Blog kategorie
Aminokwasy endogenne to organiczne związki chemiczne, które pełnią wiele istotnych funkcji w organizmie człowieka. Są nie tylko budulcem białek, ale mają swoje zadania również w tzw. “stanie wolnym” — jako niezależne cząsteczki. Poznaj najważniejsze funkcje aminokwasów endogennych i dowiedz się, czy i kiedy je suplementować.
Czym są aminokwasy endogenne?
Aminokwasy są organicznymi związkami chemicznymi, bez których nie byłoby życia, które znamy. To właśnie one, połączone w długie łańcuchy, tworzą białka.
Obecnie rozpoznanych i opisanych jest około 500 rozmaitych aminokwasów, ale wciąż poznajemy nowe. Co jednak zaskakujące, zaledwie 22 z nich wchodzi w skład białek.
20 z tych aminokwasów nazywamy aminokwasami kanonicznymi (podstawowymi). Pozostałe 2 aminokwasy białkowe występują tylko w niektórych białkach i dołączone są do nich w nieco inny sposób.
Ponieważ łańcuchy peptydowe mogą być bardzo długie (najdłuższe znane dziś białko — titina — składa się z niemal 27 tysięcy pojedynczych aminokwasów), różnorodność białek jest ogromna. O ich budowie i funkcji decyduje bowiem kolejność aminokwasów w łańcuchu. Ocenia się więc, że w ludzkim ciele może być nawet kilka milionów białek o różnej strukturze i funkcjach!
Istotny podział aminokwasów dotyczy ich źródła. Wyróżnia się zatem aminokwasy endogenne, które produkowane są z elementów bardziej podstawowych przez sam organizm oraz egzogenne, które muszą być dostarczone wraz z pożywieniem.
Spośród 22 aminokwasów białkowych aż 10 ma charakter endogenny (zapotrzebowanie na nie pokrywa sam organizm). W przypadku niektórych z nich synteza w organizmie w niektórych sytuacjach jest jednak niewystarczająca i wymaga uzupełnienia ze źródeł zewnętrznych (z diety) — to aminokwasy częściowo lub względnie endogenne.
Jak wspomnieliśmy, spośród około 500 znanych dziś aminokwasów tylko 22 wchodzi w skład białek. Pozostałe to tzw. aminokwasy niebiałkowe, które pełnią rozmaite role jako cząsteczki niezależne (w tzw. stanie wolnym). Wśród nich również znajdziemy wiele aminokwasów endogennych. To ważna uwaga szczególnie dla osób suplementujących aminokwasy — wiele z nich skupia się wyłącznie na tych białkowych, niejednokrotnie zapominając o zrównoważonej diecie bogatej także w pozostałe aminokwasy i inne składniki odżywcze.
Jakie funkcje mają aminokwasy endogenne w organizmie człowieka?
Aminokwasy endogenne pełnią wiele kluczowych dla życia funkcji. Są budulcem wielu większych cząsteczek i struktur (w tym białek, hormonów czy enzymów), a w stanie wolnym realizują liczne zadania związane z niemal wszystkimi procesami fizjologicznymi — transportem cząstek, neuroprzekaźnictwem, funkcjonowaniem układu odpornościowego itp.
Przyjrzyjmy się dokładniej różnym funkcjom aminokwasów endogennych:
1. Budowa białek
Aminokwasy to podstawowe “cegiełki” budujące białka — łączą się one w długie łańcuchy peptydowe, a kolejność aminokwasów w tym łańcuchu decyduje o tzw. zwijaniu białka, czyli o kształcie przestrzennym. To z kolei zasadniczo wpływa na właściwości i funkcje białek. Nieprawidłowe zwijanie (wynikające np. z błędnego ułożenia aminokwasów w łańcuchu) jest odpowiedzialne za wiele chorób.
