BÍLKOVINY Bílkoviny jsou základním stavebním materiálem těla - jsou nezbytné pro růst, údržbu a opravu tělesných tkání, tvoří základní strukturu kostí, kůže, svalových vláken, enzymů a hormonů. Podle původu je můžeme rozdělit na rostlinné a živočišné. Bílkoviny jsou v zažívacím traktu rozloženy působením proteolytických enzymů na základní prvky aminokyseliny (molekuly složené z uhlíku, vodíku, kyslíku, dusíku a někdy i síry) ty jsou základními stavebními kameny buněk, slouží k tvorbě enzymů a některých hormonů. Aminokyseliny dále dělíme na esenciální (organismus je neumí sám vytvořit a musí být přijímány v potravě) a neesenciální (tvořeny z jiných aminokyselin). BCAA (valin, leucin, izoleucin) jsou větvené aminokyseliny, které se zcela odlišují od ostatních AMK svým metabolismem a zpracováním v organismu. Zatímco jiné aminokyseliny jsou metabolizované v játrech, větvené aminokyseliny játra míjejí a jdou přímo k periferiím (tj. ke svalům lokalizovaným mimo tělesné jádro). Větvené aminokyseliny mohou být využity jako zdroj energie na opravu, "údržbu" či výstavbu svalové tkáně. V lidském těle není žádná extrémně velká zásoba bílkovin. Sedmdesátikilový sportovec má obvykle tělesný obsah aminokyselin okolo 12 kg, přičemž jejich naprostá většina je ve formě bílkovin (dlouhých řetězců aminokyselin) a jen malé množství (okolo 200 g) je ve volné formě. Tedy všechny bílkoviny, které přijímáme, musí být ihned zpracovány. Bílkoviny přijaté z potravy jsou přestavěny na bílkoviny tělu vlastní. Cenné jsou především aminokyseliny esenciální, které tělo potřebuje a neumí si je vyrobit. Aminokyseliny, které vznikají trávením přijatých bílkovin, jsou absorbovány a dočasně uskladněny v poolu (rezervoáru). Buď jsou v omezeném čase využity k vybudování tělesného proteinu, anebo jsou transformovány. Neníli potřeba, aby se aminokyseliny v poolu změnily v bílkoviny, je tělo vybaveno na jejich rekonfiguraci zpět na glukózu a ta se potom uplatní jako zdroj energie anebo se přemění na tuk. Transformace aminokyselin je důležitá hlavně u pohybově aktivních osob, které omezují příjem energie, protože bílkoviny jsou používány jako zdroj energie v případě, že v těle není dostatek glykogenu. Bílkoviny mají relativně krátkou životnost, i když celkový obsah v těle je víceméně stabilní. Většina stavebních bílkovin a enzymů je ve velké míře syntetizována a odbourávána a tento obrat bílkovin spotřebuje až 20 % energie bazálního metabolismu. Tento proces je důležitý zejména při "opravě" poškozených tkání a při hojení ran, ale probíhá i ve zdravé tkáni. Poločas některých bílkovin je extrémně krátký u některých jaterních enzymů trvá méně než 1h. Některé bílkoviny jsou mnohem stabilnější s poločasem v řádu dní a týdnů spíše než hodin Trávení a vstřebávání Tento složitý proces začíná již v ústní dutině, kde dochází k rozmělnění potravy a jejímu promíchání se slinami. Poté potrava postupuje do žaludku, který již má pro trávení bílkovin velký význam. Jeho žaludeční stěny vylučují kyselinu chlorovodíkovou (HCl) a tím silně zvyšují kyselost žaludečního obsahu. Jen za těchto okolností může začít pracovat pepsin a štěpit dlouhý řetězec aminokyselin na kratší úseky. V tomto stavu postupuje natrávená bílkovina do tenkého střeva dvanáctníku, kde se zapojují další enzymy vylučované slinivkou břišní konkrétně se jedná o trypsin a chymotrypsin. Zde již dochází ke
