Što su proteini i aminokiseline?

Proteini i aminokiseline su osnovni elementi žive stanice svakog organizma i nositelji brojnih fizioloških funkcija. Naziv im dolazi od grčke riječi protos ili proteuo što znači prvi odnosno najvažniji. Po kemijskom sastavu to su složeni organski spojevi najvećim dijelom sastavljeni od ugljika, vodika, kisika i dušika, mnogi od njih sadrže sumpor i fosfor, a neki željezo, jod, bakar i cink.

Oko 20% ukupne mase ljudskog tijela sastoji se od stotina tisuća različitih vrsta proteina. Neki od njih djeluju kao enzimi, hormoni ili transportne molekule u krvi, neki stvaraju antitijela koja nas štite od bolesti. Drugi pak tvore naše stanice, organe ili strukturna tkiva poput mišića, kože ili kostiju.
Proteini mogu poslužiti i kao izvor energije pri čemu 1g proteina daje 4 kcal.

Osnovni kemijski spojevi od kojih se sastoje svi proteini nazivaju se aminokiseline.
Svu složenost i raznolikost proteinskih struktura ljudskog tkiva sačinjava samo dvadesetak aminokiselina od kojih se samo devet smatra prijeko potrebnim ili esencijalnim. Gledajući iz ove perspektive naša potreba za proteinima u prehrani zapravo se svodi na potrebu za esencijalnim aminokiselinama.

Esencijalne aminokiseline jesu: leucin, lizin, izoleucin, treonin, triptofan, metionin, valin, fenilalanin i histidin. Histidin je nekad smatran esencijalnim samo kod dojenčadi ali novija istraživanja pokazuju da bi mogao biti esencijalan i kod odraslih. Nabrojenih devet aminokiselina tijelo ne može proizvesti samo nego ih mora unijeti putem hrane zbog čega se i nazivaju esencijalnim.

Sve ostale aminokiseline mogu se sintetizirati od navedenih devet. Slično kao što slova tvore riječi, a riječi rečenice i čitave knjige, tako i devet prijeko potrebnih aminokiselina sačinjava preostale. S njima se u bezbrojnim kombinacijama povezuje u duge peptidne lance. Neki su  dugi od nekoliko stotina ili tisuća aminokiselina i tvore različite proteinske strukture našeg tijela.

Ravnoteža dušika i hormonska regulacija

Postoji dinamična ravnoteža bjelančevina u tijelu. Stare se troše i razgrađuju, a zamjenjuju ih nove sintetizirane iz proteina hrane koju konzumiramo. Ovaj proces odvija se neprestano, a kao produkt razgradnje proteina javlja se dušik. Dušin se izlučuje putem urina, a manjim dijelom i preko kože.

Ljudski organizam ne može uskladištiti neograničenu količinu proteina, jer višak ili izgara u energiju ili se pretvara u masno tkivo. A izgubljeni je dušik potrebno nadoknaditi redovnim unosom bjelančevinama bogatom hranom.

Probavom se bjelančevine iz hrane razlažu u aminokiseline od kojih će se izgraditi novi tjelesni proteini i zamijeniti oni istrošeni.
Razliku između na taj način primljenog proteinskog dušika iz hrane i dušika izlučenog putem mokraće nazivamo bilancom ili ravnotežom dušika.

U idealnoj situaciji dušična bilanca je u ravnoteži što znači da bjelančevine unesene hranom nadoknađuju dušik izlučen putem mokraće pa tijelo nesmetano gradi nove stanice i tkiva. Međutim, metabolizam je dinamički proces živog organizma u kojem se stalno izmjenjuju stanja takozvane negativne i pozitivne dušične bilance.

Negativna dušični bilanca predstavlja stanje povećane razgradnje bjelančevina (katabolizam) i uzrokovati će trošenje tjelesnih proteina i smanjenje mišićne mase. A pozitivna bilanca znači zadržavanje dušika i povećanje sinteze proteina (anabolizam). To će doprinijeti izgradnji tjelesnih proteina i povećanju mišićne mase.

Možemo reći da se metabolizam proteina u ljudskom organizmu sastoji od dvije faze koje se neprestano izmjenjuju. Faze anabolizma i faze katabolizma.
Samim procesima sinteze i resinteze proteina upravljaju hormoni. Hormon rasta hipofize i hormon gušterače inzulin potiču sinezu proteina, a koče je hormoni kore nadbubrežne žlijezde glukokortikoidi.

