės peramininimo reakcijos su α-ketoglutaratu metu.
Asparto rūgštis ir jos amidas yra glaudžiai susijęs su azoto apykaita. Aminorūgščių azotas iš ne kepenų audinių nešamas į kepenis (daugiausia alaninas) kaip laisvasis amoniakas (jo kiekiai labai maži). Dauguma amoniako, kurį kepenys naudoja karbamido sintezei, yra ne kepenų kilmės, o aminorūgštys, esančios kepenyse, iš pradžių yra peramininamos į glutamatą, vėliau į aspartatą. Jis aminorūgščių azotą atiduoda karbamido sintezei.
Fermentas aspartato aminotransferazė yra išimtis tarp aminotransferazių, kurios dažniausiai katalizuoja aminogrupės pernaša α-ketoglutaratui. Skaidant aminorūgštis aspartato aminotransferazė perneša aminogrupę iš glutamato oksalacetatui. Susidaręs aspartatas yra karbamido ciklo azoto šaltinis.
Žmogaus organizme egzistuoja įvairūs amoniako detoksinimo būdai, vienas iš jų yra amoniako vartojimas amidų sintezei, t. y. glutamino ir asparagino sintezei. Kitaip sakant – glutamatas ir aspartatas gali sujungti dalį amoniako, sudarydamas amidus – glutaminą ir asparaginą. Glutamino susidarymas yra vienas amoniako detoksinimo būdų, jis yra pagrindinis amoniako šalinimo būdas smegenyse. Apie tai plačiau žiūrėti „Glutaminas”. Dalį amoniako sujungia ir aspartatas, šią reakciją katalizuoja fermentas asparagino sintetazė, o susidaro asparaginas. Reakcija vyksta gyvūnų, augalų audiniuose ir mikroorganizmuose.
Įdomu tai, kad asparaginazė (ir glutaminazė) slopina kai kurių piktybinių auglių augimą. Pavyzdžiui, sergant leukemija, navikinės ląstelės negali sintetinti asparagino ir šį amidą turi gauti iš kraujo. Asparaginazės injekcijos sumažina kraujo plazmoje asparagino kiekį ir inhibuoja leukeminių ląstelių augimą.
Žmogaus organizme aminorūgščių dekarboksilinimo metu aspartatas (ir glutamatas) yra centrinės nervų sistemos dirginimo neuromediatorius.
Reikia paminėti, kad nors glutamato ir aspartato struktūros labai panašios, tačiau medžiagų apykaitos procesuose jos negali viena kitos pakeisti.
Asparaginas.
Organizmo gyvose ląstelėse asparaginas aptinkamas tiek laisvame pavidale, tiek baltymų sudėtyje. Asparaginas yra reikalingas normaliai nervų sistemos veiklai, taipogi kaip jau ir minėta, jis vaidina nemažą vaidmenį amoniako sintezėje.
Asparaginas nėra priskiriama nepakeičiamosioms aminorūgštims, žmogaus organizmas gali ją pasigaminti metabolizmo metu, t. y. ši aminorūgštis nebūtinai turi būti gaunama su maistu. Nors, žinoma tam tikri jos kiekiai yra gaunami ir iš maisto produktų. Asparagino yra daug gyvulinės kilmės maiste (pienas, mėsa, žuvis, kiaušiniai ir pan.). Jo yra ir augalinės kilmės maiste (šparagai, pomidoras, ankštiniai, riešutai, sėklos, soja, neapdoroti grūdai ir pan.).
Šparaguose (angl. Asparagus; iš to kilo asparagino pavadinimas) yra pakankamai daug asparagino, iš kurio sulčių 1806 m. prancūzų chemikas Louis Nicolas Vauquelin ir jo asistentas Pierre Jean Robiquet ir išgavo pirmą kartą asparagino aminorūgštį. Šiuo metu yra žinomos ir ištirtos abi asparagino L- ir D- formos, L-asparaginas turi saldoką skonį, o D-asparaginas kartokas. Maisto gaminimo metu (jį šildant), maiste esantis cukrus kartu su asparaginu sudaro akrilomidą (kancerogenas).
Asparto rūgštis.
Asparto rūgštis (aspartatas) – pakeičiamoji aminorūgštis, aptinkama visuose organizmuose tiek laisvoje formoje, tiek baltymų sudėtyje. Šios aminorūgšties indėliui organizme paprastai nėra skiriama per daug dėmesio, pvz., taip kaip glutamo rūgščiai, nors kartais gal ir be reikalo. Bet kaip ten bebūtų, nors ji ir nėra nepakeičiamoji aminorūgštis, vis tiek ji organizmui yra reikalinga. Be azoto perskirstymo funkcijos organizme, kartu su glutamo rūgštimi, asparto rūgštis dalyvauja amoniako nukenksminimo reakcijose – prisijungia amoniako molekulę ir pavirsta asparaginu, taipogi dalyvauja amoniako perdaryme į netoksišką karbamidą, kuris vėliau pašalinamas iš organizmo.
Asparto rūgštis gali dalyvauti gliukoneogenezės reakcijose ir kepenyse virsti gliukoze, tai žinoma praverčia esant didelioms fizinėms apkrovoms. Asparto rūgštis dalyvauja karnozino ir anserino biosintezėje, sintetinant purininius ir pirimidininius nukleotidus.
Taip pat kaip ir glutamo, asparto rūgštis gali būti panaudojama galvos smegenų mitochondrijose išlaisvinant energiją (ATP). Nors iš tikro, visos aminorūgštys gali pasitarnauti centrinėje nervų sistemoje kaip energijos išteklius, bet glutamo ir asparto rūgštis yra patys geriausi tokie energijos tiekėjai galvos smegenims.
