Vznik a význam bílkovin (proteinů)

Bílkoviny (proteiny) neboli polypeptidy jsou organické makromolekulární látky. Jejich molekulová hmotnost přesahuje 10 000. Skládají se z aminokyselin v počtu větším než 100. Typický protein jich obsahuje 200-300. Aminokyseliny v peptidu jsou vzájemně vázány peptidovou vazbou. Peptidová vazba spojuje jednoduchou kovalentní vazbou aminoskupinu jedné aminokyseliny a karboxylovou skupinu druhé aminokyseliny.

Struktura bílkovin

Struktura proteinů vychází z uspořádání aminokyselin v řetězci. Při popisu trojrozměrného uspořádání proteinů jsou rozlišovány 4 úrovně: primární, sekundární, terciární a kvartérní struktura.

1. Primární struktura: Je dána pořadím (sekvencí) aminokyselinových zbytků v peptidovém řetězci.
2. Sekundární struktura: Jedná se o prostorové uspořádání peptidových vazeb (páteře polymeru). Tato struktura je výsledkem vzniku vodíkových vazeb, především mezi protilehlými skupinami NH a CO. Výsledkem tohoto působení jsou dvě struktury:
   • α-helix: Řetězec je stočen do pravotočivé šroubovice. Délka jednoho závitu šroubovice je rovna 3,6 aminokyselinových zbytků. Peptidový řetězec je stočen do šroubovice.
   • β-struktura: neboli struktura skládaného listu (polypeptidový řetězec je v této struktuře skoro úplně rozvinut a má podobu skládaného listu).

   Struktura některých shluků jednotlivých úseků sekundární struktury se nazývá supersekundární struktura.

3. Terciární struktura: Terciární strukturu charakterizují další intramolekulární vazebné interakce. Například disulfidické můstky, iontové vazby a van der Waalsovy síly.
4. Kvarterní struktura: Kvarterní struktura vzniká u proteinů, které se skládají ze dvou a více polypeptidových řetězců. Jejich spojení zajišťují vzájemné extramolekulární vazebné interakce. Kvarterní strukturu nalezneme například v hemoglobinu. Funkce mnoha bílkovin vychází až ze struktury zkombinované z několika terciárních struktur. Proteiny jsou v tomto případě tvořeny z více než jednoho peptidového řetězce z tzv. podjednotek. Kvartérní struktura udává vzájemnou polohu těchto podjednotek vůči sobě.

Denaturace bílkovin

Denaturace bílkovin je proces, kdy se mění sekundární a terciární struktura. Protein tímto ztrácí biologickou aktivitu. Působením řady fyzikálních a chemických vlivů se původní prostorové uspořádání bílkovin porušuje. Bílkoviny přecházejí na méně uspořádanou formu. Proteiny během denaturace ztrácejí svou biologickou funkci a mění se řada jejich vlastností, např. denaturace proteinů obvykle zvyšuje jejich stravitelnost. Je to způsobeno tím, že denaturované bílkoviny jsou snadněji přístupné hydrolytickým enzymům.

Funkce bílkovin v organismu

Bílkoviny se nacházejí v každé buňce, plují ve vaší krvi a tvoří vaše orgány. Jejich funkce jsou opravdu rozmanité. Bílkoviny mají zkrátka na starosti celý chod organismu, a proto jejich adekvátní příjem není radno podceňovat. Funkce bílkovin v lidském těle je velice rozmanitá.