konečnému štěpení na di- a tripeptidy (propojení dvou až tří aminokyselin), které již mohou procházet střevní stěnou. Kyselina chlorovodíková HCl Kyselina chlorovodíková, kterou známe také pod názvem kyselina solná, je velmi známou a především silnou kyselinou. Je vodným roztokem plynného chlorovodíku (HCl). Kyselina chlorovodíková je vylučována žaludeční stěnou a funguje jako aktivátor žaludečního enzymu pepsinu. Ten štěpí zkonzumované bílkoviny a zároveň zabíjí bakterie v potravě. Kyselina snižuje ph vnitřní stěny žaludku. Pokud tento mechanismus selže, dojde k poruše slizového krytu a může dojít ke vzniku žaludečního vředu. Ve dvanáctníku je kyselina neutralizována. Pepsin Pepsin je trávicí enzym, který v žaludku rozkládá bílkoviny potravy (resp. aminokyseliny) na kratší řetězce aminokyselin (směs různých peptidů o nízké molekulové hmotnosti). Pepsin vzniká v buňkách žaludeční sliznice. Aktivita pepsinu je nejvyšší v silně kyselém prostředí (ph 1,5 3,5). Toto prostředí zajišťuje v žaludku kyselina chlorovodíková. Proteosyntéza Proteosyntéza je proces, při kterém dochází k tvorbě bílkoviny, tedy svalové hmoty. Proces se skládá ze dvou kroků. V první fázi dochází k přepisu genetického kódu DNA do RNA. V druhé fázi pak dochází k překladu (translaci) kódu RNA a k tvorbě samotných bílkovin. Co předchází samotné proteosyntéze? Bílkovina obsažená v potravě musí být v organismu rozložena na aminokyseliny, neboli směs peptidů. Toto vše se děje díky několika různým enzymům v žaludku a celý proces končí v tenkém střevě, kde se aminokyseliny vstřebávají do krve. V játrech se pak takto obohacená krev zpracovává pro potřeby syntézy. Velmi diskutovanou problematikou je kvalita bílkovin. Bílkoviny, které dodávají co nejúplnější a tím i nejvýhodnější kombinaci aminokyselin (některých aminokyselin obsahují méně a jiných více), jsou z hlediska výživy nejkvalitnější (plnohodnotné). Patří k nim bílkoviny vajec, mléka, mléčných výrobků a masa. Mezi tzv. neplnohodnotné bílkoviny patří rostlinné zdroje a to právě kvůli nevyváženému poměru aminokyselin. Aminokyseliny Protože jsou aminokyseliny základním stavebním prvkem bílkovin, podívejme se na ně trochu podrobněji: Aminokyselina je z chemického hlediska obecně jakákoliv molekula obsahující karboxylovou (-COOH) a aminovou (-NH2) funkční skupinu. Až na nepatrné výjimky jsou všechny proteiny ve všech živých organismech sestaveny z pouhých 20 druhů aminokyselin. Ty se obvykle označují jako biogenní nebo proteinogenní aminokyseliny.