Asparto rūgštis pasižymi gebėjimu sustiprinti kalio ir magnio jonų praeinamumą pro ląstelių membranas, pvz., vaistinis preparatas kalio ir magnio druskų asparto rūgtis (aspartatas). Aspartatas perneša kalį ir magnį į ląstelės vidų, o jis pats yra panaudojamas ląstelės vidaus apykaitoje. Kitos aminorūgštys tokio gebėjimo neturi, tik žinoma išskyrus histamino rūgštis, kuri gali padidinti ląstelių membranų pralaidumą kalio jonams.
Kalio ir magnio aspartato vartojimas gali žymiai padidinti fizinę ištvermę. Tokio poveikio mechanizmas slypi tame, kad kiekviena organizmo ląstelė (raumeninė, nervinė, nervinis audinys ir t.t.) turi tam tikrą membraninį potencialą, t. y. skirtinga terpės sudėtis tarp vidaus ląstelės ir ją supančios terpės sudėties. Ląstelės viduje vyrauja kalio jonai, o tarpląstelinėje terpėje – natrio jonai. Kiekviena ląstelė santykyje su išorine terpe turi neigiamą krūvį, kurio dydis pas įvairių ląstelių skirtingas.
Nervinėse ląstelėse sužadinimo metu kalio jonai juda link išorės (iš ląstelės), o natrio jonai – į ląstelės vidų; dėl to vyksta ląstelinės membranos depoliarizacija. Ląstelė pereina į sužadinimo būseną ir generuoja veiksmo potencialą, kuris perduodamas artimesnėms ląstelėms, pvz., taip perduodamas sužadinimo procesas tarp nervinių ląstelių ir pereina per nervinį audinį nervinis impulsas. Vėliau, tam, kad ląstelė sugrįžtų į ramybės būseną vėl reikalingi kalio jonai. Kalis juda į ląstelės vidų, o natris išeina iš jos.
Į ląstelės vidų patenkant pakankamai kalio jonams gali nutikti taip, kad ląstelės ramybės būsenos potencialas pakyla aukščiau pradinio – atsiranda ląstelinės membranos hiperpoliarizacija. Ląstelė įgyja padidintą atsparumą trikdantiems išoriniams poveikiams. Pvz., dėl įvairių aplinkybių ir ypač lengvai yra sužadinamas širdies raumuo. Su amžiumi, kai prasideda ląstelių membranų senėjimo procesai, šis sujaudinimas padidėja dar labiau. Prasideda širdies aritmijos, t. y. pašaliniai ir nekontroliuojami širdies raumens susitraukimai, kurie kai kuriais atvejais gali baigtis ir mirtimi. Širdies aritmija ypač būdinga aukšto lygio sportininkams, kurių širdis nuolat yra sužadinama adrenalino ir noradrenalino poveikio. Dėl to ir iškyla per daug dažna širdies raumens ląstelių darbinė depoliarizacija, kurios nespėja atstatyti savo ramybės būsenos normalų potencialą. Kalio ir magnio aspartatas padeda atstatyti šią sutrikdytą ramybės būseną.
Organizme aptinkamos abi L- ir D- asparto rūgšties formos, baltymų sintezėje dalyvauja tik L-asparto rūgštis. Na, o D- forma dalyvauja ir vaidina nemažą vaidmenį nervinės sistemos vystymosi raidoje bei funkcionavime; yra neuromediatorius, perduodantis nervinius impulsus nuo vieno neurono kitam. Tyrimų metu pastebėta, kad aminorūgštis reikalinga endokrininės sistemos reguliavimui ir gali prisidėti prie kai kurių hormonų sintezės (tame tarpe testosterono ir augimo hormono). Prie viso šito reikėtų paminėti ir tai, kad nepaisant svarbios fiziologinės reikšmės organizmui, bet, kol kas nėra įrodyta, kad papildomas šios aminorūgšties vartojimas pagerina arba atstato kokias nors funkcijas.
Beje, šioje pastraipoje kalbame apie D-asparto rūgšties savybes, o visi papildai savyje turi L- izomero formą. Bet, įdomumo dėlei galima pasakyti, kad nors L- izomero papildomas vartojimas negali dalyvauti testosterono gamybos skatinime, bet L- forma gali organizme persidaryti į D- formą. Bet ir čia nevertėtų per daug skubėti džiaugtis, kadangi kita mokslininkų komanda, kitame panašiame tyrime gavo visai priešingus rezultatus. Jų tyrimo išvados teigia, kad D-asparto rūgtis neturi jokio žymaus poveikio kūno sandarai, raumenų masei ar lytinių hormonų (tame tarpe ir estrogeno) lygio padidėjimui, o tai reiškia, kad žmogui papildas neturi anabolinio poveikio. Tiems, kas vis dėlto vartos D-asparto rūgšti papildomai, rekomenduojama jos dienos kiekis yra 3g per 2-3 kartus, 3-5 savaites, pirmas priėmimas iškart po miego, antras – prieš dienos maistą, trečias – prieš miegą.
•L-Cisteinas.
L-Cisteinas, IUPAC pav. – 2-amino-3-merkaptopropano rūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – HSCH2CH(NH2)COOH;
sutrumpintas pavadinimas – Cys, C.
