Aminokwasy – budulec białka: poznaj ich rolę i najlepsze źródła

Czym są aminokwasy?

Aminokwasy to organiczne związki chemiczne, które są podstawowymi cegiełkami budującymi białka. Łącząc się w długie łańcuchy (białka), pełnią kluczowe funkcje w organizmie, takie jak budowanie i naprawa tkanek, wzmacnianie układu odpornościowego, produkcja enzymów i hormonów, a także wspieranie pracy układu nerwowego.

Aminokwasy (kwasy α-amino karboksylowe, kwasy aminowe) to związki organiczne, które składają się z cząsteczek węgla, azotu, tlenu, wodoru oraz specyficznej grupy bocznej, która jest zmienna. Niektóre aminokwasy (metionina i cysteina) zawierają w swej budowie również atom siarki, dlatego nazywane są aminokwasami siarkowymi.

Wszystkie aminokwasy zbudowane są według tego samego schematu, a mianowicie posiadają grupę aminową (–NH2), grupę karboksylową (–COOH), atom wodoru oraz łańcuch boczny (–R). W zależności od budowy łańcucha bocznego, aminokwasy mają różne właściwości biologiczne, chemiczne i fizyczne. W skład białek wchodzi 20 aminokwasów, które są połączone ze sobą wiązaniami peptydowymi.

Organizm ludzki wytwarza setki różnych aminokwasów (w tym ponad 300 niebiałkowych), lecz nie jest w stanie wyprodukować 9 określonych aminokwasów białkowych, których potrzebuje do prawidłowego funkcjonowania. Odpowiednie ilości aminokwasów są niezbędne do produkcji neuroprzekaźników, hormonów, enzymów i płynów ustrojowych, a także wzrostu mięśni i innych procesów biologicznych zachodzących w organizmie człowieka.

Rola w organizmie człowieka

Aminokwasy pełnią następujące funkcje w organizmie człowieka:

• uczestniczą w budowie białek – cząsteczek, które stanowią główny materiał budulcowy ludzkiego organizmu (w tym pomagają rozwijać masę mięśniową)
• biorą udział w produkcji hormonów (m.in.: melatoniny, tyroksyny – T4, oksytocyny, wazopresyny)
• wpływają na neuroprzekaźnictwo mózgowe (np. są prekursorem serotoniny, potocznie nazywanej hormonem szczęścia, jak również dopaminy, adrenaliny i noradrenaliny)
• stanowią źródło energii niezbędne do prawidłowego wzrostu, różnicowania i funkcjonowania komórek, zwłaszcza przy niedoborze glukozy i wolnych kwasów tłuszczowych (np. podczas głodówki)
• biorą udział w proliferacji, różnicowaniu i aktywacji komórek odpornościowych, dzięki czemu mają pozytywny wpływ na odporność organizmu
• regulują prawidłowy wzrost i rozwój organizmu
• wspierają dobrą kondycję skóry, włosów i paznokci poprzez uzupełnianie naturalnych ubytków
• przyspieszają regenerację uszkodzonych tkanek (np. gojenie ran, wytwarzanie blizn)

Podział aminokwasów

Aminokwasy to grupa związków organicznych o zróżnicowanej budowie, właściwościach i funkcji. Dlatego istnieje wiele różnych kryteriów podziału aminokwasów.

Aminokwasy możemy podzielić ze względu na:

• występowanie i funkcję (białkowe, niebiałkowe, glukogenne, ketogenne)
• możliwość syntezy przez organizm (endogenne, egzogenne i względnie egzogenne)
• strukturę łańcucha bocznego (alifatyczne i aromatyczne)
• polarność łańcucha bocznego (polarne i niepolarne)
• obecność w łańcuchu bocznym dodatkowych grup aminowych lub karboksylowych (kwasowe, zasadowe i obojętne)

Aminokwasy endogenne i aminokwasy egzogenne

Aminokwasy endogenne są naturalnie wytwarzane w organizmie człowieka w ilości wystarczającej, aby zaspokoić jego potrzeby związane z prawidłowym przebiegiem wielu różnych procesów metabolicznych.

