Trávenie bielkovín
V slinách sú enzýmy na trávenie sacharidov (amylázy), ale žiadne enzýmy, pomocou ktorých by sa dali stráviť bielkoviny.
žalúdok
Žalúdok je dôležitý pre trávenie bielkovín. Parietálne bunky žalúdočnej sliznice produkujú kyselinu chlorovodíkovú a ďalšie bunky žalúdočnej sliznice tvoria prekurzor enzýmu pepsín na trávenie bielkovín.
Úloha kyseliny chlorovodíkovej
0,3% kyselina chlorovodíková v žalúdočnej šťave (žalúdočná kyselina) má niekoľko úloh:
- Zabíja veľkú časť zárodkov, ktoré sa dostali do jedla (ale nie všetky),
- Denaturuje a napučiava potravinové bielkoviny, aby na ne ľahšie zaútočil tráviaci enzým v žalúdku.
- Aktivuje tráviaci enzým pepsín (pozri nasledujúcu časť).
Upustenie od pepsínu
Pepsín je proteáza, presnejšie endopeptidáza. To znamená, že napáda peptidové väzby uprostred proteínu. Enzýmy, ktoré napádajú proteíny z koncov, sa nazývajú exopeptidázy .
Pepsín (grécky pepsis = trávenie) pozostáva z presne 327 aminokyselín. Optimum pH pepsínu je medzi 1 a 4, tj. Vo veľmi kyslom rozmedzí. Pepsín štiepi hlavne proteíny tam, kde sa v reťazci vyskytujú aromatické aminokyseliny [3].
Pepsín nie je jediná zlúčenina, ale názov pre celú skupinu enzýmov. Okrem pepsínu A a pepsínu C je podozrenie, že sa v žalúdočnej šťave nachádza päť až šesť ďalších pepsínov [5]. .
Žalúdok sa tiež skladá z bielkovín. Prečo nie sú žalúdočné bielkoviny napadnuté a strávené pepsínmi?
Existujú dva dôvody: Prvý dôvod je ten, že vnútorná stena žalúdka je obklopená hrubou sliznicou, ktorá chráni žalúdok pred vlastnými enzýmami a kyselinou chlorovodíkovou. Druhým dôvodom je, že žľazy sliznice žalúdka neprodukujú „hotové“ pepsíny, ale skôr neškodné prekurzory, pepsinogény. Pepsinogény sa konvertujú na účinné pepsíny iba pri hodnote pH nižšej ako 2.
Keď pepsíny štiepia potravinové proteíny, z proteínov sa vytvárajú oligopeptidy (2 - 10 aminokyselín) a polypeptidy (11 - 100 aminokyselín).
Pre odborníkov
Dojčatá majú v žalúdočnej šťave ďalšiu proteázu, konkrétne gastricín. Úlohou gastricínu je pripraviť mliečny proteín kazeín, ktorý je obsiahnutý v materskom mlieku, na trávenie pepsínom. Vo vode rozpustný kazeín (tiež nazývaný kazeinogén) sa premieňa na formu nerozpustnú vo vode (nazývanú paracasein) a potom sa dá ľahšie stráviť [1] [2] .
Tenké črevo
Tenké črevo je hlavným miestom trávenia bielkovín. V dvanástniku, prvej časti tenkého čreva, sa chym (žalúdočná dreň) zmieša so sekrétmi z pankreasu a skutočného tenkého čreva. Žalúdočná kyselina je neutralizovaná, pretože šťava z tenkého čreva je zásaditá (pH> 7). To tiež spôsobuje, že pepsíny strácajú účinnosť; vysoká hodnota pH ich denaturuje a odbúrava.
V tenkom čreve sú aktívne tri hlavné typy proteáz: dve endoproteázy trypsín a chymotrypsín a štyri exoproteázy .
V prípade exoproteáz sa opäť rozlišuje medzi karboxypeptidázami a aminopeptidázami. Karboxypeptidázy napádajú proteín z karboxylového konca, t. J. Tam, kde stále existuje intaktná skupina COOH. Aminopeptidázy napádajú proteín z druhého konca, t. J. Tam, kde je intaktná skupina NH2. Tieto dve karboxypeptidázy sa nazývajú karboxypeptidáza A a karboxypeptidáza B. V súlade s tým sa tieto dve aminopeptidázy označujú ako aminopeptidáza A a aminopeptidáza B. [2]
Trypsín a chymotrypsín štiepia oligo- a polypeptidy žalúdočnej kaše na di-, tri-, tetra-, pentapeptidy atď., Tj. Na ešte menšie fragmenty. Štyri exopeptidázy naopak štiepili jednotlivé aminokyseliny.
Hrubé črevo
Hrubé črevo je pre trávenie bielkovín irelevantné. Aspoň o tom v odbornej literatúre nenájdete nič.