Sierą turinti pakeičiamoji aminorūgštis. Cisteinas susidaro iš nepakeičiamosios aminorūgšties metionino ir pakeičiamosios – serino. Cisteino sintezės kelias trumpai: iš pradžių metioninas virsta homocisteinu; sieros atomas cisteine atsiranda iš metionino, o angliavandenilinis skeletas susidaro iš serino. Taigi, cisteino ir metionino apykaitos yra susijusios. Cisteinas yra glutationo (G-SH) sudėtinė dalis, merkapto – grupių (-SH) donoras. Cisteinas skyla okiduojant jo merkaptogrupę (-SH), po to dalyvauja peramininimo reakcijose su α-ketoglutaratu. Siera dažniausiai atsipalaiduoja kaip neorganinis sulfitas ir išsiskiria su šlapimu sulfatų pavidalu.
Dėl labai aktyvios cisteino -SH grupės susidaro disulfidinė (-S-S-) jungtis ir iš dviejų cisteino molekulių gali susidaryti aminorūgštis L-cistinas, o katalizuojant fermentui cistino reduktazei ir dalyvaujant NADH+H+, L-cistinas skyla į dvi L-cisteino molekules. Tolesnis cistino katabolizmo kelias sutampa su cisteino katabolizmu. Susidarantis disulfidinis ryšys vaidina svarbų vaidmenį formuojantis ir palaikant baltymų bei peptidų tretinę struktūrą, ir žinoma atitinkamai yra svarbus jų biologiniam aktyvumui.
Kai kurie hormonai įgauna savo biologinį aktyvumą tik susidarius vidiniams molekuliniams disulfidiniams tilteliams. Disulfidinės (-S-S-) jungtys dažnai susidaro vienos polipeptidinės grandinės viduje arba tarp dviejų polipeptidinių grandinių, stabilizuodamos baltymo molekulės struktūrinę organizaciją. Cisteinas yra pagrindinė tripeptido glutationo sudedamoji dalis (G-SH). Daugelio fermentų aktyviajame centre yra SH-grupių, o jas oksiduojant fermentai nebetenka aktyvumo. Manoma, kad vienas iš pagrindinių glutationo funkcijų yra fermentų -SH grupių redukuotos formos palaikymas. Oksiduotas glutationas vėl redukuojamas dalyvaujant NADPH ir fermentui glutationo reduktazei. Yra nustatyta, kad glutationas gali inhibuoti kai kuriuos baltymus, pvz., insuliną. Be to, glutationas dalyvauja pernešant aminorūgštis pro membranas.
Pagrindinis cisteino katabolizmo kelias yra jo tiesioginė oksidacija susidarant cisteinsulfinatui, o iš cisteino oksidacijos produktų α-dekarbosilinimo būdu susidaro taurinas.
Taigi, ką aukščiau išdėstėme pakankamai moksliškai, pabandykime išdėliot kiek paprašiau. Cisteinas įeina į α-keratinų sudėtį, t. y. jis yra pagrindinis žinduolių nagų, odos ir plaukų baltymas. Jis dalyvauja kolageno susiformavime ir padidina odos elastingumą ir tekstūrą. Žinoma, kaip jau ir minėjome, cisteinas įeina ir į kitų organizmo baltymų sudėtį, tame tarpe ir į keletą virškinimo fermentų sudėtį. Cisteinas dalyvaudamas peramininimo procesuose padeda virškinimui; padeda nukenksminti kai kurias toksines medžiagas ir saugo organizmą nuo radiacijos kenksmingo poveikio. Cisteinas pasižymi antioksidantinėmis savybėmis, kurios sustiprinamos kartu vartojant vitaminą C ir seleną. Cisteinas yra glutationo pirmtakas, kurio apsaugantis poveikis pasireiškia prieš alkoholio, kai kurių gydomųjų preparatų ir toksinių medžiagų (pvz., esančių cigarečių dūmuose) pažeidžiantį poveikį ir tokiu būdu tampa svarbus kepenims ir galvos smegenims.
Cisteinas, dažniau nei cistinas, gali būti naudojamas kompleksiniame įvairių ligų gydyme, kadangi geriau ištirpsta ir greičiau pasisavinamas organizme. Papildomai cisteinas rekomenduojamas vartoti esant tokiems sutrikimams ir ligoms kaip reumatinis artritas, esant arterijų ligoms, vėžiniams dariniams; padeda greičiau pagyti po operacijų, nudegimų; suriša organizmo sunkiuosius metalus ir geležį; gali pasitarnauti deginant riebalus ir raumeninio audinio sintezėje; cisteinas turi savybę skystinti kvėpavimo takuose esančias gleives, todėl gali pagelbėti sergant bronchitu, pagreitina sveikimo procesus sergant kvėpavimo organų ligomis; skatina leukocitų ir limfocitų aktyvinimą. Medicinoje dažnai naudojamas N-acetilcisteinas, kuri yra kiek pakeista ir stabilesnė L-cisteino aminorūgšties forma.
Esant cistationo sintazės nepakankamumui, atsiranda paveldima liga – homocistinurija. Cisteino negalima vartoti esant retam genetiniam sutrikimui cistinurijai, kurios metu kaupiasi akmenys inkstuose.
Cisteinas yra naudojamas kaip maisto priedas E920, o cistinas – E921. Nors cisteinas ir yra pakeičiamoji aminorūgštis, kuri gali būti organizme sintetinama iš metionino ir serino, bet vis dėlto, jos didžioji dalis į žmogaus organizmą patenkama iš maisto produktų. Cisteino yra maisto produktuose su aukštu baltymų kiekiu: vištiena, kiauliena, kiaušiniai, pieno produktai ir kt., o augalinės kilmės produktuose jo yra raudonuosiuose pipiruose, svogūnuose, česnakuose, Briuselio kopūstuose, brokoliuose ir kt.
