Všetko o bielkovinovej časti 1 - FOODPUNK
Čo to vlastne je ... bielkovina?
Modulárny proteínový systém Aký je rozdiel medzi jednotlivými aminokyselinami? Rozmanitosť tvarov v bielkovinách Denaturácia - zmena v štruktúre bielkovín
Kde sa bielkoviny vlastne vyskytujú? Mliečne bielkoviny Vaječné bielkoviny Mäso ako zdroj bielkovín Rastliny ako zdroj bielkovín
V nasledujúcom článku vám chceme povedať niečo viac o bielkovinách. Z našich troch makroživín (sacharidy, bielkoviny, tuky) tvoria bielkoviny najrozmanitejšiu skupinu molekúl, ktoré hrajú úlohu prakticky vo všetkých biologických štruktúrach a vo všetkých procesoch v tele.
Pokiaľ ide o výživu, často hovoríme iba o tom, že bielkoviny sú dôležité pre udržanie svalov a mali by byť do našej stravy zahrnuté v určitom pomere. Bielkoviny sa často generalizujú na jednotnú látku. Samozrejme neexistuje iba jeden proteín, ale tisíce rôznych proteínov v rôznych veľkostiach, tvaroch a hlavne s rôznymi úlohami.
„Proteíny nie sú dôležité iba pre udržanie svalovej hmoty“
Rozličným funkciám sa budeme venovať neskôr. Tu uvádzam iba niekoľko príkladov: Existujú proteíny poskytujúce štruktúru, transportné proteíny, enzýmy, zásobné proteíny a oveľa viac. Prečo však môžu bielkoviny prijímať toľko rôznych úloh? Aby sme to pochopili, pozrime sa bližšie na štruktúru.
Najmenší stavebný prvok bielkovín sa nazýva aminokyseliny. Existuje 20 proteinogénnych - teda aminokyselín tvoriacich bielkoviny. Všetky bielkoviny sú tvorené z týchto 20 aminokyselín. Rovnako ako kocky Lego v krabici od lega, aj aminokyseliny je možné skladať v nespočetných kombináciách. Každá kombinácia poskytuje iný proteín. Niektoré bielkoviny pozostávajú iba z niekoľkých stoviek aminokyselín, iné z niekoľkých tisíc.
„20 aminokyselín tvorí stavebný blok našich bielkovín.“
Telo si dokáže väčšinu aminokyselín vyrobiť samo. Zvyšok je nevyhnutný a musí sa získavať z potravy. Esenciálnymi aminokyselinami sú lyzín, leucín, izoleucín, treonín, valín, metionín, fenylalanín a tryptofán.
Aký je rozdiel medzi jednotlivými aminokyselinami?
„Krátke reťazce sa nazývajú peptidy, dlhé reťazce sa nazývajú bielkoviny“
Ak je v reťazci naviazaných až 100 aminokyselín, hovorí sa o peptidoch (krátke bielkoviny) a v prípade ešte dlhších reťazcov o bielkovinách. Celé si to môžete predstaviť aj trochu ako šnúrku perál.
„Rôzne vlastnosti aminokyselín vedú k odlišným vlastnostiam bielkovín.“
Práve sme spomenuli, že rôzne aminokyseliny majú odlišné vlastnosti. Niektoré majú aminokyseliny základné alebo kyslé vlastnosti, sú vodorozpustný (hydrofilný) alebo vo vode nerozpustný napr (hydrofóbne), negatívny alebo kladne nabitý atď. Vlastnosti jednotlivých aminokyselín sú neskôr rozhodujúce pre vlastnosti a funkcie proteínu. Ak je veľa hydrofilných aminokyselín, bude proteín pravdepodobne veľmi dobre rozpustný vo vode. Ak sú aminokyseliny hydrofóbnejšie, proteín sa vo vode nerozpustí tak ľahko.
Rozmanitosť tvarov v bielkovinách
Aj keď nevidíte takúto jedinú molekulu proteínu, je potrebné si uvedomiť, že proteíny majú priestorovú štruktúru. Zaberajú priestor v miestnosti a majú veľmi špecifický tvar, ktorý je pre každý proteín jedinečný.