Čtěte také: Životní prostředí a chemie

• Růst a obnova tkání: Tělo potřebuje bílkoviny pro růst tkání a jejich neustálou obnovu. Organismus potřebuje vyšší množství stavebních bílkovin po úrazu nebo v nemoci, v těhotenství a při kojení, ve vyšším věku a samozřejmě při sportu.
• Biochemické reakce: Některé z bílkovin tvoří enzymy, jež se účastní tisíců biochemických procesů uvnitř a vně buňky. Struktura enzymů umožňuje v kombinaci s ostatními molekulami spustit reakce důležité pro fungování metabolismu. Některé z nich se účastní na trávení živin, bez čehož by se žádné z živin nemohly do organismu vstřebávat. Bílkoviny se touto cestou účastní na procesech trávení, produkce energie, srážení krve a na svalových kontrakcích.
• Pohybové funkce: Bílkoviny, které tvoří myozin jsou takzvané molekulární motory. Za pomoci hydrolýzy ATP vytvářejí aktivní pohyb v buňce.
• Hormonální funkce: Některé z bílkovin tvoří hormony a tedy zajišťují komunikaci mezi buňkami, tkáněmi a orgány. Jedná se o proteiny, polypeptidy a aminy, například inzulín, glukagon, růstový hormon, antidiuretický hormon, ale také testosteron, estrogeny a další.
• Strukturní funkce: Bílkoviny jsou hlavní komponentou tělesných struktur a tuto jejich strukturu také zesilují. Jedná se například o kolagen, keratin, elastin (tvořící pojivové tkáně jakými jsou chrupavky, vlasy a nehty).
• Regulace homeostázy: Bílkoviny fungují jako pufrovací systém, protože organismus potřebuje udržet acidobazickou rovnováhu. Například hemoglobin váže malé množství kyselin, čímž udržuje normální pH krve.
• Stabilní objem tělních tekutin: Při nedostatečném příjmu bílkovin klesá v krvi množství albuminu a globulinu a tekutiny unikají do mezibuněčného prostoru, což má za následek vznik otoků. Tento fenomén je známý jako proteinová malnutrice, tedy kwashiorkor.
• Obranné funkce (imunitní): Bez bílkovin by nemohla fungovat imunita.
• Zdroj energie: Jako zdroj energie mohou být bílkoviny nahrazeny sacharidy či lipidy, avšak jsou zásadním zdrojem dusíku a esenciálních aminokyselin. V případě, kdy organismus nemá jinou možnost, využije bílkoviny i na pokrytí potřeb energie. Bílkoviny se musí rozštěpit v několika fázích až na nejmenší stavební prvky, kterými jsou aminokyseliny.

Jako enzymy (např. trypsin), regulují průběh dějů v živých organismech (některé hormony), mají podpůrnou funkci (např. kolagen), zprostředkovávají transport látek (např. hemoglobin), mají ochrannou funkci (např. imunoglobulin) aj.

Aminokyseliny a jejich význam

Běžně se v bílkovinách vyskytuje základních 20 aminokyselin (korálků), které jsou vedle sebe různě poskládané a vytváří hodně dlouhý řetěz. Aby se jednalo o bílkovinu, korálků musí být za sebou nejméně 100. Když sníte bílkoviny z potravy, tedy obrovský řetěz korálků, tělo je celé nedokáže strávit. Aminokyseliny jsou malinké a snadno projdou střevní stěnou do krve. Na rozdíl od metabolitů sacharidů a tuků se aminokyseliny neukládají do zásob. Všechny aminokyseliny z bílkovin, které přijmete, jsou nějak využity nebo odbourány. 9 z 20 potřebných aminokyselin musíte přijmout stravou.

Základní aminokyseliny obsahující dusíkovou skupinu mohou vytvořit tisíce různých bílkovinných variant. Je známo 23 druhů aminokyselin, z nich je osm esenciálních, to znamená, že si je nedovede organizmus sám vyrobit, a proto je v dostatečném množství musí obsahovat potrava. Jestliže některá esenciální aminokyselina chybí nebo je jí nedostatek, snižuje se proporcionálně i využití ostatních. Aby se mohly všechny bílkoviny syntetizovat podle bezprostřední potřeby, musí být v zásobě v příslušných proporcích všechny esenciální aminokyseliny.

Kompletní bílkovina zajišťuje dodávku všech osmi esenciálních aminokyselin nutných k výstavbě tkání. Nekompletní bílkovina postrádá některé esenciální aminokyseliny, a proto nemůže plně posloužit k výstavbě tkání, je nutné doplňovat je příjmem menšího množství kompletních bílkovin. Většinou se jedná o bílkoviny rostlinného původu. Směs kompletních a nekompletních bílkovin nám poskytne záruku, že si tělo bude moci plně vybrat vše, co potřebuje.

