Fehérjék

Definíció: aminosavak, peptidek, fehérjék

Aminosavak

(másnéven: amino-karbonsavak): Olyan szerves vegyületek, amelyek molekulájában aminocsoport és karboxilcsoport is található (Antus & Mátyus, 2014). A szervezetben 20+2 féle aminosav vesz részt a fehérjék, illetve egyéb nitrogéntartalmú alkotórészek felépítésében. Csoportosításuk:

  • Esszenciális aminosavak: Nélkülözhetetlen aminosavak, amelyeket a szervezet vagy nem tud, vagy pedig nem elegendő mennyiségben tud előállítani, így ezeket táplálkozással kell biztosítanunk. A felnőtt emberi szervezet számára 9 aminosav esszenciális: fenil-alanin, izoleucin, leucin, lizin, metionin, treonin, triptofán, valin, hisztidin.
  • Szemi-esszenciális aminosavak: az életünk különböző szakaszaiban nélkülözhetetlenek (arginin, hisztidin), illetve a szervezetnek esszenciális aminosavakra van szüksége az előállításukhoz (cisztein, tirozin).
  • Nem esszenciális aminosavak: Azok az aminosavak, amelyeket a szervezet korlátlanul elő tud állítani (arginin, glicin, alanin, prolin, szerin, aszparagin, glutamin, aszparaginsav, glutaminsav, hisztidin)
  • BCAA-k: A BCAA rövidítés az ebbe a csoportba tartozó aminosavak angol megnevezéséből (branched chain amino acids) ered. Olyan esszenciális aminosavak tartoznak ide, amelyek elágazó láncúak (leucin, izoleucin, valin). Gyakran „izomvédő” aminosavaknak is nevezik, egyrészt a fehérjebontásra kifejtett gátló hatásuk, másrészt fehérje-anabolikus, tehát fehérjeépítést serkentő hatásuk miatt. Ezen tulajdonságaikat a mai napig aktívan kutatják.

Peptidek

Az aminosavak peptidkötéssel kapcsolódnak egymáshoz, így létrehozva a peptideket. Attól függően, hogy hány darab aminosav kötődik össze, megkülönböztetünk di-, tri-, tetra-, oligo- és polipeptideket. A peptidek önmagukban is hasznos molekulák.

Fehérjék

A fehérjék a szervezetben a legnagyobb mennyiségben előforduló szerves vegyületek, gyakorlatilag 51, vagy annál is több aminosavból felépülő polipeptidláncok. Nincs olyan, a tudomány által feltárt életfolyamat, amely valamely módon ne lenne kapcsolatba hozható a fehérjékkel.


Fehérjék szerkezete

A fehérjék szerkezetén belül négy szerkezeti szintet különítünk el, az elsődleges, másodlagos, harmadlagos és negyedleges szerkezetet.

A fehérjék elsődleges (primer) szerkezetén a polipeptid lánc aminosav szekvenciáját, azaz az aminosavak kapcsolódási sorrendjét értjük. A fehérje láncon belül megtalálhatóak láncrészek, melyek szabályos struktúrákba rendeződhetnek, ezeket hívjuk a fehérjék másodlagos (szekunder) szerkezetének. Ezek a struktúrák leggyakoribb csoportjai a hélixek, redők, hurkok vagy kanyarok. A két leggyakrabban előforduló típusa az alfa-hélix és a béta-redő struktúra. Egy polipeptid lánc tartalmazhat egy vagy többféle másodlagos szerkezeti elemet, melyek rendezetlen szakaszokkal váltakoznak. Ez határozza meg a fehérjék harmadlagos (tercier) szerkezetét, azaz a polipeptid lánc térbeli (háromdimenziós) alakját (konformációját). Vannak fehérjék, melyeket nem egy, hanem több különböző vagy ugyanazon polipeptidlánc alkot, ezeket sokszor fehérje alegységekként említik. A negyedleges (kvartener) szerkezeti szintnél az alegységek egymáshoz viszonyított helyzetét, térbeli elhelyezkedését jellemezzük.

Források:
1. Nyitray László és Pál Gábor. A biokémia és molekuláris biológia alapjai. 2013
2. Particle Sciences- Drug Development Services: Protein Structure. Technical Brief 2009 Volume 8. https://www.particlesciences.com/docs/technical_briefs/TB_8.pdf
3. Bailey, Regina. "Learn About the 4 Types of Protein Structure." ThoughtCo, Oct. 19, 2018, thoughtco.com/protein-structure-373563.
4. Gregory A Petsko. Protein Structure and Function. Primers in Biology. 2004. ISBN 0-9539181-4-9


Fehérjeszintézis

Fehérjeszintézisnek nevezzük azt a folyamatot, amelyben a DNS-től származó genetikai információ felhasználásával fehérje szintetizálódik. Egy hírvivő molekula ezt az információt a fehérjeszintézis helyére szállítja, ahol átadja azt a szállító molekula számára. Ez alapján a szállító molekula a fehérjét felépítő aminosavakat peptidkötéssel egymáshoz rögzíti a megfelelő sorrendben, így létrejön a fehérjelánc. A fehérjeszintézis után a fehérjék bizonyos módosításokon eshetnek át, amely meghatározza működésüket, lokalizációjukat vagy más molekulákkal kialakított kapcsolatukat.

Források:
1. Clancy, S. & Brown, W. (2008): Translation: DNA to mRNA to Protein. Nature Education 1(1):101
2. Cooper, G.M., The Cell - A Molecular Approach. Second edition ed. 2000: Sinauer Associates, Inc.
3. Crick, F. (1958): On protein synthesis. Symposia of the Society for Experimental Biology 12, 138–163


Fehérjék funkciói

A fehérjék szerepe a szervezetben sokrétű.