Žvelgiant iš sporto pusės, cisteinas vertinamas dėl to, kad skatina greitesnį atsistatymą ir padeda palaikyti geresnę fizinę būklę. Kadangi organizmas ne visada gali savarankiškai pasigaminti reikiamą kiekį cisteino, o fizinės apkrovos metu jo poreikis gali padidėti, tai sportininkams gali sulėtėti progresas ir pablogėti rezultatai.
Cisteinas organizme naudojamas taurino ir glutationo sintezei. Taurinas vaidina svarbų vaidmenį centrinė nervų sistemos funkcionavime, padeda reguliuoti arterinį spaudimą, gerina regėjimą, padidina termogenezę (riebalų deginimą) ir skatina raumenyno augimą. Glutationo teigiamas savybes jau nagrinėjome aukščiau, galime trumpai pasikartoti, kad jis turi reikšmę imuninei sistemai; turi antioksidantinių savybių; apsaugo ląsteles nuo oksidacinio pažeidos poveikio; apsaugodamas raumenines ląsteles nuo katabolinių procesų padeda išlaikyti raumeninę masę. Beje, glutationo papildomas vartojimas nepakelia endogeninio glutationo koncentracijos, tuo metu įrodyta, kad cisteinas pakelia organizmo glutationo lygį.
Sportininkams cisteino rekomenduojama paros norma yra 1-2 g per parą, maždaug po 500 mg 1-4 kartus. Norint išvengti neigiamo poveikio sveikatai nėra rekomenduojama vartoti didesnes nei 5 g dozes. Didesniam cisteino efektyvumui yra rekomenduojama jį vartoti su vitaminais E, C, B6, kalciu ir selenu.
Sporte, taipogi kaip ir medicinoje, yra naudojamas ir N-acetilcisteinas, ar jis veiksmingesnis už įprastą L-cisteiną nėra visiškai aišku, dar trūksta pakankamai rimtų tyrimų. Nors reikia paminėti, kad yra atliktų tyrimų su sportininkais, kurių sportiniams pasiekimams reikalinga padidinta ilgesnė ištvermė. Tokiems sportininkams papildomas N-acetilcisteino vartojimas padėjo pakelti sportinius rodiklius. Greičiausiai tai nutiko dėl to, kad jis skatina deguonies turinčių molekulių padidėjimą ir mažina oksidacinius procesus raumenyse.
•L-Tirozinas.
L-Tirozinas, IUPAC pav. – 2-amino-3-(4-hidroksifenil)propano rūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – HOC6H4CH2CH(NH2)COOH;
sutrumpintas pavadinimas – Tyr, Y.
Tirozinas yra pakeičiamoji aromatinė aminorūgštis. Pakeičiamoji vadinama dėl to, kad žmogaus organizme sintetinama iš nepakeičiamosios aminorūgšties fenilalanino. Taigi, pakeičiamąja aminorūgštimi tirozinas tampa jei su maistu gaunamas pakankamas kiekis fenilalanino. Dėl tos priežasties jį būtų galima vadinti pusiau pakeičiamąja arba dalinai pakeičiamąja aminorūgštimi, bet yra kaip yra. Kol baltyminiame maiste yra pakankamai fenilalanino, bus ir tirozino.
Fenilalanino virtimą tirozinu katalizuoja fermentas fenilalanino hidroksilazė (dėl šio fermento genetinio defekto atsiranda fenilketonurija), reakcija vyksta kepenyse. Tirozino apykaita yra sudėtingesnė už fenilalanino ir kaip jau supratome, šios abi aminorūgštys yra tarpusavyje glaudžiai susijusios. Tirozino skilimo reakcijos, vykstančios kepenyse, pereina kelias stadijas. Vienoje iš tokių reakcijų yra reikalinga dioksigenazių klasės fermentas homogentizano oksidazė, dėl šio fermento genetinio sutrikimo susergama alkaptonurija. Galutinės tirozino skilimo susidariusios medžiagos yra fumaratas ir acetoacetatas.
Tirozinas organizme vartojamas baltymų sintezei, katecholaminų (dopamino, noradrenalino, adrenalino), skydliaukės hormonų (trijodtironinų, tetrajodtironinų), melaninų (pigmentinių medžiagų) sintezei ir gali suskilti iki galutinių apykaitos produktų CO2, H2O, NH4+ ir energijos.
Žmogaus ir gyvūnų organizmai tirozino gauna su maistu, taipogi jis susidaro iš fenilalanino. Šis virsmas iš fenilalanino į tiroziną organizme labiau yra reikalingas pašalinti fenilalanino perteklių, negu tirozino atsargų papildymui. Tirozino paprastai su maisto baltymais yra gaunama pakankamai, todėl jo trūkumas itin retas dalykas. Tirozino perteklius yra pašalinamas per kelias stadijas susidarant jau minėtiems fumaratui ir acetoacetatui. Fumaratas skyla iki oksalacetato (gliukoneogenezės substratas), o acetoacetatas padidina kraujo ketoninių junginių lygį. Dėl šių priežasčių abi aminorūgštys, pagal aminorūgščių skirstymą, yra ir glikogeninės, ir ketogeninės.
Taigi, nors tirozinas ir yra pakeičiamoji aminorūgštis ir gali būti sintetinama organizme, ji taipogi gaunama su baltyminiu maistu – vištiena, kalakutiena, žuvis, sojos produktai, pieno produktai ir kt.