Jedním z klíčových pojmů u vztahu aminokyselina-bílkovina je peptidová vazba. Ta vzniká v situaci, při které reagují alfa-karboxylová skupina jedné aminokyseliny s alfa-aminovou skupinou druhé za odštěpení molekuly vody. Toto řetězení aminokyselin je principem spojování v peptidy a proteiny a je to nejdůležitější reakce aminokyselin. Nadbytečné aminokyseliny, které nejsou hned zabudovány do proteinů, nejsou skladovány, ale jsou zbaveny dusíku a rozloženy. Při svém katabolismu poskytují uhlíkové kostry, které jsou dále zužitkovávány. Podle toho, do které metabolické dráhy vstupují a jaký může být jejich konečný produkt, se aminokyseliny dělí na aminokyseliny glykogenní, ketogenní a takové, které jsou glykogenní i ketogenní. Glykogenní aminokyseliny mohou být přeměněny na glykogen, ketogenní pak na tuk. Esenciální aminokyseliny Název Methionin Valin Leucin Izoleucin Fenylalanin Tryptofan Histidin Lyzin Threonin Působení V postranním řetězci obsahuje síru, výchozí látka cysteinu, kreatinu a karnitinu, zvyšuje hladinu glutathionu větvená aminokyselina, rychle přecházející do svalů, ovlivňuje absorpci některých nervových přenašečů v mozku podobně jako tryptofan, fenylalanin a tyrosin. větvená aminokyselina, využití ve svalech k pokrytí zvýšené energetické potřeby, chrání svaly před odbouráváním, výchozí látka enkefalinu (omezuje bolesti podobně jako endorfiny), výchozí látka k syntéze nervových přenašečů, urychluje hojení pokožky a zlomenin kostí větvená aminokyselina, využití ve svalech k pokrytí zvýšené energetické potřeby, chrání svaly před odbouráváním zlepšuje náladu, zvyšuje bdělost, pomáhá při léčení deprese, používá se při terapii bolesti, hlavní surovina k tvorbě kolagenu, potlačuje chuť k jídlu výchozí látka nervového přenašeče serotoninu (uklidňuje), používá se k léčení nespavosti, stresu, úzkosti a deprese. nepostradatelný pro děti, výchozí látka nervového přenašeče histaminu působí proti virům, stimuluje tvorbu kolagenu, chrupavek a pojiv posiluje imunitní systém, důležitá složka kolagenu, nedostatek způsobuje ukládání tuku v játrech
Neesenciální aminokyseliny Název Glycin Alanin Cystein Tyrosin Glutamin Glutamová kyselina Asparagová kyselina Působení součást hemoglobinu a cytochromů (enzymů důležitých ke tvorbě energie), vzniká z něj glukagon, který stimuluje tvorbu glykogenu, má uklidňující efekt hlavní součást pojivových tkání, klíčová látka metabolismu glukózy, umožňuje dodávat svalům energii z aminokyselin V postranním řetězci obsahuje síru,chrání organismus před jedy, účinky alkoholu, tabáku, významný pro růst vlasů, zvyšuje hladinu glutathionu, zvyšuje imunitu vůči AIDS výchozí látka dopaminu (nervový přenašeč), norepinefrinu a epinefrinu, hormonu štítné žlázy, růstových hormonů a melaninu (vlasového a kožního pigmentu) klíčová role v imunitním systému, zdroj energie pro ledviny, střeva a játra při dietách součást mozkových procesů a metabolismu jiných aminokyselin součást svalového metabolismu Asparagin Posiluje imunitu, podporuje detoxikaci Arginin Ornitin Prolin zvyšuje hladinu oxidu dusíku podporujícího růst svalů, zvyšuje uvolňování inzulinu, glukagonu a růstových hormonů, zpomaluje úbytek svalů po námaze, prospívá při rehabilitaci zranění, tvorbě kolagenu, zvyšuje obranyschopnost organismu zvyšuje tvorbu oxidu dusíku podporujícího růst svalových vláken, součást metabolismu močoviny tvorba pojivové tkáně, součást srdečního svalu a kolagenu Serin Taurin tvorba energie, posiluje paměť a nervové funkce, tvorba protilátek nezbytný při trávení a vstřebávání tuků (tvorba žluči), nervový přenašeč v některých oblastech mozku a oční sítnice Kvalita bílkovin: S rozdělením aminokyselin na esenciální a neesenciální se úzce pojí kvalita. Rozdělení bílkovin na plnohodnotné a neplnohodnotné je součástí přednášky, teď se blíže podívejme na na pozitiva i negativa obou kategorií.