Aminokwasy endogenne:

• alanina – zwiększa wydolność organizmu, reguluje transport glukozy do czerwonych krwinek i mózgu oraz neutralizuje wolne rodniki
• arginina – jest niezbędna do prawidłowego wzrostu i rozwoju organizmu, wpływa na rozszerzanie naczyń krwionośnych i pracę układu immunologicznego oraz uczestniczy w neurotransmisji
• asparagina – jest zaangażowana w produkcję energii i regulację ciśnienia tętniczego krwi oraz wspomaga prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego i odpornościowego
• cysteina – bierze udział w syntezie glutationu, kolagenu, keratyny i koenzymu A, reguluje poziom glukozy we krwi
• glicyna – wspomaga regenerację komórek skóry, reguluje poziom insuliny we krwi, poprawia funkcje poznawcze
• glutamina – wspiera prawidłowe funkcjonowanie przewodu pokarmowego i układu immunologicznego, pomaga utrzymać integralność bariery jelitowej
• kwas asparaginowy – wspomaga pracę układu nerwowego, reguluje gospodarkę hormonalną
• kwas glutaminowy – wspiera procesy zapamiętywania i uczenia się
• prolina – uczestniczy w syntezie kolagenu, dzięki czemu może ograniczać powstawanie zmarszczek i wspomagać pielęgnację skóry, w tym poprawiać jej elastyczność
• seryna – reguluje rozwój i funkcjonowanie układu nerwowego, poprawia funkcje poznawcze, może obniżać poziom kortyzolu
• tyrozyna – bierze udział w produkcji kolagenu, melaniny, hormonów tarczycy oraz neuroprzekaźników, takich jak dopamina, adrenalina i noradrenalina.

Aminokwasy egzogenne (Essential Amino Acids – EAA) to grupa dziewięciu aminokwasów, których ludzki organizm nie potrafi samodzielnie wytwarzać i dlatego występuje konieczność dostarczania ich na bieżąco wraz z dietą.

Aminokwasy egzogenne:

• fenyloalanina – jest potrzebna do produkcji melaniny, tyrozyny oraz neuroprzekaźników mózgowych, w tym dopaminy, adrenaliny i noradrenaliny.
• histydyna – jest prekursorem dla hormonu uwalniającego tyreotropinę (TRH) i ważnych metabolitów wpływających na czynność nerek, neurotransmisję, wydzielanie żołądkowe oraz układ odpornościowy; ma również istotne znaczenie w okresie intensywnego wzrostu u dzieci.
• izoleucyna – zwiększa syntezę białek mięśniowych oraz nasila wychwyt glukozy i jej wykorzystanie przez mięśnie podczas wysiłku fizycznego; wspomaga gojenie ran, stymuluje funkcje komórek układu odpornościowego oraz pobudza wydzielanie niektórych hormonów.
• leucyna – odgrywa ważną rolę w syntezie białek mięśniowych, regulacji poziomu glukozy we krwi, produkcji hormonu wzrostu oraz naprawie tkanki mięśniowej oraz kostnej; sprzyja również gojeniu się ran oraz zapobiega rozpadowi białek mięśniowych po urazie lub silnym stresie.
• lizyna – wspiera prawidłowe funkcjonowanie układu odpornościowego, zwiększa wchłanianie wapnia oraz bierze udział w metabolizmie tłuszczów.
• metionina – jest ważna dla syntezy tauryny, karnityny i glutationu (przeciwutleniacza neutralizującego wolne rodniki i chroniącego komórki przed stresem oksydacyjnym).
• treonina – wspiera prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego i immunologicznego, uczestniczy w metabolizmie tłuszczów oraz jest niezbędnym składnikiem do budowy kolagenu i elastyny.
• tryptofan – jest prekursorem serotoniny, neuroprzekaźnika odpowiedzialnego za dobre samopoczucie i regulację napięcia mięśni gładkich.
• walina – wspomaga wzrost i regenerację mięśni szkieletowych, uczestniczy w produkcji energii. Wykazuje działanie pobudzające, reguluje nastrój oraz utrzymuje wigor umysłowy i koordynację mięśniową.

Wymienia się również aminokwasy warunkowo niezbędne (półniezbędne, względnie egzogenne), które są wytwarzane w organizmie człowieka, jednak nie zawsze w dostatecznej ilości. Zalicza się do nich: histydynę, argininę, cysteinę, tyrozynę oraz serynę. Zapotrzebowanie na aminokwasy warunkowo niezbędne może wzrastać w okresach intensywnego wzrostu i rozwoju, ciąży, intensywnego wysiłku fizycznego oraz stanach chorobowych.