Sporte viena iš svarbesnių vertingų tirozino savybių yra ta, jog jis yra neuromediatoriaus dopamino pirmtakas. Dopaminas ir neuromediatorius serotoninas yra antagonistai. Kai organizme serotonino lygis yra aukštas, lyginant su dopaminu, mes jaučiame nuovargį ir motyvacijos sumažėjimą. Atitinkamai pakėlus dopamino lygį nuovargis sumažėja, padidėja motyvacija. Daroma prielaida, kad tirozino vartojimas ilgų treniruočių metu normalizuoja dopamino ir serotonino balansą, sumažina nuovargį ir pakelia našumą bei ištvermę. Nors dėt į tai didelių vilčių nereiktų, kadangi rimtų ir prielaidas patvirtinančių tyrimų nėra per daugiausiai, yra reikalingi papildomi tyrimai šių teiginių patvirtinimui. Paprastai pažymima, kad tirozino papildas šiltomis klimato sąlygomis ir esant ilgoms treniruotėms gali pagerinti jų našumą.
Vartojant tiroziną rekomenduojamomis normomis (0.5 – 1.5 g/paroje) nesukelia jokių pašalinių poveikių, toksinė norma organizmui yra laikoma apie 5 g kilogramui kūno masės. Bet, netgi laikomas saugus, galimas ir rekomenduojamas vartotinas 5 g kiekis du kart dienoje yra abejonių keliantis dalykas, tam kol kas nėra jokio matomo tikslingumo. Norint išvengti nepageidaujamo poveikio, nereikėtų tirozino vartoti papildomai didesnėmis dozėmis ir negalima atmesti galimo pašalinio poveikio efekto.
Vienas iš tokių pašalinių poveikių gali būti padidėjusi tiroksino sintezė, o tai komplikuoja hipertireozės ir Greivso ligos eigą. Esant kokiems nors skydliaukės sutrikimams nevertėtų vartoti tirozino preparatų be gydytojo leidimo. Sergant Parkinsono liga ir vartojant levodopos preparatus irgi nereiktų vartoti maisto papildų, kurių pagrindą sudaro tirozinas, kadangi jis sąveikoje su šiais vaistais gali sumažinti jų efektingumą arba padidinti medikamentinės terapijos pašalinių pasireiškimų sunkumą. Taipogi vaikams, maitinančioms ar besilaukiančioms mamoms nėra rekomenduojama papildomai vartoti tiroziną.
•L-Serinas.
L-Serinas, IUPAC pav. – 2-amino-3-hidroksipropano rūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – HOCH2CH(NH2)COOH;
sutrumpintas žymėjimas – Ser, S.
L-serinas aptinkamas beveik visuose gamtiniuose baltymuose ir yra organizmo pakeičiamoji aminorūgštis. Vaidina nemažą vaidmenį procesuose, kurių dėka organizmas aprūpinamas energija, pvz., dalyvauja gliukoneogenezės reakcijose (kadangi susidaro iš glikolizės tarpinio produkto – 3-glicerolfosfato). Kalbant paprasčiau, dalyvauja gliukozės ir glikogeno gamyboje ir kaupime. Ši aminorūgštis yra svarbi gaminant ląstelės energiją.
Taipogi dalyvauja stiprinant imuninę sistemą; reikalinga atminties ir mąstymo procesams; svarbus nervų sistemos veiklai; reikalingas tam tikros rūšies fermentų aktyvumui; reikalingas stimuliuojant tarpląstelinių signalų perdavimą; skatina raumeninio audinio sintezę.
Turima duomenų, kad ji geba pakelti cukraus lygį kraujyje. L-serinas naudojamas kai kurių fosfolipidų sintezėje ir įeina į fosfoproteinų (pieno baltymų) bei kitokių svarbių medžiagų apykaitos produktų sudėtį.
L-serinui skylant, susidaro glicinas ir vieną anglies atomą turintis fragmentas, kurį prisijungia THFR. Beje, serinas taip pat gali susidaryti iš glicino. Jis taipogi dalyvauja ir kitų aminorūgščių – cisteino, metionino, triptofano – sintezėje. Organizme serinas pasigaminamas iš kitų aminorūgščių, todėl paprastai jo trūkumo nepasitaiko, nebent itin retais ar įgimtais atvejais.
•L-Glicinas.
L-Glicinas, IUPAC pav. – aminoetano rūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – H2NCH2COOH;
sutrumpintas žymėjimas – Gly, G.
Glicino struktūra, palyginus su kitomis aminorūgštimis, yra paprasčiausia, kadangi ji nedalyvauja sudarant hidrofobinius ryšius, tačiau labai svarbi baltymo polipeptidinės grandinės susisukimui. Paprasčiau kalbant – glicinas yra reikalinas daugeliui baltymų ir biologiškai aktyviems junginiams.
Tai vienintelė aminorūgštis, neturinti asimetrinio anglies atomo. Glicinas dalyvauja glutationo, kreatino, porinių tulžies rūgščių, hemo, gliukozės, purino žiedo (DNR ir RNR), porfirino, baltymų ir kt. sintezėje.
Glicinas yra slopinimo neuromediatorius stuburo smegenyse. Dėl reguliacinių savybių glicino aminorūgštis gali pasitarnauti mažinant psichoemocinę įtampą, agresiją, polinkį į konfliktą; gerinant nuotaiką; palengvina užmigimą ir normalizuoja miegą; pakelia protinį darbingumą; esant išeminiam insultui ir galvos smegenų traumai sumažina smegenų sutrikimų paūmėjimą; gali pagelbėti mažinant alkoholio ir gydomųjų medžiagų toksinį poveikį, kuris silpnina CNS funkciją.
