Bílkoviny Bc. Iuliia Pavlovska Živiny qMAKRONUTRIENTY •Sacharidy •Bílkoviny •Tuky qMIKRONUTRIENTY •Vitaminy Ø Rozpustné ve vodě Ø Rozpustné v tucích •Minerální látky Jaký je doporučovaný energetický trojpoměr: Zdravý dospělý jedinec s běžnou fyzickou zátěží • zdravý dospělý s obvyklou fyzickou zátěží Bílkoviny 10 - 15 % Tuky 30 % Sacharidy 55 – 60 % Bílkoviny •Makronutrienty (nosiči energie) •Vysokomolekulární přírodní látky (biopolymery) složené z aminokyselin •Obsahují vázané atomy uhlíku, vodíku, dusíku popř. síry a fosforu. Jsou základními látkami všech organismů. •Počet, druh a pořadí vázaných aminokyselin určuje vlastnosti bílkovin •Energetická hodnota: 1 g B = 17,2 kJ (4,1 kcal) Jaké jsou funkce bílkovin v těle člověka? Funkce bílkovin v těle •Stavební – kolagen, elastin, keratin •Transportní a skladovací – hemoglobin •Zajišťující pohyb – aktin, myosin •Katalitické, řídící a regulační – enzymy, hormony •Ochranné a obranné – imunoglobulin, fibrin •Zajištuji optimální hladinu osmotického tlaku – albumin •Sraženi krve •Při hladověni – zdroj energie •Rozdílné vedlejší skupiny vedou k rozdílům ve velikosti, tvaru a elektrickém náboji aminokyseliny • Aminokyseliny •20 základných aminokyselin •9 esenciálních – valin, leucin, izoleucin, fenylalanin, threonin, methionin, tryptofan, lysin, histidin. •Semiesenciální – arginin •Podmíněně esenciální – tyrosin ( při fenylketonurii – porucha konverze z fenylalaninu - fenylalaninhydroxyláza) •Neesenciální – glycin, alanin, cystein, serin, prolin, k.asparagová, k.glutamová, asparagin, glutamin Rozvětvené AK BCAA – (branched chain amino acids) •Leucin, izoleucin, valin •Esenciální •Nejsou využívány játry •Nejvíce využívány ve svalech a centrální nervové soustavě (CNS) •Stimulační účinek na proteosyntézu ve svalové tkáni, podporují anabolismus. • Aromatické aminokyseliny •Fenylalanin, tryptofan, tyrosin •Obsahují aromatický kruh • Fenylalanin – hormony - neurotransmitery •Tyrosin – hormony – katecholaminy (adrenalin, noradrenalin), hormony štítné žlázy (tyroxin T4) • Tryptofan prekurzor hormonů : serotonin, melatonin Lidi, které trpi PKU, trpi deficitem enzymu fenylalanin hydroxylasy Těmto nemocným je nutno maximálně snižovat příjem fenylalaninu v potravě a naopak dodávat tyrosin. Sirné •Methionin, cystein •Methionin – esenciální. Zdroj síry •Cystein – prekurzor taurinu (významná složka žluči) •Tvorba disulfidických můstků •Je obsažen v Glutathionu (GSH) - antioxidant (omezení aktivity kyslíkových radikálů) •Homocystein - vzniká u lidí z aminokyseliny methioninu. Odbourává se na cystein za pomoci vitamínů B (zvláště B6, B12, kyseliny listové). Taurin je konjugován pomocí své aminoskupiny s kyselinami chenodeoxicholovou a cholovou za tvorby žlučových solí (taurocholát sodný a taurochenodeoxicholát sodný). Glutation (GSH) –kyselina glutamová, cystein a glycin Nedostatek těchto vitamínů, například ve stravě vegetariánů, anebo vzácná dědičná choroba (homozygotní homocystinurie) mohou vést ke zvýšené hladině homocysteinu v krvi. Glutamin a arginin •Potřeba výrazně vzrůstá při stresových a katabolických stavech – hrají tedy významnou úlohu u kriticky nemocných pacientů •Suplementace •Aminokyseliny jsou na sebe sebe vzájemně vázány tzv. peptidovou vazbou. •Dipeptidy - dvě aminokyseliny spojené dohromady. •Tripeptidy - tři aminokyseliny spojené dohromady. •Oligopeptidy – 2 až 10 aminokyselin •Polypeptidy spojují dohromady více než 10 aminokyselin. • Struktura bílkovin • Primární Sekundární Terciární Kvartérní • Primární struktura je dána pořadím aminokyselin v polypeptidovém řetězci. Standardně se zapisuje od N-konce k C-konci proteinu. Sekundární struktura je geometrické uspořádání polypeptidového řetězce „na krátké vzdálenosti“, tzn. mezi několika po sobě jdoucími aminokyselinami. První studie sekundárních struktur proběhly v 30. a 40. letech 20. století. Jsou rozpoznávány