Zdroje bílkovin

V každé bílkovině potravy naleznete různé zastoupení aminokyselin (korálků). Za nejvhodnější jsou považovány bílkoviny, které obsahují všech devět nepostradatelných aminokyselin ve správném poměru. Jedním z nejlepších zdrojů bílkovin jsou vejce. Bílkoviny můžete přijímat i ze zdrojů rostlinných. Narozdíl od živočišných bílkovin ale nemají vždy dostatečné zastoupení nepostradatelných aminokyselin. Vaše tělo nedokáže aminokyseliny ke stavbě vlastních bílkovin adekvátně využít, pokud některá z nepostradatelných aminokyselin významně v potravině chybí. Je to proto, že kompletní spektrum aminokyselin můžete získat i správným kombinováním rostlinných zdrojů. Vegetariáni a vegani by měli mít na jednom talíři vždy různé kombinace luštěnin, obilovin, semínek, řas či oříšků. Uspokojivého příjmu všech aminokyselin dosáhnete zejména kombinací luštěnin a obilovin.

Čtěte také: Co znamená protein v moči?

Živočišné bílkoviny mají vyšší obsah esenciálních aminokyselin (lidský organismus si je neumí vytvořit) a jsou lépe stravitelné. Rostlinné bílkoviny jsou obvykle v jedné či více esenciálních aminokyselin limitované, označují se jako neplnohodnotné bílkoviny.

Bílkoviny lze také dělit dle jejich biologické využitelnosti. Biologická využitelnost vypovídá o tom, kolik bílkovin přijatých ze stravy tělo skutečně využije na biologické procesy. Nejlépe využitelná bílkovina je vaječný protein, za ním následují další živočišné bílkoviny. Bílkoviny rostlinného původu je třeba vhodně kombinovat, aby měl lidský organismus potřebný příjem aminokyselin.

Trávení bílkovin

Trávení bílkovin začíná v žaludku pomocí endopeptidázy pepsinu. Bílkoviny se postupně rozpadají na aminokyseliny, které se vstřebávají v tenkém střevě. Vzniklé aminokyseliny jsou v těle využity pro syntézu bílkovin, které organismus potřebuje. Pokud je organismus nevyužije, dojde k jejich destrukci.

Doporučený denní příjem bílkovin

Doporučuje se, aby příjem bílkovin u dospělého, který je v běžném životě vystaven nenadálým zátěžovým situacím, činil 0,75-1 g na 1 kg tělesné hmotnosti denně. Tato dávka by měla být alespoň z poloviny kryta bílkovinami živočišného původu. Čím větší a mladší jste, tím je individuální potřeba vyšší.

Obecné pravidlo pro běžnou populaci je držet příjem bílkovin na hranici 12 - 15% z celkové přijaté energie. Dalším obecným doporučením je příjem bílkovin zhruba 0,8g/kg tělesné hmotnosti. Je potřeba si uvědomit, že tato hodnota je zprůměrována celosvětově i s rozvojovými zeměmi, kde je často příjem bílkovin minimální, ve vyspělých zemích je tato hodnota zpravidla vyšší. Maximální doporučovaná hodnota pro příjem je asi 1,8 - 2g/kg. Překročit i tuto hodnotu není také nijak velký problém a záleží ve velké míře na každém, jakou hodnotu je schopen tolerovat tak, aby se jednoduše cítil dobře a tréninkový progress byl pokud možno neustálý. Vyšší potřebu bílkovin (zhruba na maximální hranici) mají děti v období růstu, v období dospívání nebo kojící ženy spolu se sportovci trpící malnutricí (nedostatečný celkový energetický příjem). Vrcholový a výkonnostní sport obecně vyžaduje zvýšený příjem bílkovin.