Glicino (panašiai yra ir serino) katabolizmą, t. y. skilimą organizme katalizuoja kepenyse randamas tam tikras fermentinis kompleksas. Skylant glicinui susidaro labai aktyvus vien anglis fragmentas, kuris panaudojamas metionino, purino nukleotidų sintezei ir kt. Jei žmogui pasireiškia gliciną skaidančio fermento genetinis defektas, tai atsiranda hiperglicinemija. Tai pakankamai reta liga, dėl kurios dažnai naujagimis miršta iš kart po gimimo, o jei išgyvena – pastebimas protinis atsilikimas.
Bet grįžtant prie katabolizmo, tai nėra vienintelė glicino skilimo reakcija, kitos tokios reakcijos metu gali susidaryti glioksilatas, kuris savo ruožtu tolimesnėse reakcijose gali virsti oksalatu. Iš oksalato organizme susidaro vandenyje netirpus kalcio oksalatas, kuris gali būti inkstų akmenligės priežastimi. Dažniausiai kaip oksalatų šaltiniu yra minimas maistas (pvz., lapinės daržovės), bet kaip ką tik paaiškėjo, jų šaltinis, o tiksliau kilmė gali būti tiek endogeninė, tiek egzogeninė. Reikia paminėti ir tai, kad glioksilatas gali būti peramininamas atgal į gliciną.
Kai kuriuose šaltiniuose minimą, kad glicinas aktyviai dalyvauja naujų ląstelių susidarymo procesuose aprūpinant juos deguonimi; reikalingas imuninės sistemos stiprinimui; svarbus susidarant jungiamajam audiniui – anabolinėje būsenoje šios aminorūgšties poreikis išauga, o jos trūkumas silpnina jungiamąjį audinį.
Gliciną patartina vartoti sumažėjus protiniam darbingumui; stresinėse situacijose, pvz., egzaminų periodo metu; vaikams ir paaugliams pasireiškiant deviantinės elgesio formoms; atsiradus nervinės sistemos įvairiems funkciniams sutrikimams, kurie pasireiškia padidėjusiu susijaudinimu, emociniu nestabilumu, sumažėjusiu protiniu pajėgumu ir miego sutrikimu.
Paprastai patartina vartoti 0.3 g per parą po liežuviu, maždaug 2-3 kartus dienoje po 0.1 g, 2-4 savaites (reikalui esant ir ilgiau). Sutrikus miegui – 0.05-0.1 g likus 20 min iki miego arba tuoj pat prieš miegą. Esant polinkiui į hipotoniją glicino vartojimas skiriamas mažesnėmis dozėmis ir pasikonsultavus su gydytoju. Maisto pramonėje glicinas naudojamas kaip skonio ir aromato modifikatorius (E640).
Būtina paminėti ir tai, kad vakarų valstybių medicina nelabai pripažįsta aukščiau paminėtų glicino savybių efektingumą, o miego pagerėjimo ir raminamasis poveikis pagrinde pasiekiamas placebo efektu. Bet kaip ten bebūtų, glicinas įeina į kai kurių gamintojų aminorūgščių kompleksus, o jei jis išties skatina kreatino susidarymą, tai jis jau naudingas raumenims.
•L-alaninas.
L-alaninas, IUPAC pav. – 2-aminopropano rūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – CH3CH(NH2)COOH;
sutrumpintas žymėjimas -Ala; A.
•β-alaninas.
β-alaninas, IUPAC pav. – 3-aminopropano rūgštis;
cheminė formulė – H2NCH2CH2COOH.
L- alanino metabolinis kelias artimai susijęs su glutamo, aspartato ir piruvato susidarymu. Peramininimo reakcijose alaninas praranda aminogrupę ir jis virsta piruvatu. Šioje reakcijoje susidaro glutamatas.
Alaninas yra svarbus pernešant aminorūgščių azotą ir anglies (C) atomus iš raumenų į kepenis, kur vyksta karbamido sintezė ir gliukoneogenezė, t. y. gliukozės-alanino ciklas, kurio metu alaninas virsta gliukoze.
Kepenyse vyksta gliukozės sintezė iš tris anglies atomus turinčių pirmtakų – laktato, piruvato, glicerolio ir alanino. Iš čia gliukozė vėliau gali būti pernešama į smegenų ir kitų organų ar audinių ląsteles.
Alaninas – yra svarbus energijos šaltinis raumens audiniams, galvos smegenims ir centrinei nervų sistemai; padeda susidaryti antikūnams, kurie stiprina imuninę sistemą; aktyviai dalyvauja cukraus ir organinių rūgščių metabolizme.
Žmogaus organizme yra aptinkami du alanino izomerai, tai α-alaninas, kuris įeina į daugelio baltymų sudėtį, aptinkamas laisvas kraujo plazmoje, bei β-alaninas – įeina į eilę biologiškai aktyvių junginių, aptinkamas smegenų audinyje ir raumenyse.
Taigi, β-alanino yra kraujo plazmoje ir daugumoje audinių, o raumenyse yra aptinkamas karnozinas, kuris sudarytas iš β-alanino ir histidino, sujungtų peptidiniu ryšiu. Tiksliai šio dipeptido funkcija nėra gerai žinoma, manoma, kad jis audinyje veikia kaip buferis. Žarnyno bakterijos β-alaniną įjungia į pantotenatą, kuris rezorbuojamas į audinius ir dalyvauja KoASH sintezėje.
Sporte, didesnę reikšmę turi β-alaninas, todėl toliau plačiau pakalbėsime apie šią aminorūgštį. β-alaninas yra gamtinė beta aminorūgštis, kurioje aminogrupė yra β-padėtyje. Sisteminis IUPAC pavadinimas – 3-aminopropano rūgštis. Skirtingai nuo savo brolio α-alanino, β-alaninas neturi hiralinio centro. Kaip jau minėta, organizme β-alaninas naudojamas raumenyse dipeptidų anzerino ir karnozino sintezei, taipogi yra pantoteto rūgšties (vitamino B5) sudėtyje, kuris reikalingas kofermentui A.