Aminokwasy białkowe i niebiałkowe

Aminokwasy białkowe to najmniejsze elementy struktury peptydów i białek wszystkich organizmów żywych. W tkankach i płynach ustrojowych organizmu występuje również pula wolnych aminokwasów, które oprócz tworzenia peptydów i białek, pełnią wiele ważnych funkcji.

Niektóre aminokwasy lub ich pochodne są neurotransmiterami (np. glicyna, kwas asparaginowy kwas glutaminowy) bądź hormonami (pochodne tyrozyny – trójjodotyronina i tyroksyna, czy pochodne tryptofanu – melatonina).

Aminokwasy niebiałkowe nie tworzą struktur białkowych, jednak pełnią w organizmie wiele ważnych funkcji. Te związki organiczne najczęściej występują w stanie wolnym lub są produktami przemian aminokwasów białkowych.

Aminokwasy niebiałkowe:

• cytrulina – związek regulujący ciśnienie tętnicze krwi i wydolność organizmu
• homocysteina – uznawana za czynnik ryzyka sercowo-naczyniowego (w przypadku podwyższonego stężenia we krwi)
• kwas gamma-aminomasłowy (GABA) – neuroprzekaźnik hamujący w układzie nerwowym
• ornityna – aminokwas biorący udział w cyklu mocznikowym
• trójjodotyronina (T3) – hormon tarczycy
• tyroksyna (T4) – hormon tarczycy

Pozostałe podziały aminokwasów

Aminokwasy można również podzielić ze względu na strukturę łańcucha bocznego:

• alifatyczne (łańcuchowe) – z łańcuchem prostym: alanina, cysteina, glicyna, seryna, treonina oraz z łańcuchem rozgałęzionym: leucyna, izoleucyna, walina;
• cykliczne (pierścieniowe) – z pierścieniem aromatycznym: fenyloalanina, tyrozyna oraz z pierścieniem hetrocyklicznym: histydyna, prolina tryptofan.

Podział aminokwasów białkowych ze względu na polarność łańcucha bocznego:

• apolarne (hydrofobowe) – o łańcuchu bocznym alifatycznym: alanina, cysteina, glicyna, izoleucyna, leucyna, prolina, walina oraz o łańcuchu bocznym aromatycznym: fenyloalanina, tryptofan i tyrozyna;
• polarne – aminokwasy zasadowe (arginina, histydyna, lizyna), aminokwasy kwaśne (kwas glutaminowy, kwas asparaginowy) oraz aminokwasy obojętne (asparagina, glutamina, seryna, treonina).

Podział aminokwasów ze względu na strukturę związków powstających z przemian szkieletów węglowych:

• glukogenne – alanina, arginina, cysteina, glicyna, histydyna, kwas asparaginowy, kwas glutaminowy, metionina, prolina, seryna, treonina, walina.
• ketogenne – leucyna i lizyna.
• gluko-ketogenne – fenyloalanina, izoleucyna, tryptofan, tyrozyna.

Aminokwasy BCAA w diecie sportowców

Aminokwasy rozgałęzione (BCAA) to grupa trzech aminokwasów egzogennych, które są niezbędne dla organizmu człowieka.

Do aminokwasów rozgałęzionych BCAA zalicza się:

• leucynę,
• izoleucynę,
• walinę.

Literatura fachowa donosi, iż stosowanie BCAA może zmniejszać uczucie zmęczenia psychofizycznego podczas wykonywania długotrwałego wysiłku fizycznego (np. biegania, jazdy na rowerze) oraz łagodzić uszkodzenia mięśni szkieletowych i opóźnioną powysiłkową bolesność mięśniową (tzw. DOMS-y) u sportowców wyczynowych i amatorów. Leucyna w największym stopniu ze wszystkich BCAA stymuluje proces syntezy białek mięśniowych, dzięki czemu odgrywa ważną rolę w rozwoju masy mięśniowej.

Jednak suplementacja BCAA powoduje jedynie submaksymalne (na 80-90%) nasilenie tempa syntezy białek mięśniowych. Aby doszło do maksymalnej (na 100%) stymulacji syntezy białek w mięśniach szkieletowych potrzebne są wszystkie aminokwasy egzogenne w odpowiednich ilościach, a nie tylko trzy z nich w formie BCAA.

