Aminokwasy: istota, rodzaje i funkcje

Aminokwasy to zawierające azot węglowe związki organiczne o zróżnicowanej, ale podobnej budowie. Są monomerami, które tworzą peptydy i białka poprzez wiązania peptydowe. W organizmie człowieka aminokwasy uczestniczą w syntezie enzymów, hormonów, neuroprzekaźników i tkanek.

Te związki mają wspólną strukturę molekularną, co sprawia, że stanowią odrębną grupę związków organicznych.

Ich struktura składa się z centralnego atomu węgla (C), do którego przyłączone są cztery różne grupy: grupa aminowa (–NH₂), grupa karboksylowa (–COOH), atom wodoru i łańcuch boczny (R-grupa), który różni się u każdej aminokwasu i decyduje o jego właściwościach chemicznych oraz funkcjach. 

To właśnie różnorodność R-grup warunkuje odmienność poszczególnych aminokwasów.

Aminokwasy odgrywają fundamentalną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu organizmu. Są podstawowymi jednostkami budulcowymi białek, które tworzą tkanki, enzymy, hormony i cząsteczki układu odpornościowego. Bez nich niemożliwe byłoby podział komórek, regeneracja ani utrzymanie procesów życiowych.

Synteza białek i wzrost tkanek

Wszystkie tkanki w organizmie są budowane i utrzymywane dzięki białkom syntetyzowanym z aminokwasów. Jest to szczególnie ważne w okresie wzrostu, gojenia ran, regeneracji po operacjach i urazach mięśni.

Dostarczanie energii przy wysiłku

Podczas długotrwałego wysiłku fizycznego niektóre aminokwasy (szczególnie o rozgałęzionym łańcuchu – BCAA) wykorzystywane są jako źródło energii, gdy zapasy glikogenu są wyczerpane. Wspiera to wytrzymałość i opóźnia zmęczenie, a także często stosowane jest jako sposób na zachowanie masy mięśniowej przy deficycie kalorycznym.

Regeneracja po wysiłku

Aminokwasy przyspieszają odbudowę włókien mięśniowych po treningu lub urazie. Zmniejszają ból, przywracają funkcję mięśni i chronią przed utratą masy mięśniowej w warunkach stresu. Dlatego właśnie aminokwasy stosowane są jako wsparcie mięśni.

Synteza hormonów i enzymów

Te związki organiczne uczestniczą w produkcji hormonów, takich jak insulina, tyroksyna i adrenalina, oraz enzymów regulujących niemal wszystkie reakcje biochemiczne w organizmie. To tylko część substancji, które budują w organizmie.

Wsparcie dla układu odpornościowego

Glutamina i inne aminokwasy stanowią paliwo dla komórek odpornościowych i wspierają funkcję barierową jelit, co ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania infekcjom i stanom zapalnym. Budują również specyficzne przeciwciała oraz cząsteczki i kompleksy immunologiczne do walki z patogenami.

Udział w syntezie neuroprzekaźników

Aminokwasy takie jak tryptofan, tyrozyna i glutaminian są prekursorami neuroprzekaźników – substancji, które regulują nastrój, sen, koncentrację i inne funkcje mózgowe.

Detoksykacja i równowaga azotowa

Wątroba wykorzystuje aminokwasy w procesach neutralizacji amoniaku i innych toksyn. Odgrywają one także rolę w utrzymaniu równowagi związków azotowych w organizmie.

Poprawa trawienia

Poprzez budowę enzymów trawiennych i wspieranie błony śluzowej jelit, aminokwasy przyczyniają się do optymalnego wchłaniania składników odżywczych i do ochrony bariery żołądkowo-jelitowej.

Aminokwasy dzielą się na dwie główne grupy: egzogenne(niezbędne) i endogenne (zamienne).

Eegzogenne nie mogą być syntetyzowane przez organizm człowieka, dlatego muszą być dostarczane z pożywieniem. W przeciwieństwie do nich, endogenne mogą powstawać wewnętrznie – w wyniku procesów metabolicznych z innych aminokwasów lub związków zawierających azot.

Łącznie21 aminokwasów uczestniczy w budowie struktur organizmu człowieka. Spośród nich 9 jest niezbędnych, a pozostałe 12 organizm może wytwarzać samodzielnie dzięki syntezie endogennej z różnych prekursorów.