Kiek plačiau apsistokime ties β-alanino gebėjimu pakelti raumenyse karnozino koncentraciją. Biochemijos vadovėliuose minima, kad karnozino tiksli funkcija nėra gerai žinoma, o tik manoma, kad jis raumens audinyje veikia kaip pH buferis. T. y. intensyvių pratimų metu padeda sumažinti terpės parūgštėjimą (nesant šiam buferiui gali susidaryti būsena panaši į acidozę). Kaip žinome, rūgštingumo padidėjimas yra viena iš pagrindinių raumens išsekimo faktorių. Sporto leidiniuose minima, kad β-alanino indėlis į bendrą buferinę sistemą svyruoja nuo 10 iki 20 %. Taigi, visai galimas dalykas, kad β-alaninas padeda mažinti raumens audinio rūgštėjimą, normalizuoja terpės pH, kas žinoma teigiamai atsiliepia atliekant didelio intensyvumo pratimus ir papildomai padidina raumenų susitraukimų funkciją.
Veiksmingas ar ne β-alaninas kaip atskiras papildas reiktų spręsti kiekvienam asmeniškai. Tik tiesiogiai išbandžius bandymu būdu galima tai nustatyti. Sporto leidiniuose minima tokių bandymų pasitvirtinusi teorija ir minima tai, kad papildomas šios aminorūgšties vartojimas padeda po treniruotės efektyviai pašalinti skausmą raumenyse ir padeda greičiau atsistatyti po traumų. Jei tai išties yra taip, tai ši β-alanino savybė, t. y. raumenis apsauganti ir stipraus buferio priemonė, yra labiausiai reikalinga sportininkams, kurie susiduria su anaerobinėmis apkrovomis (tame tarpe ir kultūristai), kadangi didinant ištvermę β-alaninas netiesiogiai padeda padidinti treniruočių intensyvumą, o tai reiškia raumens atsistatymą ir augimą.
Lengvaatlečiams β-alaninas greičiausiai neturi jokios vertybinės reikšmės, taipogi šio papildo vartojimas sportuojantiems atletams neturi jokios įtakos norint padidinti ar kaip nors paveikti kraujo hormonų (testosterono, augimo hormono, kortizolo) koncentraciją. Kai kurių tyrimų analizė rodo, kad β-alanino naudojimas gali būti perspektyvus kariškiams – streso sąlygose pakeliant protinį darbingumą ir fizinę ištvermę.
β-alanino vartojimas rekomenduojamomis normomis nesukelia pašalinio poveikio, nebent kai kada parestenziją. Šis pasireiškimas gali atsirasti vartojant didesnėmis dozėmis, kurias sumažinus simptomai išnyksta. Norint sumažinti šį pašalinį poveikį papildą reiktų vartoti sulėtinto išlaisvinimo formose.
Vartojant β-alaniną kasdien po 4-6 g apie 2-4 savaites pastebimas fizinio darbingumo pakilimas, ypač tai jaučiasi kai periodiškai pasikartojantis, pakankamai intensyvus fizinis aktyvumas tęsiasi 1-4 minutes.
Žinoma reiktų suprasti ir tai, kad tai tik papildas, jis neatliks už jus treniruotės ir greičiausiai nepadarys super atleto, bet tikslingai siekiantiems savo tikslo sportininkams jis gali praversti.
β-alanino rekomenduojama norma yra nuo 400 iki 800 mg, reiktų vartoti nuolat vienodais laiko tarpais. Norint padidinti karnozino lygį ir pakelti našumą galima vartoti nuo 3.2 iki 6.4 g per dieną.
Įdomumo dėlei – tyrimuose yra pastebėta, kad vartojant 4-5 g per dieną pasiekiamas toks pat našumo pagerėjimas ir karnozino koncentracijos padidėjimas, kaip ir vartojant virš 6.5 g per dieną. Minimalus vartojimo laikotarpis yra 4-5 savaitės, galima pratęsti iki 8-12. Vartojant optimaliu režimu, karnozino lygis raumenyse vidutiniškai pakyla 80 % per 10 savaičių.
Jėgos sporto šakose, norint pakelti fizinį našumą, β-alaniną rekomenduojamą kombinuoti su kreatinu. Taip raumenų nuovargio atėjimo laikas nutolinamas efektingiau, nei vartojant juos abu atskirai. Taipogi papildą galima derinti su kofeinu, BCCA, išrūgų proteinu, azoto oksido skatintojais.
Kaip jau minėta, per didelės β-alanino dozės (daugiau nei 20mg/kg kūno masės) gali sukelti parestenziją, kuri gali būti susijusi su periferinių nervų sudirginimu. Toks pašalinis poveikis rodo tai, kad preparatas veikia, o jei šis poveikis sukelia nepatogumus, normas reikia sumažinti.
Šiaip, papildas netgi didelėmis dozėmis (virš 2 gramų per parą) nėra kenksmingas sveikatai, bet padidintas vartojimas visiškai nėra tikslingas. Nereiktų pamiršti, kad alanino mes gauname ne tik iš papildomo jo vartojimo papildų formoje, bet jis kasdien pas mus patenka ir su paprasta mitybą, kurio daugiausiai yra gyvulinės kilmės maisto produktuose.
•L-Prolinas.
L-Prolinas, IUPAC pav. – 2-pirolidinkarbosirūgštis;
pakeičiamoji aminorūgštis;
cheminė formulė – NC4H8COOH;
sutrumpintas pavadinimas – Pro, P.