Muški spolni hormon testosteron omogućuje odlaganje bjelančevina u mišićima. Hormon štitnjače tiroksin, upravljajući metabolizmom svih stanica, posredno utječe i na povećanje ili smanjenje sinteze proteina.

U praksi katabolizam će biti uzrokovan stanjem gladi ili nedovoljnog unosa hrane, slično kao i dugotrajnim iscrpljujućim treningom ili visokom temperaturom. Nasuprot tome, relativno kratak i intezivan trenig s utezima aktivirat će testosteron i hormon rasta. On će uz adekvatnu prehranu potaknuti povećanu sintezu proteina i dovesti organizam u anabolnu fazu.

Probava proteina i biološka vrijednost

Probava bjelančevina konzumiranih hranom počinje u želucu, u kiseloj sredini, uz pomoć enzima pepsina, nastavlja se u tankom crijevu, u lužnatom okružju pod utjecajem enzima tripsina. Od tu se proteini, uglavnom već rastavljeni do aminokiselina, resorbiraju ih u krvotok portalne vene kojim stižu u jetru, glavno mjesto sinteze novih bjelančevina. Međutim, ovdje postoji jedan vrlo važan element vezan uz strukturu samih bjelančevina unesenih putem hrane.

Naime, tjelesni proteini uvijek sadrže svih devet esencijalnih aminokiselina u određenim omjerima i nedostatak samo jedne od njih može značiti i prestanak anabolne faze, nemogućnost izgradnje novih proteina i početak mišićne razgradnje odnosno katabolizma.

Radi lakšeg razumijevanja metaboličkih procesa rastavljanja (katabolizma) i ponovnog sastavljanja (anabolizma) aminokiselina iz bjelančevina zamislimo da imamo ogrlicu. Ona je sastavljena od devet raznobojnih perli poredanih na određeni način. Pretpostavimo da smo izgubili našu ogrlicu i da smo dobili novu kako bismo zamijenili staru. Na žalost, raznobojne perle na novoj ogrlici nisu poredane istim redoslijedom kao na staroj. Zato je moramo rastaviti kako bi sastavili ogrlicu identičnu našoj izgubljenoj.

Međutim, ako nam nedostaje na primjer crvenih perli slaganje naše ogrlice bit će usporeno ili sasvim zaustavljeno dok ne nabavimo još crvenih perli. Jednako kao u primjeru s našom ogrlicom od perli, ako u našoj prehrani nedostaje samo jedna od devet prijeko potrebnih aminokiselina, sinteza novih tjelesnih proteina će stati.

Ravnoteža navedenih devet aminokiselina u bilo kojoj namirnici određuje njezinu kakvoću i iskoristivost. Za mjeru iskoristivosti bjelančevina koristi se izraz biološka vrijednost (BV).

BV nam govori koliki se postotak bjelančevina unesenih hranom prevede u tjelesne bjelančevine. Što je veća BV veća je i iskoristivost bjelančevina u tijelu.
Bjelančevine koje sadrže sve prave omjere i količine navedenih esencijalnih aminokiselina nazivamo visokokvalitetnim bjelančevinama ili potpunim bjelančevinama i njihov BV je blizu 100%. To su uglavnom namirnice životinjskog porijekla: meso, perad, riba, mlijeko, mliječni proizvodi i jaja.

Biljne bjelančevine obično se smatraju bjelančevinama niže kvalitete ili nepotpunim bjelančevinama jer im uglavnom nedostaje jedna ili više esencijalnih aminokiselina. Takve bjelančevine imaju BV najčešće niži od 70%.

Biljni ili životinjski proteini?

Iako ova podjela na prvi pogled u prvi plan stavlja namirnice životinjskog porijekla noviji trendovi u prehrani preferiraju biljne bjelančevine te proteinske dodatke u prahu. Oni ne sadrže štetne tvari poput zasićenih masnoća i kolesterola koje nalazimo u namirnicama životinjskog porijekla.

Osim što je potrebno ograničiti unos životinjskih bjelančevina dodatno je potrebno obratiti pažnju i na njihovu vrstu. Potrebno je dati prednost ribi, te bijelom purećem i pilećem mesu. I to zbog niže energetske vrijednosti, nižeg sadržaja kolesterola i masnoća, te veće kvalitete samih bjelančevina. Govedinu, svinjetinu i ostala crvena mesa trebali bi konzumirati samo povremeno.