Dlhý reťazec aminokyselín naviazaných na seba predstavuje takzvanú primárnu štruktúru bielkovín. Každý proteín má veľmi individuálnu sekvenciu aminokyselín, ktorá je pre tento proteín charakteristická. Okrem tejto primárnej štruktúry sa bielkovina aj naďalej prehýba do veľmi špecifického tvaru.
„Proteíny sa skladajú kompaktne“
Podľa toho, ktoré aminokyseliny sa nachádzajú v proteíne a v akom poradí sú navzájom naviazané, sa časti proteínu skladajú do určitých štruktúr. Jedná sa hlavne o ploché štruktúry (tzv. Letáky) alebo o špirálové - teda o špirálové štruktúry. Tieto štruktúry sa nazývajú sekundárne štruktúry.
Foto 1: Shutterstock/molekuul_be
Foto 2: shutterstock/magnetix
Zjednodušene sa dá vysvetliť, že aminokyseliny uprednostňujú interakciu s aminokyselinami, ktoré sú im podobné. Ak tieto aminokyseliny nie sú tesne vedľa seba, musí sa perlový náhrdelník zložiť tak, aby sa tieto aminokyseliny k sebe priblížili. Proteín môže pozostávať iba z helixov alebo hárkov alebo môže mať ako helixy, tak aj hárkové štruktúry. Celý trojrozmerný vzhľad proteínu sa nazýva terciárna štruktúra. Existujú napríklad sférickejšie proteíny, ako je hemoglobín, alebo dlhé vláknité proteíny, ako je kolagén.
„Aby sa proteín mohol dobre rozpustiť vo vode, musí sa zložiť tak, aby boli vo vode rozpustné aminokyseliny zvonka a vo vode nerozpustné aminokyseliny zvnútra.“
Nielen aminokyselinová sekvencia, ale aj skladanie sú dôležité ovplyvňujúce faktory pre rôzne vlastnosti proteínov. Pozrime sa na dva príklady. Srvátkové bielkoviny sú sférické bielkoviny. Skladajú sa tak, že vo vode rozpustné aminokyseliny sa nachádzajú hlavne na povrchu gule a vo vode nerozpustné aminokyseliny sa nachádzajú viac vo vnútri gule. Vďaka tomu je proteín rozpustný vo vode. Transportný proteín v našej krvi, ako je hemoglobín, ktorý dokáže transportovať kyslík, musí byť samozrejme ľahko rozpustný vo vode, pretože naša krv je vodný roztok a hemoglobín nemôže transportovať nič iné. Takéto molekuly preto majú na povrchu viac aminokyselín rozpustných vo vode. Ale samozrejme existujú aj proteíny, ktoré nie sú rozpustné vo vode. Napríklad štrukturálne proteíny alebo svalové proteíny majú veľmi kompaktnú štruktúru, a preto nie sú rozpustné vo vode. Bola by to hlúposť, keby sme sa zrazu rozišli pri plávaní.
Zhrňme si to ešte raz: Každý proteín má špeciálnu sekvenciu aminokyselín a nadobúda charakteristický tvar. Oba sú veľmi dôležité pre svoju biologickú funkciu. Čo sa však stane teraz, ak zmením túto štruktúru?
„Štrukturálna zmena proteínov sa nazýva koagulácia alebo denaturácia.“
Počas denaturácie sa terciárna a sekundárna štruktúra proteínov zmení alebo zničí. Štruktúra bielkovín je citlivá na rôzne vonkajšie vplyvy, napríklad na teplo, kyseliny, enzýmy alebo soli.
„Teplo a kyselina môžu zrážať bielkoviny.“
Každý si asi predstaví niečo pod tepelnou denaturáciou, pretože každý z vás si už uvaril vajíčko. Bielkoviny vo vajci sa odvíjajú teplom pri varení alebo vyprážaní. Aminokyseliny, ktoré boli predtým skryté vo vnútri molekuly, sú náhle na povrchu a môžu reagovať s časťami iných proteínov. Namiesto predtým objednanej štruktúry máte zrazu veľa zamotaných reťazí a namiesto tekutej teraz vajíčko uvarené natvrdo.