Živočišné bílkoviny Rostlinné bílkoviny Nižší cena Nižší obsah některých toxických látek Dostatek všech esenciálních AMK. Minimální (nulový?) obsah cholesterolu PRO Vysoký obsah esenciálních MK Mírně vyšší stravitelnost. Vyšší podíl bílkoviny na přijatý objem. Vysoký obsah zdravotně příznivě působících látek vitamíny, minerály, lecitin, vláknina, enzymy. Pozitivní vliv v prevenci nádorového bujení Vyšší obsah tuku (především cholesterolu). Malý obsah esenciálních mastných kyselin. PROTI Sklerotizující vliv. Riziko vzniku hnilobných produktů a provokace nádorových onemocnění (tlusté střevo). Vyšší zátěž jater a ledvin. Zbytkový obsah antibiotik, růstových stimulantů nebo léků a chemikálií. Vysoký obsah tuků. Riziko potravinové alergie (bílkoviny mléka) Nekompletnost aminokyselin. Malý absolutní objem bílkovin nutnost vyššího objemu potravy. Vyšší riziko výskytu těžkých kovů. Riziko potravinových alergií soja, pšenice. Nedostatek bílkovin má za následek zakrnění růstu a potlačení tzv. anabolických (anabolizujících) procesů v těle. V naší společnosti však nedostatek bílkovin prakticky neexistuje (tady si dovolím vložit poznámku oficiálně se prezentuje, že populace má bílkovin dostatek. Jsem přesvědčen, že tomu tak není a ve finále tohoto kurzu byste sami bez mého ovlivňování měli dospět k podobnému závěru - použijeme k tomu některé jednoduché propočty. Správné tvrzení by mělo znít naše společnost konzumuje dostatek až nadbytek potravin s obsahem bílkovin). Většina lidí bílkoviny získává ze živočišné stravy: masa, drůbeže, ryb, mléka a mléčných výrobků. Mezi rostlinné zdroje patří luštěniny, obiloviny a některé ořechy.
Pokud jíme více bílkovin, než naše tělo na vytváření a nápravu tkání potřebuje, použije je organismus místo toho jako zdroj energie bohužel ale ne palivo ideální. Molekuly bílkovin jsou velké a složité a jejich zpracování je energeticky náročnější než u cukrů a tuků. Poměr práce k energii není tak výhodný jako u jiných živin odborně se to nazývá specifickodynamický efekt a u bílkovin se uvádí hodnota cca 20-35%. Praktickým následkem toho všeho je, že když jíme stravu s vysokým obsahem bílkovin, zažívací ústrojí musí hodně pracovat a pro procesy regenerace organismu bývá k dispozici méně energie. Bílkoviny jako palivo přinášejí ještě jeden problém: nespalují se čistě. Cukry a tuky, které se skládají pouze z uhlíku, vodíku a kyslíku, se spalují na oxid uhličitý a vodu. Bílkoviny obsahují dusík, který se v procesu metabolismu odbourává na toxické dusíkaté zbytky. Tyto se metabolizují v játrech, které je zpracují na močovinu. To je jednoduchá sloučenina, která má také toxický dopad na organismus a z těla je odstraňována ledvinami. Obecně přebytek dusíkatých odpadních produktů metabolismu bílkovin může zvyšovat riziko alergií a vzniku autoimunitních problémů. Nadměrný přívod bílkovin kromě zatěžování metabolismu navíc zbytečně prodražuje stravu ("nadměrnou spotřebou bílkovin získáte pouze nejdražší moč ve svém okolí ). Další úskalí příjmu vyššího množství bílkovin spočívá v jejich obsahu síry. Je známo, že čím více požíváme bílkovin, v nichž je velké množství aminokyselin obsahujících síru (tedy aminokyselin methioninu a cystinu, resp. cysteinu), tím větší je následná ztráta vápníku v moči. Tento vápník pochází z kostí, odkud se uvolnil. Typickým příkladem může být mléko, které je právě bohatým zdrojem těchto aminokyselin obsahujících síru. A protože mléko je současně hlavním zdrojem vápníku, znamenalo by to, že s rostoucí spotřebou vápníku stoupá počet zlomenin. To je pouze minimální výčet důvodů, proč je ze zdravotního hlediska rozumnější příliš mnoho bílkovin nekonzumovat. Každá strana však má 2 mince, u bílkovin vstupuje do popředí problém jejich kvality, který se pak výrazně odráží na zatížení našeho organismu. Kdy je bílkovin příliš mnoho? K uspokojení minimálních požadavků průměrného dospělého člověka stačí pozoruhodně malé množství přibližně 1g bílkovin na 1 kg aktivní tělesné váhy za den (běžně se prezentují hodnoty pohybující se v rozmezí 0,7 1,5 g bílkovin/1 kg váhy/den tato rozdílnost je dána faktory jako je věk, pohlaví, fyzická aktivita, složení stravy). Naše tělo navíc využije přesně tolik bílkovin, kolik právě potřebuje. Zbytek je v podstatě rozdělen na dvě části. První z nich skončí v toaletní míse a druhá, které se podaří proniknout do krevního řečiště, se přemění na sacharidy jako případný zdroj energie. A pokud není využita, dojde k uložení do zásoby jak jinak než v podobě tuku.