W swojej praktyce dietetycznej nie zalecam dodatkowej suplementacji BCAA z uwagi na to, iż aminokwasy te są obecne w dużych ilościach w produktach pochodzenia zwierzęcego, takich jak mięso, ryby, owoce morza, jaja oraz mleko i produkty mleczne.

U osób, które mają trudności z dostarczeniem odpowiedniej ilości białka z pożywienia, zalecam dobrej jakości odżywkę białkową (np. izolat białek serwatkowych – WPI), która zawiera komplet 9 aminokwasów egzogennych, w tym także BCAA, co jest o wiele korzystniejsze dla całkowitego efektu anabolicznego.

Niedobór aminokwasów – przyczyny

Niedobór aminokwasów (zwłaszcza aminokwasów egzogennych) najczęściej występuje w krajach rozwijających się, z uwagi na mniejsze spożycie żywności, w tym źródeł białka niepełnowartościowego, które są ubogie zwłaszcza w lizynę.

Ich niedobór może przyczyniać się do rozwoju depresji, zaburzeń lękowych, bezsenności, chronicznego zmęczenia, osłabienia organizmu, spadku siły i masy mięśniowej oraz zahamowania wzrostu u dzieci. Objawy te są najczęściej spowodowane brakiem syntezy białek w organizmie z powodu niewystarczającej ilości niezbędnych aminokwasów egzogennych.

Najczęstsze przyczyny niedoboru aminokwasów:

• niedożywienie,
• długotrwałe wymioty,
• długotrwały brak apetytu,
• zaburzenia wchłaniania,
• zaburzenia metabolizmu aminokwasów (np. tyrozynemia),
• przewlekła choroba nerek,
• nowotwory,
• rozległe oparzenia.

Źródła aminokwasów w diecie

Aminokwasy (w tym aminokwasy niezbędne) występują w żywności o wysokiej zawartości białka. Do pokarmów bogatych w białko zalicza się takie produkty jak mięso, ryby, jaja, mleko i jego przetwory, rośliny strączkowe, orzechy, nasiona, pestki oraz niektóre produkty zbożowe.

Prawidłowo zbilansowana dieta powinna uwzględniać różnorodne źródła białka zarówno pochodzenia roślinnego, jak i pochodzenia zwierzęcego, co umożliwia pokrycie zapotrzebowania organizmu człowieka na niezbędne aminokwasy egzogenne.

Zawartość białka w wybranych produktach spożywczych w przeliczeniu na 100 g:

• soja, nasiona suche: 34,3 g
• ser edamski: 26,1 g
• orzechy arachidowe: 25,7 g
• soczewica czerwona, nasiona suche: 25,4 g
• siemię lniane: 24,5 g
• groch, nasiona suche: 23,8 g
• pierś z kurczaka: 21,5 g
• fasola biała, nasiona suche: 21,4 g
• polędwica wołowa: 20,0 g
• łosoś: 19,9 g
• pierś z indyka: 19,2 g
• ser twarogowy chudy: 19,0 g
• dorsz: 17,8 g
• kasza gryczana: 13,0 g
• jaja kurze całe: 12,5 g
• jogurt skyr naturalny: 12,0 g

Ile aminokwasów potrzebujesz do prawidłowego funkcjonowania organizmu?

Do prawidłowego funkcjonowania organizmu potrzebnych jest 20 różnych aminokwasów. Dzienne zapotrzebowanie na białko u osoby dorosłej wynosi ok. 0,9-1 g na kilogram masy ciała, ale może być wyższe w zależności od wieku, poziomu aktywności fizycznej, celów, stanu zdrowia.

Zwiększone zapotrzebowanie na aminokwasy występuje w okresie ciąży i karmienia piersią, intensywnego wzrostu i rozwoju organizmu, zwiększonego wysiłku fizycznego oraz rekonwalescencji po urazie i przebytych chorobach.

Większych ilości aminokwasów potrzebują również osoby trenujące na siłowni, które chcą rozwijać masę mięśniową (1,6-2,2 g białka na kg masy ciała). Ponadto osobom starszym zaleca się obecnie spożywanie większych ilości aminokwasów (1,0-1,5 g białka na kg masy ciała) w celu zachowania beztłuszczowej masy ciała i zwiększenia sprawności mięśni szkieletowych.