2. Produkcja energii
Niektóre aminokwasy endogenne (przede wszystkim alanina) w pewnych warunkach mogą być przekształcane w glukozę, a więc podstawowe źródło energii komórkowej. Dzieje się tak m.in. w okresach głodu, ale również przy intensywnym wysiłku fizycznym. Właśnie dlatego wiele osób uważa, że suplementacja aminokwasów endogennych jest korzystna np. dla sportowców.
3. Funkcje neurologiczne
Niektóre aminokwasy endogenne (np. glicyna i glutamina) pełnią ważne funkcje w procesach neurologicznych. Biorą udział m.in. w neurotransmisji — glicyna sama jest neurotransmiterem, inne aminokwasy mogą być prekursorami neurotransmiterów i biorą udział w ich syntezie. Glutamina natomiast gra istotną rolę w procesach energetycznych w neuronach.
4. Funkcje transportowe
Wiele aminokwasów endogennych bierze udział w transporcie rozmaitych substancji w organizmie. Za taki transport odpowiadają zarówno białka zbudowane z aminokwasów (np. hemoglobina), jak i aminokwasy w stanie wolnym.
5. Regulacja pH
Rozmaite aminokwasy endogenne pomagają w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej, a więc w regulacji pH. To bardzo istotne dla prawidłowego przebiegu w zasadzie wszystkich reakcji biochemicznych, jakie zachodzą w ciele.
6. Synteza innych związków i substancji
Jako prekursory innych związków chemicznych aminokwasy endogenne odgrywają istotną rolę w syntezie hormonów, neuroprzekaźników, enzymów, a nawet RNA i DNA oraz innych aktywnych biologicznie cząstek.
7. Funkcje homeostatyczne
Aminokwasy endogenne biorą udział w niemal wszystkich procesach biologicznych (czy to w postaci białek, czy w stanie wolnym). Jako takie, są kluczowe dla zachowania równowagi homeostatycznej. Ponadto wiele aminokwasów (i złożonych z nich białek) odgrywa bezpośrednią rolę w działaniu układu odpornościowego, wspomagając zdrowie i utrzymanie dobrej kondycji.
Przykłady aminokwasów endogennych
Nie sposób w tak krótkim tekście wymienić i opisać wszystkie znane dziś aminokwasy endogenne. Możemy jednak przedstawić przynajmniej te najlepiej zbadane, czyli endogenne aminokwasy białkowe.
1. Alanina
Ten endogenny aminokwas stanowi około 7,8% reszt aminokwasowych w białkach, co oznacza, że jedynie leucyna jest od niej bardziej powszechna. Alanina jest też ważnym źródłem energii, ponieważ może być przekształcona w glukozę.
Choć alanina jest uznawana za w pełni endogenny aminokwas, wiele osób chętnie go suplementuje. Badania nad skutecznością takiego działania są jednak niejednoznaczne. Duże różnice wyników między poszczególnymi badaniami, a także między grupami osób badanych wyróżnionych ze względu na wiek, płeć czy rodzaj wykonywanych ćwiczeń wskazują na potrzebę dokładniejszego zbadania wpływu alaniny na wyniki sportowe.
Tymczasem uznaje się jednak, że endogenna produkcja tego aminokwasu w pełni zaspokaja potrzeby dorosłych, zdrowych osób.
2. Asparaginian (kwas asparaginowy)
To w pełni endogenny aminokwas (całe zapotrzebowanie organizmu zaspokajane jest przez produkcję wewnętrzną), który powstaje z glutaminianu (innego aminokwasu endogennego) i szczawiooctanu.
Asparaginian uczestniczy m.in. w biosyntezie puryn i pirymidyn, przemianach azotowych oraz syntezie asparaginy (kolejnego aminokwasu endogennego). Co ciekawe, występuje też w roślinach, gdzie bierze udział w syntezie aminokwasów takich jak metionina, treonina, lizyna i izoleucyna. Dla ludzi są to aminokwasy egzogenne, które muszą być przyjmowane w pożywieniu.
U człowieka asparaginian bierze udział również w cyklu mocznikowym, glukoneogenezie czy syntezie ATP.