Stručný přehled zdrojů bílkovin ve stravě: Maso: má několik proti. Je hlavním zdrojem nasycených tuků ve stravě a zároveň je vysoce koncentrovanou formou bílkovin. Nachází se vysoko v potravinovém řetězci, a proto akumuluje toxiny z okolního prostředí. Pokud daný živočich není chován organicky, je jeho maso také plné různých toxinů: zbytků hormonů podporujících růst, antibiotik a dalších chemikálií užívaných v komerční živočišné výrobě. "Bílé maso" není o nic lepší než červené, kromě toho, že telecí má míň tuku než hovězí a tuk z vepřového (sádlo) se zdá pro lidský kardiovaskulární systém míň nebezpečný než tuk z hovězího. Drůbež: má nad červeným masem jednu hlavní výhodu: drůbeží tuk je mimo svalovou tkáň a lze jej odstranit s kůží. Jinak představuje drůbež stejné toxické nebezpečí jako maso krav, ovcí a prasat. Drůbež je často nakažena nebezpečnými bakteriemi, zvlášť salmonelou Ryby: čím dál víc se ukazuje, že ryby jsou velmi zdravým zdrojem bílkovin. Mluvíme o šupinatých rybách (scale fish), ne o korýších (shellfish). Národy, jež jedí nejvíce ryb, mají nejdelší průměrnou délku života a nejnižší poměr nemocí. Nejzdravějšími jedinci u těchto národů jsou ti, kteří jedí ryb nejvíce. Hodně z nich jí mj. i mnohem méně masa zvířat. Dnes je ale důležité být opatrný i u ryb - mnoho z nich je znečištěno chemikáliemi. Větší, masožravé ryby a řivočichové, kteří žijí v pobřežních vodách, jsou v tomto ohledu nejnebezpečnější. Ryby se po celém světě čím dál více chovají uměle, zvlášť lososi, pstruzi a sumci. Chované ryby nemusí být zdraví tolik prospěšné jako jejich protějšky (chovaní lososi mají nižší obsah omega-3) a mohou obsahovat zbytky léků užívaných proti nemocem vznikajícím v podmínkách velkochovů. Ale i s těmito nevýhodami jsou ryby dobrým zdrojem bílkovin. Korýši: nejsou tak vhodní - žijí u pobřeží a ústí řek a živí se způsobem, vinou kterého se dostávají do styku s velkými koncentracemi odpadů. Syroví korýši mohou na lidi snadno přenášet nemoci. Mléčné výrobky: mívají velmi vysoký obsah nasycených tuků, pokud se nevyrábějí z odstřeďovaného nebo nízkotučného mléka. Mnoho lidí nedokáže strávit mléčný cukr (laktózu) a mnohem více z nás asi zažilo podráždění imunitního systému mléčnou bílkovinou (tento problém se týká zvlášť kravského mléka, kozí mléko imunitní systém zdaleka tolik nezatěžuje.) Vejce: vaječný bílek je dobrým zdrojem vysoce kvalitních bílkovin, vaječný žloutek obsahuje tuk a cholesterol, kterým by se většina z nás měla vyhýbat. Komerčně pěstovaná vejce jsou vyráběna v ne příliš optimálních podmínkách, mohou obsahovat toxické zbytky léků a hormonů a mohou být nakažena salmonelou. Obiloviny a luštěniny: obsahují mimo bílkovin i cukry a