Dodatni oprez u konzumaciji životinjskih namirnica potreban je zbog opasnosti od antibiotika i hormona koji su u njima sadržani zbog modernog masovnog industrijskog načina proizvodnje. Opasnosti ovakvih utjecaja na meso i mlijeko koje danas, konzumiramo tema su za sebe i prelaze okvir ovog članka ( uzrokuju rak, srčane bolesti, bolesti probavnog trakta itd.)

S druge strane, namirnice biljnog porijekla poput soje, mahunarki, žitarica i orašastih plodova iako sadrže uglavnom bjelančevine niže kvalitete. Ali one se smatraju zdravijim izvorom proteina od životinjskih namirnica.

Naime, biljne namirnice uz proteine sadrže i kompleksne ugljikohidrate, esencijalne masne kiseline te mnoštvo vitamina, minerala i ostalih hranjivih sastojaka. Ne sadrže kolesterol niti nezdrave masnoće.

Nekada se smatralo kako se biljne bjelančevine moraju pomno kombinirati kako bi se mogle mjeriti sa punovrijednim životinjskim bjelančevinama. Danas znamo da je dovoljno tijekom 48 sati pojesti biljne namirnice iz različitih skupina ( mahunarke, žitarice, orašasti plodovi, voće i povrće ) i na taj način ostvariti dovoljan i kvalitetan unos bjelančevina.

Posebno je vrijedna žitarica quinoa ( nekada glavna hrana Inka i Asteka) koja sadrži sve esencijalne aminokiseline. Bogata je vitaminima i mineralima i esencijalnim mastima te se kao takva najviše približila onome što se usuđujemo nazvati savršena hrana.

Prema najnovijim spoznajama 1/3 životinjskih i 2/3 biljnih proteina predstavljali bi idealan omjer za unos bjelančevina u prehrani.

Koliko proteina zapravo trebamo?

whey protein s mjericom

Većina svjetskih i europskih institucija za prehranu preporuča 15% dnevnog energetskog unosa iz proteina ili 0,8-1g proteina po kg tjelesne težine. Sportašima i djeci u razvoju preporuča se i do 20% dnevnog energetskog unosa iz bjelančevina. To je oko 2g po kilogramu tjelesne težine.

Isto tako u jednom obroku organizam može iskoristiti najviše 30-40g proteina a više od toga tijelo pretvara u energiju ili skladišti u masno tkivo.

Za optimalan unos i zadovoljenje dnevnih potreba organizma za bjelančevinama dnevni unos potrebno je podijeliti na više obroka bogatih bjelančevinama u prosjeku po 30g.
U modernim razvijenim društvima malo je vjerovatno da će neko patiti od bolesti uzrokovanih nedostatkom proteina u prehrani. Puno je veća vjerojatnost zapravo suprotna. Većina takozvanih bolesti obilja uzrokovane su prevelikim unosom proteina pogotovo životinjskog porijekla.

Prevelik unos bjelančevina u hrani je štetan i ne doprinosi povećanju mišićne mase. Kao što misli većina mladih i neiskusnih sportaša rekreativaca, posebice bodybuildera.
Mišiće razvija pravilan trening, odmor, povećan ali ne prevelik unos proteina i adekvatan unos ostalih makronutrijenata posebno kompleksnih ugljikohidrata.
Prema tome, dnevni unos proteina kod sportaša ne bi trebao prelaziti 2g po kilogramu tjelesne težine. Ostatak potrebnih kalorija treba nadoknađivati kompleksnim ugljikohidratima.

Manjak proteina može uzrokovati gubitak mišićne mase, pad imuniteta, probleme s hormonima, kožom i čitav spektar vrlo ozbiljnih bolesti i poremećaja. A prevelik unos, pogotovo proteina životinjskog porijekla, može uzrokovati arteriosklerozu, probleme sa srcem i bubrezima, povećanje kiselosti u tkivima, nedostatak kalcija u kostima i osteoporozu pa čak i neke teže maligne bolesti poput raka dojke ili debelog crijeva.

Kod običnih ljudi biljni izvori proteina uz ograničen unos životinjskih proteina uglavnom iz ribe i peradi trebali bi biti najbolji izbor za konzumaciju proteina. Kod sportaša i ljudi pod stresom ili povećanim naporom uz gore navedeno proteinski dodaci u prahu ili u obliku proteinskih pločica trebali bi biti najbolji izbor za konzumaciju proteina.

Proteini u prahu i proteinske pločice svakako su zanimljiva alternativa za unos kvalitetnih proteina. Ne sadrže nepotrebne masnoće i kolesterol, lako su probavljivi. Brzo se pripremaju i svakako su jeftiniji od tradicionalnih proteina iz prehrane.