•Hidroksiprolinas.
Hidroksiprolinas (Pro(OH)),
IUPAC pav. – 4-hidroksi-2-pirolidinkarbosirūgštis;
cheminė formulė – HOOCCHCH2CH2CH(OH)NH.
Organizmo pakeičiamoji aminorūgštis, aptinkamos abi L ir D izomerinės formos ir yra teigiama, kad prolinas įeina į visų organizmų baltymų sudėtį. Aminorūgščių skaidymo cikluose prolino aminorūgštis, kaip ir dar keletas kitų aminorūgščių (glutamato, glutamino, arginino, histidino), t. y. tiksliau jos anglies karkasas patenka į trikarboksirūgščių ciklą kaip α-ketoglutaratas. Prolinas yra oksiduojamas į glutamatą, iš kurio susidaro α-ketoglutaratas. O žinduolių organizme (aminorūgščių biosintezės procesuose) prolinas (ir argininas) yra sintetinami iš glutamato.
Kalbant apie prolino reikšmę organizmui reikia pasakyti, kad prolinas yra netipiška aminorūgštis, kadangi į jos sudėtį įeinanti iminogrupė yra įjungta į žiedą. Dėl to polipeptidinės grandinės judrumas toje vietoje yra ribotas (nėra laisvo sukimo). Ta polipeptidinės grandinės dalis kur yra prolinas, dažniausiai sudaroma į linkį, kadangi negali sudaryti a spiralės. Šioje vietoje, ko gero, ne viskas atrodo visai suprantama, netgi susidaro vaizdas jog tai blogai.
Bet tai nėra taip. Kaip tik dėl šios ypatybė prolinas tampa ypatingą funkciją atliekančia aminorūgštimi. T. y., labai plačiai nesiplečiant galima pasakyti, baltymai yra sudaryti iš daug aminorūgščių, todėl baltymo molekulės sandara yra labai sudėtinga. Yra išskiriami ir nagrinėjami keturi skirtingi baltymų organizacijos lygiai (keturios struktūros). Nenagrinėjant kitų trijų struktūrų reikia pasakyti, kad antrinėje struktūroje polipeptidinė grandinė susisuka į α spiralę arba sudaro β struktūrą. α spiralė yra labai svarbus baltymų struktūros elementas.
Polipeptidinė grandinė, sudaryta iš L-aminorūgščių, susisuka į dešiniojo sukimo spiralę pagal laikrodžio rodyklę, o D-aminorūgštys sudaro kairiojo sukimo spiralę, vandeniliniai ryšiai stabilizuoja spiralę. Taigi, kodėl gi tas prolinas, kurio vietoje negali susidaryti α spiralė tampa svarbus. Todėl, kad baltymų struktūrose turinčių α spirales ir β struktūras yra nustatomos ir kitos polipeptidinės grandinės atkarpos, kuriose susidaro kilpos ir linkiai, kurie sujungia α spiralių β juostų galus, polipeptidinė grandinė keičia savo orientaciją erdvėje ir įgauna atitinkamą struktūrą. Kilpos, kurias sudaro iki penkių aminorūgščių, yra vadinamos linkiu. Šiuose linkiuose dažniausiai būna glicino ir prolino aminorūgštys.
Prolinas ir iš jo susidaręs hidroksiprolinas yra svarbūs kolageno sintezėje. Hidroksiprolinas stabilizuoja kolageno trigubą spiralę. Kolagenas yra fibrilinis jungiamojo audinio baltymas, kurio yra kremzlėse, sausgyslėse, odoje, kraujagyslėse, akies odenoje ir ragenoje, kauluose, dantyse. Į kolageno sudėtį įeina 4-hidroksiprolinas ir 5-hidroksilizinas, kurie susidaro oksiduojant proliną ir liziną. Šios aminorūgštys stabilizuoja kolageną. Pvz., į odos kolageno sudėtį (baltymo molekulėje) yra 33 % glicino, 13 % prolino, 9 % 4-hidroksiprolino ir 0.6 % 5-hidroksilizino.
Įdomumo dėlei – kolageno biosintezės metu prolinas ir lizinas yra įjungiami į polipeptidinę grandinę, o šio proceso tolimesnėse šių aminorūgščių modifikacijose, pvz., prolino hidroksilinimui katalizuoti yra reikalingas fermentas prolino hidroksilazė. Hidroksilinimas vyksta tik po to, kai prolinas jau yra polipeptidinėje grandinėje. Aktyviajame šio fermento centre yra redukuotas geležies (Fe2+) jonas. Fermento aktyvumui yra reikalinga askorbo rūgštis, kuri redukuoja geležies joną. Negaunant askorbo rūgšties (t. y. vitamino C), geležis oksiduojasi ir fermentas netenka aktyvumo. Taigi, organizmui negaunant pakankamai vitamino C nėra sintetinamas hidroksiprolinas ir hidroksilizinas, todėl kolageno molekulė netenka stabilumo. Didėja kapiliarų pralaidumas, kraujuoja dantenos, susidaro kraujosruvos, susergama skorbutu. Beje, maisto baltymuose esantis hidroksiprolinas kolagenui sintetinti nenaudojamas.
Apibendrinimui galima pasakyti: prolinas yra reikalingas organizmo baltymų sintezėje; prolino aminorūgštis yra svarbus raiščių, sausgyslių, sąnarių funkcinė dalis; ji yra reikalinga palaikyti širdies raumens darbingumą bei ją stiprinti. Prolino aminorūgšties yra daugelyje gyvulinės kilmės baltyminių produktų: mėsoje, kiaušiniuose, pieno produktuose, žuvyje ir kt.