Aminokwasy egzogenne (niezbędne)

Są to aminokwasy, których organizm nie może samodzielnie produkować i muszą być dostarczane z pożywieniem.

Istnieje 9 aminokwasów egzogennych, każdy o specyficznej roli:

• Histydyna:Niezbędna do wzrostu i regeneracji tkanek, uczestniczy w produkcji hemoglobiny i jest kluczowa dla utrzymania osłonek mielinowych komórek nerwowych. Prekursor histaminy – ważnego mediatora w odpowiedzi immunologicznej i sekrecji kwasu żołądkowego.

• Izoleucyna:Aminokwas o rozgałęzionym łańcuchu (BCAA), uczestniczy w syntezie hemoglobiny, reguluje metabolizm energetyczny i wspomaga regenerację mięśni po wysiłku.

• Leucyna: Również BCAA, silnie anaboliczny aminokwas, aktywuje szlak mTOR – główny mechanizm sygnałowy wzrostu mięśni i syntezy białek.

• Lizyna: Ważna dla syntezy kolagenu, wchłaniania wapnia oraz produkcji enzymów i hormonów. Wspiera funkcję odpornościową i regenerację tkanek.

• Metionina: Aminokwas siarkowy, niezbędny do syntezy kreatyny, karnityny i glutationu. Uczestniczy w metylacji DNA oraz w metabolizmie tłuszczów i toksyn w wątrobie.

• Fenyloalanina:Prekursor tyrozyny, która jest wykorzystywana do syntezy dopaminy, adrenaliny i tyroksyny. Kluczowa dla równowagi neuroprzekaźników i funkcji mózgu.

• Treonina: Bierze udział w budowie białek strukturalnych, takich jak kolagen i elastyna. Wspiera zdrowie skóry i przewodu pokarmowego.

• Tryptofan: Prekursor serotoniny i melatoniny – ważnych dla nastroju, snu i zdrowia psychicznego. Uczestniczy także w syntezie niacyny (witaminy B3).

• Walina:Trzeci aminokwas o rozgałęzionym łańcuchu, niezbędny dla metabolizmu mięśni, regeneracji tkanek i utrzymania równowagi energetycznej podczas wysiłku fizycznego.

Aminokwasy endogenne (zamienne)

Te aminokwasy są syntetyzowane przez organizm, jednak w określonych warunkach (choroba, stres, wzrost) niektóre z nich mogą stać się „warunkowo niezbędne”.

Oto one:

• Alanina:Główny transporter azotu między tkankami. Utrzymuje poziom glukozy we krwi poprzez udział w glukoneogenezie.

• Asparagina:Bierze udział w syntezie innych aminokwasów i jest ważna dla prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego.

• Kwas asparaginowy (asparaginian): Pełni rolę w cyklu Krebsa, wspomaga produkcję energii i uczestniczy w przewodzeniu impulsów nerwowych.

• Glutamina: Warunkowo niezbędna. Najpowszechniejszy aminokwas we krwi. Kluczowy dla funkcji odpornościowych, zdrowia układu pokarmowego i regeneracji po wysiłku fizycznym lub chorobie.

• Kwas glutaminowy (glutaminian):Główny neuroprzekaźnik pobudzający w ośrodkowym układzie nerwowym. Odgrywa rolę w procesach uczenia się i pamięci.

• Glicyna: Składnik kolagenu. Uczestniczy w detoksykacji, syntezie hemoglobiny i neuroprzekaźników.

• Prolina: Podstawowy element kolagenu – zapewnia wytrzymałość i elastyczność tkanki łącznej, ścięgien i skóry.

• Serina: Bierze udział w syntezie fosfolipidów, sfingolipidów i innych aminokwasów. Ważna także dla prawidłowego działania układu nerwowego i mózgu.

• Tyrozyna: Syntezowana z fenyloalaniny. Prekursor katecholamin (dopamina, noradrenalina, adrenalina) oraz hormonów tarczycy.

• Cysteina (warunkowo niezbędna):Aminokwas siarkowy, prekursor antyoksydantu glutationu. Wspiera detoksykację i ochronę przed stresem oksydacyjnym.

• Arginina (warunkowo niezbędna): Niezbędna do syntezy tlenku azotu (NO), który reguluje ciśnienie krwi i ukrwienie. Odgrywa rolę w funkcji odpornościowej i gojeniu ran.