různé druhy těchto stavebních motivů: alfa šroubovice (alfa-helix), struktura skládaného listu (beta-sheet), neuspořádaná struktura (random coil) a další. Tímto pojmem se označuje trojrozměrné uspořádání celého peptidového řetězce. Je tvořena střídáním sekundárních struktur. Podle tvaru a vlastností rozlišujeme strukturu globulární (albumin), která má tvar klubka a je rozpustná ve vodě, a fibrilární (myosin) vláknitou strukturu ve vodě nerozpustnou. Celá struktura je stabilizována kovalentními vazbami (např.: vazba S-S tzv. disulfidový můstek) v postranních řetězcích aminokyselin. Řeší uspořádání podjednotek v proteinových aglomerátech, tvořících jednu funkční bílkovinu. Podjednotky jsou samostatné polypeptidické struktury, které jsou navzájem spojeny nekovalentními interakcemi. Kvartérní struktura též řeší prostorové uspořádání těchto podjednotek. Takovéto uspořádání vykazují jen složitější komplexy bílkovin, např. fibrily kolagenu, nebo lidské DNA polymerázy. Oblasti styku jednotlivých podjednotek jsou tvořeny slabými vazbami (nekovalentními interakcemi), především vodíkovými můstky nebo hydrofóbním efektem. Bílkoviny v těle člověka •Bílkoviny jsou součástí všech živých organismů, ale pouze rostliny jsou schopny je vytvořit z anorganických látek. • Při trávení lidský organismus nejprve bílkoviny přijaté potravou rozloží na jednodušší látky a z nich potom vytváří bílkoviny jiného, vlastního složení. •V těle jsou nejméně 10 000 různých bílkovin • •Bílkoviny v těle každého člověka jsou jedinečné. Syntéza bílkovin je určena genetickou informací. •Polypeptidy se neustále rozkládají a syntetizují v těle. •Za den se v našem těle odbourá (a znovuobnoví) cca 250-300 gramů endogenních proteinů. •Pro zkoumáni syntézy, degradace a vylučováni bílkovin se používá dusíková bilance • Dusíková bilance •Ukazatel nutričního stavu •Rozdíl mezi množstvím dusíku přijatého potravou v bílkovinách a vyloučeného močí a stolicí především ve formě močoviny. •1g dusíku (N) = cca 6,25 g bílkovin •Z hodnoty močoviny vyloučené za 24 hodin lze vypočítat ztrátu dusíku, resp. bílkovin Dusíková bilance •vyrovnaná D. B. - příjem = výdej výdej N moči - 90% stolice méně než 10% pot, olupování kůže (deskvamace), menstruace •pozitivní D.B. - příjem je vyšší výdej Anabolismus ( těhotenství, období růstu, nárůst svalové hmoty) •negativní D. B. nezměněný příjem N , ale zvýšený výdej (katabolické stavy) – horečnatá onemocnění, operace, popáleniny, u chirurgických pacientů Snížený příjem N a nezměněný výdej hladovění těžké průjmy nevhodné diety Fyziologická potřeba bílkovin •Dospělá zdravá populace 0,83 g /kg/den •Novorozenci, děti a adolescenti – 0,83 – 1,31 g/kg/den, zaleží na věku •Těhotenství - navýšit o 1 g, 9 g a 28 g v prvním, druhém a třetím trimestru •Kojení - navýšit o 19 g denně pro první 6 měsíců kojeni, a o 13 g denně dalé Zdroj: EFSA https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/2557 Fyziologická potřeba bílkovin Věk Bílkoviny (g/kg/den) 0 - <1 měsíc (novorozenec) 2,7 Kojenci 1 měsíc 2,0 2 – 11 měsíců 1,1 – 1,5 Děti 1 – 3 roky 1,0 4 – 14 let 0,8 Dospívající 15 – 18 let M – 0,9 Ž – 0,8 Dospělí 19 – 65 let 0,8 Zdroj: DACH Referenční hodnoty pro příjem živin. V ČR 1. vyd. Praha: Společnost pro výživu, 2011. ISBN 978-80-254-6987-3. U koho je na místě snížit příjem bílkovin? • Sníženi příjmu bílkovin •Onemocnění ledvin •Před hemodialýzou, mírné sníženi obsahu bílkovin ve stravě •Fenylketonurie (PKU) •Vrozená porucha odbourávání fenylalaninu Maximální sníženi přijmu fenylalaninu Při nedodržováni diety – poruchy CNS • • Lidi, které trpi PKU, trpi deficitem enzymu fenylalanin hydroxylasy Těmto nemocným je nutno maximálně snižovat příjem fenylalaninu v potravě a naopak dodávat tyrosin. Zdroje bílkovin v potravině • Seřadit podle obsahu bílkovin Obsah bílkovin v potravinách Potravina Obsah bílkovin ve 100 g potraviny