Absorpcia
Pri zmiešanej výžive sú enterocyty (bunky v stene tenkého čreva) denne absorbované asi 90 - 125 g aminokyselín [5]. Táto absorpcia je aktívnym transportom, pretože enterocyty už obsahujú vysokú koncentráciu aminokyselín. Podobným spôsobom môžu byť tiež zahrnuté di- a tripeptidy. Potom budete v hydrolyzoval enterocyty na aminokyseliny.
Presnejšie povedané, aktívny transport je symport, v ktorom aminokyseliny vstupujú do buniek súčasne s iónmi Na + (symport: dve rôzne molekuly alebo ióny sú transportované súčasne v rovnakom smere) [4]. Di- a tripeptidy sú tiež transportované do buniek podobným spôsobom, ale nie spolu s iónmi sodíka, ale spolu s protónmi [2]. .
Aminokyseliny potom prechádzajú z enterocytov do krvi pasívnym transportom (difúziou). Väčšina z týchto aminokyselín sa najskôr transportuje do pečene portálnou žilou.
V niektorých prípadoch sa celé proteíny môžu dokonca dostať do krvi prostredníctvom špeciálnych buniek v tenkom čreve. To je dôležité pre imunitný systém, pretože cudzie (ale neškodné) proteíny stimulujú tvorbu imunitných buniek a tým posilňujú imunitný systém (v zásade ide o akýsi „tréning“ pre imunitný systém, aby mohol lepšie reagovať na skutočne nebezpečné bielkoviny). To je obzvlášť dôležité u dojčiat, aby sa imunoglobulíny v materskom mlieku dostávali do krvi dieťaťa nerozložené [2] .
Dostupnosť bielkovín
Ak jete potraviny obsahujúce bielkoviny, neznamená to automaticky, že bielkoviny obsiahnuté v potravinách môžu byť ľahko stráviteľné. Na takzvanú dostupnosť bielkovín má vplyv veľa faktorov.
Priestorová štruktúra
Začína sa to priestorovou štruktúrou potravinových bielkovín. Jemné mäso je ľahšie stráviteľné ako šľachy alebo chrupavky. Ako to Štrukturálne proteíny v šľachách, chrupavkách, svaloch atď. Sú predĺžené a navzájom silne prepojené. So stupňom zosieťovania však dostupnosť klesá a silne zosieťované proteíny sa ťažšie štiepia na poly-, oligo- a dipeptidy, pretože tráviace enzýmy nemajú takú veľkú cieľovú plochu.
Typ prípravku
Surové mäso, surové strukoviny a ďalšie surové jedlá bohaté na bielkoviny sú ťažšie stráviteľné ako varené, pečené alebo vyprážané jedlá. Je to tak preto, lebo teplo ničí proteínovú štruktúru (pozri denaturujúce proteíny). Denaturované bielkoviny ponúkajú tráviacim enzýmom väčší cieľ. Nemalo by sa to však preháňať s pražením a pečením, pretože pri určitej teplote sa z aminokyselín a uhľohydrátov v potravinách tvoria zložité chemické zlúčeniny, takzvané Maillardove produkty, ktoré už nie sú stráviteľné.
Ľudský „hardvér“
Podmienka ľudského „hardvéru“ - čo sa tu myslí - je tráviaci systém (v skutočnosti by sa muselo hovoriť o „wetware“) - má vplyv na to, ako dobre sa dajú využiť potravinové proteíny.
Vezmime si napríklad celiakiu
Celiakia alebo intolerancia lepku je ochorenie tenkého čreva; príznaky vyvoláva lepok obsiahnutý v obilninách. Celiakia je spôsobená (možno geneticky podmieneným) nedostatkom enzýmov v sliznici tenkého čreva, na klinickom obraze sa však podieľa aj imunitný systém [6] .
Jedným z dôsledkov celiakie je, že niektoré výživné látky sa nemôžu vstrebávať alebo sa môžu vstrebávať iba v obmedzenej miere. Medzi „príznaky celiakie spojené s malabsorpciou“ patrí napríklad anémia spôsobená nedostatkom železa, osteoporóza spôsobená nedostatkom vitamínu D a vápniku a opuchy spôsobené nedostatkom bielkovín [2], čo nás vracia k téme „dostupnosti“.
Chybné transportéry aminokyselín
Keď sa potravinové bielkoviny úplne rozdelia na aminokyseliny, musia sa tieto aktívne transportovať do buniek steny tenkého čreva. Na tento účel slúžia určité transportné proteíny v membráne týchto buniek. Napríklad pri Hartnupovej chorobe je transportný proteín pre neutrálne aminokyseliny chybný [7], zatiaľ čo pri cystinúrii sa aminokyseliny cystín, arginín a lyzín už nedokážu správne absorbovať [1] .
Rastlinné a živočíšne bielkoviny
Všeobecne sú rastlinné bielkoviny menej ľahko dostupné ako živočíšne bielkoviny. Dostupnosť rastlinných bielkovín je v priemere 80%, zatiaľ čo živočíšne bielkoviny sú podstatne vyššie, až 98%. Výnimky potvrdzujú pravidlo.