Foto: Shutterstock/Barbro Bergfeldt
Veľmi podobne to funguje aj s jogurtom. Používa sa tu iba kyselina a nie teplo. Baktérie mliečneho kvasenia sa živia laktózou obsiahnutou v mlieku a pri tomto procese produkujú kyselinu mliečnu. Kvôli kyslosti strácajú kazeíny (určité mliečne bielkoviny) rozpustnosť v mlieku a zrážajú sa. Potom sa hromadia a vytvárajú trojrozmernú proteínovú sieť, ktorá zaisťuje, že jogurt spevnie.
So syrom sa to celé deje enzymaticky. Syridlo (enzým potrebný na výrobu syra) oddeľuje takpovediac od povrchu kazeínu vodorozpustné aminokyselinové skupiny. To tiež znamená, že kazeín už nie je rozpustný a vytvára sa tuhý syr.
„Syr, jogurt, vajcia uvarené na tvrdo - príklady zrážaného proteínu“
Denaturácia bielkovín je dôležitá nielen pri výrobe syrov a jogurtov. Z výživového hľadiska je tiež dôležité, aby sa potravinové bielkoviny najskôr denaturovali. Rozložené proteíny môžu naše enzýmy oveľa lepšie rozdeliť na jednotlivé časti. Mimochodom, naša žalúdočná kyselina je tu aj na to, aby denaturovala bielkoviny obsiahnuté v potravinách.
Jeden alebo druhý proteín som už spomenul v predchádzajúcom texte. Mnoho proteínov sa dnes používa aj s anglickým názvom, napríklad srvátka. Tu je preto stručný prehľad pôvodu a označenia najdôležitejších bielkovín v strave:
Mliečne bielkoviny
„Aj kazeíny, aj srvátkové bielkoviny sú mliečne bielkoviny.“
Mlieko obsahuje dve bielkovinové frakcie. Srvátkové proteíny - neexistuje nič také ako jeden srvátkový proteín, ale rôzne proteíny, ktoré sú na základe svojich vlastností klasifikované ako srvátkové proteíny - a kazeíny. Opäť skupina rôznych proteínov. Srvátkové bielkoviny sú citlivé na teplo a tvoria napríklad pokožku mlieka v pudingu alebo kakau.
„Whey je anglický názov pre srvátkový proteín.“
V angličtine sa srvátkové bielkoviny nazývajú srvátka. Kazeíny sú stabilné za tepla, ale nie sú stabilné voči kyselinám a sú zodpovedné za nastavenie jogurtu alebo syra.
Vaječné bielkoviny
Rôzne bielkoviny sa nachádzajú vo vaječných žĺtkoch aj vo vaječných bielkovách. Vaječné žĺtky obsahujú aj tuk. Najbežnejším proteínom z hľadiska množstva je ovalbumín, ktorý sa nachádza vo vaječnom bielku.
Mäso ako zdroj bielkovín
Okrem svalových proteínov, ako sú myozín a aktín, môžeme vymenovať dvoch dôležitých predstaviteľov aj proteíny spojivového tkaniva, ako je kolagén a elastín. Tým hrá kolagén dôležitejšiu úlohu v našej strave. Nachádza sa hlavne v šupkách, šľachách, kostiach a kúskoch mäsa obsahujúcich spojivové tkanivo.
Rastliny ako zdroj bielkovín
Rastliny tiež nadobúdajú čoraz väčší význam ako zdroj bielkovín. Medzi zeleninové zdroje bielkovín patria napríklad konopné semená, ryža, hrášok a vlčí bôb.
V ďalších článkoch v našej sérii bielkovín sme si okrem iného posvietili na význam bielkovín pri výrobe potravín a rôzne hodnoty bielkovín zo živočíšnych a rastlinných zdrojov.
Zaujíma vás, koľko bielkovín je povolených v keto diéte s nízkym obsahom sacharidov? Odpoveď nájdete v našom podrobnom článku o ketogénnej strave.