Tvrdé sýry 28 g Maso vařené průměr 26 g Ořechy vlašské 16,3 g Tvaroh polotučný 13 g Vejce 12,5 g Čočka 7,9 g Jogurt selský bílý 3,4 g Mléko polotučné 3,2 g Brambory 2 g Alpro kokosový nápoj 0,1 g Kvantitativní ukazatel Hlavním zdrojem bílkovin v potravě (u nás) je maso, obsahující 20% proteinů; zbytek – 80% – je tvořen především vodou. To je také hlavní rozdíl mezi masem sojovým a „normálním“ – sojové maso již neobsahuje vodu (proto je možné je jen těžko srovnávat…). Dalšími zdroji bílkovin v naší potravě jsou vejce, mléčné výrobky a brambory. Brambory obsahují (bohužel) jen málo proteinů, avšak jejcih proteiny jsou velmi kvalitní. Biologická hodnota bílkovin •Ukazatel kvality proteinu •BH udává jaké množství endogenních proteinů (v gramech) vznikne ze 100 g proteinů exogenních. Vyjadřuje se v procentech. •Výsledná hodnota závisí na obsahu esenciálních AK, jejich vzájemném poměru a souvisí též se stravitelností. • Biologická hodnota •Živočišné proteiny mají vyšší BH než proteiny rostlinné •Biologicky kompletní (plnohodnotné) – živočišného původu •Biologicky nekompletní (neplnohodnotné) – neplnohodnotné bílkoviny nemají všechny EAK nebo v nesprávném poměru. Rostlinného původu •Jako ideální bílkovina je uvažován lidský sérový albumin (slouží jako srovnávací protein; proteiny, které mají podobnou strukturu mají vysokou BV). • Protein BH (%) ŽIVOČIŠNÉ Vaječný bílek 100 Syrovátka 100 Vejce 96 Kasein 80 Hovězí maso 80 Vepřové maso 70 ROSTLINNÉ Brambory 70 Ovesné vločky 60 Pšeničná mouka 53 Luštěniny 46 Limitující aminokyselina •Esenciální aminokyselina, které je v bílkovině nejméně •Luštěniny - methionin •Pšenice-lysin (obiloviny- tryptofan, threonin) •Kukuřice – tryptofan •Rýže – lysin , threonin • Hlavně v neplnohodnotných proteinech rostlinného puvodu ma význam pojem limitujici aminokyselina Aminokyselinové skóre •zhodnocení kvality proteinu • •X/Y * 100 = Z •X ... množství konkrétní aminokyseliny v testované bílkovině v g / 100 g čisté bílkoviny •Y ... množství stejné aminokyseliny v referenční bílkovině v g / 100 g čisté bílkoviny •Z ... aminokyselinové skóre • • • Nedostatek bílkovin • Nedostatek bílkovin •KWASHIORKOR •Dostatečný příjem energie, při nedostatečném příjmu bílkovin •Starší kojence, děti od 18 měsíců do 2 let věku (země třetího světa) •Ochabnuti svalstva, zadržováni v těle vody, steatóza jater, změna pigmentaci •U děti 60-80 % normální hmotnosti •nízká kvalita bílkovin po odstavení dítěte (zanechání kojení), „antialergické diety“ •Evil spirit that infects the first child when the second child is born • Oboje, nedostatek, ale i přebytek proteinu jsou škodlive pro zdrávi člověka Nedostatek bílkovin •MARASMUS •PEM – proteino-energetická malnutrice •Nízký příjem bílkovin současně s nedostatečným příjmem energie •Staří, nádory a jiná chronická onemocněni, AIDS •U děti <60 % normální hmotnosti •MARASMUS •autokanibalismus, nízká hmotnost, ztráta podkožního tuku, průjmy • hladovění, odmítání stravy • Zvýšené riziko infekci (snížený počet protilátek) Zpomalené hojeni ran Nadměrný přívod bílkovin ve stravě •Nadbytek bílkovin ( nad 2,0 g/kg/ den, pro sílové sportovce muže byt 2,4 g/kg/den) •- Nárůst hmotnosti, ateroskleróza (bílkoviny + tuky) •- Porucha funkce ledvin- ledvinové kameny •- Porucha funkce jater •- Zvýšený příjem živočišných proteinu – vyšší riziko některých karcinomů • pro sílové sportovce muže byt 2,4 g/kg/den Bílkoviny a kontrola hmotnosti •Často vysoký obsah tuku •Bílkoviny v pokrmech poskytuji sytost (časnější nástup sytosti) •Pomalejší vyprázdnění žaludku •Zabraňuje rychlému nárůstu hladiny cukru v krvi, ke kterému dochází po jídle rychle stravitelného sacharidu •Tělo potřebuje více energii pro trávení bílkovin •Ovlivněni hormonální rovnováhy Zvýšený příjem proteinu spolu se sníženým příjmem sacharidu – první 6 měsiců větší ztrata hmotnosti něž pouhé omezeni tuku Děkuji za pozornost