vlákniny, takže jich můžete sníst víc bez potíží vznikajících z přetížení bílkovinami. Protože jsou však často pěstovány za použití různých zemědělských chemikálií, je vhodnější hledat organicky pěstované druhy. Ořechy a semena: jako mandle a slunečnicová semena jsou zdroje rostlinných bílkovin, ale proti jejich nadměrnému používání mluví vysoký obsah tuků (většinou polynenasycených). Sója: má mnohem víc bílkovin než ostatní luštěniny a zároveň značné množství polynenasycených tuků. Sojová bílkovina se dá oddělit a přeměnit v neuvěřitelné množství forem, včetně napodobenin živočišných potravin. Obsahují skupinu chemických látek, nazývaných fytoestrogeny, skýtajících značnou ochranu před rakovinou prostaty u mužů a nemocemi, na jejichž vzniku se podílí estrogeny u žen, včetně rakoviny prsu, endometriózy, fybrocystického onemocnění prsů a děložních fybroidů či problémů s menopauzou. Nízký výskyt těchto onemocnění u Japonek může být způsobován vysokou konzumací sójových potravin, hlavně tofu. Dva z nejznámnějších fytoestrogenů - genistein a daidzein - se v současnosti zkoumají pro svou schopnost upravovat u lidí hormonální nerovnováhu.
VHODNÉ ZDROJE: Ryby: kapr, pstruh, makrela, sardinky, tuňák, štika, okoun,. Pokud bude tuňák v konzervě, tak vždy ve vlastní šťávě. Ryby raději čersvé než mražené. Maso: krůta, králík, libové vepřové, libové hovězí, telecí, jehněčí, masové vývary Uzeniny: vysoce jakostní krůtí a kuřecí šunka, dětská šunka, občas hovězí šunka Sýry a tvarohy: tvrdé sýry 20-30% tuku v sušině, mozzarella, cottage, méně tučné kozí a ovčí sýry, neslazený méně tučný tvaroh Vejce: slepičí vejce, křepelčí vejce (neobsahuje cholesterol) NEVHODNÉ ZDROJE: Ryby: nekvalitní konzervy, ryby v olejích nebo omáčkách Maso: tučná masa vepřové, hovězí, skopové, špek, konzervy, vnitřnosti, mletá masa Uzeniny: salámy (zejména tučné), párky, klobásy, paštiky, slaninu, tlačenky, nekvalitní šunky (vepřové, hovězí s nízkým obsahem masa, vyšší obsah soli, konzervantů, dochucovadel a dalších aditiv) Rostlinné zdroje: pšeničné maso (Klaso, vysoký obsah lepku), pozor na možné potravninové alergie (zejména luštěniny, sója) MLÉČNÉ PRODUKTY - VHODNÉ ZDROJE: Zakysané mléčné výrobky: jogurty (zejm.bílé), jogurtová mléka, kefíry max neslazené, obsah tuku 1,0-1,5% Sýry: cottage, mozzarella, tvrdé sýry do 30% tuku v sušině, tvarůžky Tvarohy: polotučné až nízkotučné neslazené tvarohy MLÉČNÉ PRODUKTY - NEVHODNÉ ZDROJE: Zakysané mléčné výrobky: slazené smatanové jogurty, slazená jogurtová mléka a kefíry, jogurty s obsahem 0% tuku (často obsahují náhražky škroby) Sýry: tučné sýry (nad 30%v sušině), tavené sýry Tvarohy: dezerty, slazené tvarohy, mléčná rýže, pudingy, šlehačka Bílkoviny