• Ornityna(niebiałkowy, niebiałkowy aminokwas): Uczestniczy w cyklu mocznikowym – detoksykacji amoniaku. Nie buduje białek, ale ma ważną rolę w metabolizmie.

Ludzki organizm potrzebuje określonych ilości aminokwasów do prawidłowego wzrostu, regeneracji i utrzymania funkcji metabolicznych. Zapotrzebowanie różni się w zależności od wieku, płci, aktywności fizycznej i stanu zdrowia.

Aminokwasy egzogenne

Aminokwasy egzogenne nie mogą być syntetyzowane w organizmie i muszą być dostarczane wraz z pożywieniem.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca dzienne dawki dla dorosłych, wyrażone w mg na kilogram masy ciała:

• Leucyna: 39 mg/kg

• Izoleucyna: 20 mg/kg

• Lizyna: 30 mg/kg

• Metionina + cysteina (siarkowe): 15 mg/kg

• Fenyloalanina + tyrozyna (aromatyczne): 25 mg/kg

• Treonina: 15 mg/kg

• Tryptofan: 4 mg/kg

• Walina: 26 mg/kg

• Histydyna (półegzogenna): 10 mg/kg

Aminokwasy endogenne

Są syntetyzowane w organizmie, ale w określonych stanach (choroba, stres, wysiłek fizyczny) może być potrzebne dodatkowe spożycie z pożywienia lub suplementów aminokwasowych. Konkretne zalecenia nie zostały ustalone, ponieważ organizm w normalnych warunkach produkuje je w wystarczających ilościach.

Podsumowana tabela z zalecanymi dziennymi dawkami aminokwasów egzogennych (dla dorosłych)

Te ilości są orientacyjne i mogą się różnić w zależności od specyficznych potrzeb, takich jak ciąża, karmienie piersią, intensywna aktywność fizyczna czy choroby.

Aminokwasy dostarczane są głównie z pożywieniem, a najbogatszym źródłem są białka pochodzenia zwierzęcego – mięso, ryby, jaja i produkty mleczne. Nazywane są one pełnowartościowymi źródłami, ponieważ podczas rozkładu białek zwierzęcych nasze ciało otrzymuje wszystkie niezbędne aminokwasy egzogenne.

Rośliny strączkowe, orzechy i nasiona są bogate w białko, ale zawierają aminokwasy w mniejszych ilościach i z niepełnym profilem. Z tego powodu określane są jako niepełnowartościowe źródła, gdyż są trudniej przyswajalne i nie dostarczają wszystkich niezbędnych aminokwasów w wystarczających ilościach.

Aby poprawić profil aminokwasowy białek roślinnych, zaleca się łączenie różnych produktów. Przykłady udanych połączeń to fasola + ryż, ciecierzyca + soczewica, nasiona + orzechy i inne.

Takie kombinacje zapewniają bardziej zrównoważony skład aminokwasów, zbliżony do pełnowartościowych źródeł zwierzęcych.

W niektórych przypadkach można sięgnąć po pojedyncze aminokwasy, kompleksy aminokwasowe lub białka w formie suplementów diety.

Dodatkowa suplementacja aminokwasów jest potrzebna przy intensywnych treningach, rekonwalescencji po urazach lub operacjach, przy zmianach związanych z wiekiem i zmniejszonym spożyciem białka, w przypadku określonych chorób, a także u wegetarian i wegan, którzy mogą nie otrzymywać wszystkich niezbędnych aminokwasów z diety.

Czym są aminokwasy?

To heterogeniczna grupa azotowych związków organicznych, które pełnią wiele ważnych funkcji w organizmie człowieka i wszystkich innych istot żywych.

Jakie główne rodzaje aminokwasów się wyróżnia?

Dla organizmu człowieka wyróżnia się głównie aminokwasy egzogenne (niezbędne) – które musimy dostarczać z pożywieniem oraz endogenne (zamienne) – które organizm może sam syntetyzować.

Jak dostarczyć aminokwasy?

Najlepszymi źródłami aminokwasów są produkty pochodzenia zwierzęcego – jaja, mleko, mięso, natomiast źródła roślinne – takie jak fasola, soja, rośliny strączkowe, orzechy i nasiona – są niepełnowartościowe i niewystarczające, aby zapewnić pełne zapotrzebowanie.