Čtěte také: Glukóza: Přírodní vznik

Sportovci by měli přijímat 1,2-2 g bílkovin na kilogram tělesné hmotnosti, přičemž vhodné zdroje zahrnují maso, vejce, mléčné výrobky a luštěniny.

Pamatujte, doporučená denní dávka bílkovin je opět orientační číslo. Množství bílkovin ve stravě by mělo odpovídat zdravotnímu stavu, věku a životnímu stylu.

Optimální dávka bílkovin v jedné porci by neměla přesáhnout 30 g. Tělo si bílkoviny nedokáže skladovat do zásoby, tak jako to umí se sacharidy nebo tuky. Zařaďte bílkoviny do každého jídla dne.

Při diabetickém onemocnění ledvin se doporučuje množství bílkovin snížit na 0,8 g/kg, příp. až na 0,6 g/kg.

Mýty o bílkovinách

Mnoho lidí si myslí, že se po bílkovinách nemůže ztloustnout. Toto nedorozumění přineslo často zklamání těm, kteří se pokoušeli zhubnout při různých typech bílkovinných diet. A stejně také těm, kteří se před tloustnutím chrání tím, že jedí k velké porci masa jen trochu přílohy. 1 g bílkovin vydá 4 kalorie a ve skutečnosti i 1 g sacharidů vydá 4 kalorie. Zato 1 g tuku vydá 9 kalorií. Další pověrou je, že bílkoviny podporují spalování tuku. Někteří lidé usilující o štíhlou linii jsou překvapeni, když se po propagované vajíčkové dietě postaví na váhu.

Proteinové doplňky

Každý, kdo nemůže z nějakých důvodů přijímat v potravě potřebné množství bílkovin, musí je získat pomocí výživových doplňků. Nejkvalitnější se vyrábějí ze sójových bobů, vaječného bílku, syrovátky a netučného mléka. Všechny obsahují kompletní bílkoviny. Obvyklé druhy, které jsou v prodeji, obsahují v dávce dvou kávových lžiček 26 g bílkoviny. To je stejné množství, jaké získáte ze 100 g řízku.

V současné době existuje mnoho druhů proteinových doplňků. Mezi nejběžnější patří:

• Syrovátkový koncentrát: Rychlá rozpustnost, dobrá vstřebatelnost a vysoká biologická hodnota. Obsahuje velké množství aminokyselin s rozvětveným řetězcem (BCAA). Doba vstřebání koncentrátu je asi 3 hodiny.
• Syrovátkový izolát: Vyšší procento čistého proteinu, jelikož je z velké míry zbaven mléčného tuku i cukru. Vhodný zejména do období diet s cílem zachování svalové hmoty a pro příjem co nejčistší bílkoviny.
• Hydrolyzovaný protein: Bílkovina v něm obsažená je předem natrávená, její vstřebatelnost je tedy takřka okamžitá, obecně asi do 30 minut.
• Kaseinový protein: Označuje se jako takzvaná pomalá bílkovina. Hlavním benefitem kaseinu je dlouhá doba nutná pro vstřebání. Konkrétně se uvádí až 8 hodin.
• Rostlinné proteiny: Hlavním problémem rostlinných proteinů je absence jedné nebo více esenciálních aminokyselin, což má za následek neplnohodnotnost takového výrobku. Tato situace se však dá docela pohodlně vyřešit vzájemnou kombinací zdrojů.

Ač jsou v dnešní době populární různé proteinové doplňky, vězte, že pokud nejste vrcholový sportovec, tak se bez nich v běžném životě obejdete. Zařazujte do jídelníčku především přirozené zdroje bílkovin jako jsou mléčné výrobky, v přiměřeném množství libové maso a vejce.

tags: #bilkoviny #vznik

Oblíbené příspěvky:

• Spojení ekologie a praktičnosti v bydlení
• Veřejný prostor Praha 5
• Udržitelné materiály Mammut
• Vliv znečištění ovzduší na planetu
• Průvodce pro uchazeče o studium Ekologie a Životního Prostředí