3. Asparagina
Ten aminokwas endogenny jest powszechnym składnikiem białek i występuje w płynach komórkowych. W tkankach roślinnych i zwierzęcych (również u ludzi) jest przede wszystkim magazynem amoniaku.
W organizmie człowieka powstaje z kwasu szczawiooctowego w wyniku przeniesienia grup aminowych z glutaminianu i glutaminy (innych aminokwasów endogennych).
Ciekawostką jest, że asparagina to pierwszy w historii wyizolowany aminokwas. Uzyskano go w 1809 roku ze szparagów, stąd jego nazwa.
4. Cysteina
Ten endogenny aminokwas jest jednym z trzech aminokwasów siarkowych (pozostałe dwa to egzogenna metionina i endogenna, ale niebiałkowa homocysteina). Ma zatem kluczowe znaczenie dla budowania struktur białkowych, ponieważ umożliwia tworzenie tzw. mostków dwusiarczkowych.
Ponadto cysteina jest prekursorem glutationu i tzw. centrów żelazowo-siarkowych. Bierze też udział we wiązaniu jonów metali.
5. Glutamina
Poza zasadniczą funkcją budulcową w białkach glutamina odgrywa też ważną rolę w metabolizmie azotu. Jest też magazynem amoniaku, uczestniczy w syntezie puryn, pirymidyn oraz innych aminokwasów.
Glutamina ma także działanie antyoksydacyjne, wpływa na proliferację i rozwój komórek, zachowanie równowagi kwasowo-zasadowej oraz budowę szkieletu węglowego w czasie glukoneogenezy.
Mimo że jest to aminokwas endogenny, sugeruje się, że w pewnych sytuacjach produkcja wewnętrzna może być niewystarczająca. Ponieważ glutamina stanowi aż 60% wszystkich aminokwasów budujących mięśnie, uważa się, że suplementacja może być korzystna dla sportowców i bodybuilderów.
Badania wskazują też, że wysokie stężenie glutaminy wspomaga regenerację zasobów glikogenu i stymuluje enzymy odpowiedzialne za proces glukoneogenezy. Zwiększone zapotrzebowanie na glutaminę stwierdza się także przy chorobach układu odpornościowego (np. AIDS).
6. Glutaminian (kwas glutaminowy)
Jest jednym z podstawowych aminokwasów białkowych i wchodzi w skład niemal wszystkich białek. Sam w sobie jest istotnym neuroprzekaźnikiem pobudzającym w korze nowej ssaków. Jest też prekursorem GABA. Ponadto glutaminian uczestniczy w przemianach azotowych (przez zmianę w glutaminę).
Ciekawostką jest, że sól sodowa kwasu glutaminowego — glutaminian sodu — to powszechnie stosowany wzmacniacz smaku.
7. Glicyna
Jest to najprostszy (pod względem budowy) aminokwas białkowy. Pełni więc bardzo ważną rolę strukturalną w budowie białek i stanowi średnio aż 7,2% występujących w nich reszt aminokwasowych. Wyjątkiem jest kolagen, który w aż jednej trzeciej zbudowany jest właśnie z glicyny.
W stanie wolnym ten endogenny aminokwas pełni rolę neuroprzekaźnika w ośrodkowym układzie nerwowym. Bierze również udział w syntezie puryn, hemu oraz soli żółciowych.
8. Prolina
Jako składnik białek prolina wpływa znacząco na ich strukturę trzeciorzędową. Jest też jednym z najważniejszych elementów budulcowych kolagenu, przez co ma znaczenie dla elastyczności tkanek.
Prolina wpływa też na neuroprzekaźnictwo, a dieta bogata w prolinę związana jest z podniesionym ryzykiem depresji.
9. Tyrozyna
Jako wewnątrzkomórkowy przekaźnik pełni wiele kluczowych funkcji biologicznych. Ponadto jest prekursorem licznych hormonów i substancji biologicznie czynnych, takich jak dopamina, adrenalina, noradrenalina, tyroksyna czy trójjodotyronina.