Metabolizmus bielkovín
Ako už bolo spomenuté vyššie, v tenkom čreve sa každý deň vstrebáva 90 až 125 g aminokyselín [5]. Aminokyseliny okamžite vstupujú do krvi a sú transportované na miesta spotreby, teda do buniek. V bunkách zdravého dospelého človeka sa každý deň vyprodukuje asi 400 g bielkovín z 500 g aminokyselín [5] (biosyntéza bielkovín).
Aminokyseliny, ktoré sa vstrebávajú do krvi absorpciou, aminokyseliny, ktoré vznikajú odbúravaním vlastných bielkovín v tele, a aminokyseliny, ktoré vznikajú premenou sacharidov a tukov, vstupujú do takzvaného zásobníka aminokyselín. Táto skupina aminokyselín je potom k dispozícii bunkám na tvorbu nových endogénnych proteínov a obsahuje približne 600 g aminokyselín.
Zdroje pre skupinu aminokyselín
- Absorpcia aminokyselín
- Rozklad vlastných bielkovín v tele
- Nová syntéza neesenciálnych aminokyselín
Rozklad vlastných bielkovín v tele
Absorpcia aminokyselín už bola diskutovaná vyššie, takže tu nebudeme ďalej diskutovať.
K štiepeniu vlastných bielkovín v tele dochádza nepretržite v bunkách, konkrétne v lyzozómoch. Prebytočné bielkoviny, ktoré už nie sú potrebné, sa hydrolyticky štiepia určitými enzýmami, ktoré - podobne ako pri trávení bielkovín v žalúdku a tenkom čreve - vedú k peptidom s krátkym reťazcom a nakoniec k jednotlivým aminokyselinám. Prebytočné aminokyseliny sa môžu tiež rozkladať ďalej. Na jednej strane sa dajú použiť na výrobu energie, 1 g bielkovín obsahuje okolo 17 kJ energie. Na druhej strane cenné aminokyseliny pre syntézu ďalších zlúčenín je možné získať z aminokyselín.
Ak sa na výrobu energie rozkladajú aminokyseliny, musí sa najskôr odštiepiť aminoskupina. V chemickej skúmavke by sa aminoskupina uvoľňovala ako toxický amoniak. To samozrejme nefunguje v ľudských bunkách. Aminoskupiny sú teda inkorporované do inej - netoxickej - zlúčeniny, konkrétne do močoviny. Močovina tiež nie je úplne netoxická, preto sa musí vylučovať obličkami - k tomu však prídeme neskôr na samostatnej sérii stránok.
Po odštiepení aminoskupiny zostáva uhlíkový reťazec. Tento uhlíkový reťazec sa potom môže dodávať do energetického metabolizmu bunky. V závislosti na degradovanej aminokyseline sa môže premeniť na acetyl-CoA, pyruvát alebo iný medziprodukt cyklu kyseliny citrónovej. Je tiež možné vytvárať mastné kyseliny alebo glukózu z uhlíkových reťazcov aminokyselín [5] .
Štruktúra endogénnych proteínov
Táto téma je podrobne popísaná na stránkach biológie, takže tu je len niekoľko kľúčových slov:
DNA -> transkripcia -> mRNA -> ribozómy -> syntéza proteínov -> spracovanie proteínov
Pre tému výživy môže byť dôležité vedieť, že existujú esenciálne a neesenciálne aminokyseliny. Ak si biosyntéza bielkovín v bunkách vyžaduje aminokyseliny, ako je lyzín alebo treonín, tieto aminokyseliny sa nedajú vyrobiť z iných aminokyselín alebo cukrov alebo tukov samotných, ale musia sa prijímať s jedlom a potom stráviť a absorbovať.
Zaujímavý je takzvaný obrat bielkovín za 24 hodín: trávením a vstrebávaním sa zo 100 g potravinových bielkovín vyprodukuje 125 g aminokyselín. Okrem toho sa denne rozkladá 400 g vlastných bielkovín v tele, čo má za následok 500 g aminokyselín. Spolu je to 625 g aminokyselín - zásoba aminokyselín. V priemere sa 125 g z týchto 625 g aminokyselín použije na výrobu energie, ktorá produkuje oxid uhličitý, vodu a amoniak. Amoniak je okamžite viazaný vo forme močoviny a je tak neškodný. 500 g aminokyselín v bazéne sa použije na novú syntézu endogénnych proteínov [5] .
Tieto stránky sa venujú téme trávenia a dostupnosti bielkovín, ktorá je dôležitá pre výživovú vedu.
Interné odkazy:
Vonkajšie odkazy:
- Žalúdočná kyselina (lexikón biológie)
- Žalúdočná šťava (DocCheck Flexikon)
- Pepsín (Lexikón biológie)
- Gastricin (slovník výživy)
- Trypsín (kompaktný slovník biológie)
- Chymotrypsín (kompaktný slovník biológie)
- Karboxy-
peptidázy - Amino-
peptidázy (slovník výživy)
19.04.2018: Stránka bola vytvorená
22.04.2018: pridaná časť o dostupnosti
03/12/2019: Bola pridaná časť o metabolizme bielkovín.