Ten aminokwas endogenny jest istotny dla prawidłowego działania tarczycy i przysadki mózgowej. Jego niedobory mogą prowadzić do depresji (przez obniżenie stężenia dopaminy i norepinefryny)
10. Seryna
Jest oczywiście składnikiem białek, ale bierze też udział w syntezie puryn i pirymidyn. Stanowi prekursor wielu metabolitów, kilku aminokwasów (np. glicyny i cysteiny) oraz tryptofanu.
Ponadto seryna ma funkcje sygnałowe. Jest m.in. neuromodulatorem biorącym udział w aktywacji receptorów NMDA.
Suplementacja aminokwasów endogennych — czy i kiedy ma sens?
Zasadniczo zapotrzebowanie na aminokwasy endogenne powinno być w pełni pokrywane przez wewnętrzną produkcję organizmu. Nie zawsze jest to jednak prawda.
W niektórych sytuacjach endogenna synteza wybranych aminokwasów może bowiem być niewystarczająca. Dzieje się tak np. u dzieci, które intensywnie rosną — u nich wewnętrzna produkcja argininy i histydyny powinna być uzupełniana ze źródeł zewnętrznych.
Sugeruje się jednak, że również dorosłe osoby w pewnych sytuacjach powinny przyjmować aminokwasy endogenne z zewnątrz. Taki pogląd prezentuje wielu sportowców i doradzających im dietetyków.
Twierdzą oni, że intensywny wysiłek fizyczny zwiększa zapotrzebowanie na białka (przede wszystkim te budujące mięśnie), a zatem również na ich elementy składowe — aminokwasy.
Badania rzeczywiście pokazują, że osoby podejmujące bardzo intensywny wysiłek fizyczny mają zwiększone zapotrzebowanie na białko. Zaleca się jednak przede wszystkim przyjmowanie aminokwasów egzogennych, których organizm sam nie wytwarza.
Badania nad suplementacją aminokwasów endogennych nie dają bowiem jednoznacznych wyników i naukowcy wskazują na potrzebę głębszego zbadania tego tematu.
Nadmierne spożywanie aminokwasów endogennych może być kontrproduktywne (a czasem wręcz szkodliwe — np. nadmiar proliny zwiększa ryzyko depresji). Niewykorzystane przez organizm aminokwasy często rozkładane są bowiem do glukozy, która — jeśli nie zostanie spalona — będzie z kolei przekształcana w tłuszcz.
Suplementacja aminokwasów endogennych powinna być zatem konsultowana z lekarzem. Pomoże on zdecydować, czy takie działanie jest w ogóle potrzebne i korzystne oraz wyznaczy odpowiednie, zindywidualizowane dawki.
BIBLIOGRAFIA:
- Campbell, B., Kreider, R.B., Ziegenfuss, T. et al. International Society of Sports Nutrition position stand: protein and exercise. J Int Soc Sports Nutr 4, 8 (2007).
- Dakin, H. D. (1918). On amino-acids. Biochemical Journal, 12(4), 290.
- Karau, A., & Grayson, I. (2014). Amino acids in human and animal nutrition. Biotechnology of food and feed additives, 189-228.
- Lopez, M. J., & Mohiuddin, S. S. (2020). Biochemistry, essential amino acids.
- Mayneris-Perxachs, J., Castells-Nobau, A., Arnoriaga-Rodríguez, M. i in. (2022). Microbiota alterations in proline metabolism impact depression. Cell metabolism, 34(5), 681-701.
- Meister, A. (2012). Biochemistry of the amino acids. Elsevier.
- Trexler, E. T., Smith-Ryan, A. E., Stout, J. R. i in. (2015). International society of sports nutrition position stand: Beta-Alanine. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 12(1), 30.
- Wu G. (2009). Amino acids: metabolism, functions, and nutrition. Amino acids, 37(1), 1–17.