  • Enzimek: A fehérjék túlnyomó többsége biokémiai átalakulásokat katalizáló enzim, tehát az anyagcsere-folyamatok lezajlása fehérjék közreműködését igényli.
  • Izommozgatásért felelős fehérje: Az izom összehúzódást az aktin és miozin nevű fehérjeláncok hozzák létre a harántcsíkolt izmokban, a simaizmokban és a szívizomban egyaránt. Ezáltal az összes szerv felépítésében szerepet játszanak a fehérjék.
  • Váz- és szerkezeti fehérjék: csont, porc, inak, bőr építőanyagai. Szilárd vázat biztosítanak a mozgáshoz, illetve a külső védelmet is biztosítják. Pl: keratin, kollagén, elasztin.
  • Fehérjetermészetű vegyület a hormonok egy része is, pl. inzulin, oxitocin.
  • Védekezésben résztvevő fehérjék: Az immunrendszer működése is fehérjéken alapul. Az immunválasz fehérjéi, az immunglobulinok, azaz ellenanyagok, védik a szervezetet a fertőzésektől, sérülésektől.
  • Transzport fehérjék feladata a szállítás.
    • Anyagtranszportban résztvevő fehérjék: pl. hemoglobin: oxigén és szén-dioxid szállítását végzi a vérben.
    • Információ átvitelben résztvevő fehérjék: receptor fehérjék hatására lépnek működésbe az idegsejtek.
  • Energiatároló fehérjék

Forrás:
Csapó János – Csapóné Kiss Zsuzsanna: Élelmiszer-kémia Mezőgazda kiadó 118.o

 


Fehérjebevitel

A megfelelő mennyiségű, jó minőségű fehérjebevitel elengedhetetlen az emberi test fejlődéséhez és egészségünk megőrzéséhez. Az aminosavak forrásaként szolgáló fehérjék ajánlott napi bevitele 0,8 g/testtömegkilogramm (ttkg) egészséges felnőttek esetében1, 2, melynek a napi energiabevitel 10-15%-át kell fedeznie. A fehérjeszükséglet kortól, nemtől, tápláltsági és egészségi állapottól, fizikai aktivitástól függő tényező. Például intenzív- vagy élsportolók esetében a fehérjeszükséglet elérheti az 1,2-2 g/ttkg-ot is3,4 (1. táblázat). Ekkor az energiabevitel 15-20%-át szükséges fehérjéből biztosítani.

Fehérjeszükségletünket fontos, hogy vegyes étrend (növényi és állati fehérjéket egyaránt tartalmazó) alkalmazásával fedezzük5. A fehérjék optimális hasznosulásához elengedhetetlen a megfelelő szénhidrát- és zsírbevitel is.

 

Fehérjeszükséglet különböző sportolói állapotokban4

 

Fehérjeszükséglet (g/ttkg)

Felnőtt (fizikai aktivitás nélkül) 0,8
Felnőtt szabadidős sportoló 0,8-1,5
Állóképességi sportot űző felnőtt 1,2-1,6
Serdülő, junior sportoló 1,5-2,0
Izomtömeg-növelő sportoló 1,5-1,7
"Befogyasztó" élsportoló 1,8-2,0
Élsportolói szükséglet (maximum) 2,0
Állóképességi sportoló (férfi) 1,2-2,0
Állóképességi sportoló(nő) 1,1-1,7

 

Források:
1. European Food Safety Authority: Scientific Opinion on Dietary Reference Values for protein. EFSA Journal. 2012;10(2):2557
2. Word Health Organization: Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition. WHO Technical Report Series. 2002.
3. The Academy of Nutrition and Dietetics (USA): Protein and the Athlete – How Much Do You Need
4. Tihanyi András: Teljesítményfokozó sporttáplálkozás (2012).-* Kiadó: Krea-Fitt Kft.
5. Guoyao Wu: Dietary protein intake and human health. The Royal Society of Chemistry. 2016 Mar. 7(3):1251-65.

 


A fehérjék biológiai értéke

Általánosságban az elfogyasztott táplálék biológiai értékét a benne található tápanyagok valóban hasznosuló hányada jelenti. A fehérjék, mint makrotápanyagok biológiai értéke a bennük található nitrogén hasznosíthatóságának arányt jelenti, egyszerűbben kifejezve a ténylegesen a szervezetbe felszívódó és abból szövetekbe beépülő fehérje mennyiségét fejezi ki, mivel a fehérjék jelentik az élelmiszerek fő nitrogén forrását1. A kifejezés angol megfelelőjének (biological value) kezdőbetűi révén gyakran BV rövidítés formájában találkozhatunk vele. Az egyik legjobban hasznosuló fehérjeforrás, a tojásfehérje biológiai értékét tekintjük 100-nak, és ehhez viszonyítva fejezzük ki a többi fehérjetartalmú táplálék biológiai értékét.

Náhány fehérjeforrás biológiai értéke4:

  • tejsavó fehérje                 104
  • tejfehérje                          91
  • marhafehérje                    80
  • kazein                               77
  • szójafehérje                     74
  • búza glutén                      64

A fehérjék biológiai értékét az aminosav összetételük is nagymértékben befolyásolja. Az emberi szervezetben a fehérjeépítő aminosavak egy részét a szervezet nem képes szintetizálni, ezeket nevezzük esszenciális aminosavaknak. Az esszenciális aminosavakat a különböző fehérjeforrások (pl. növényi vagy állati) eltérő arányban tartalmazzák2. Amikor egy fehérjeforrás az összes esszenciális aminosavat az emberi szervezet számára optimális arányban tartalmazza, azt mondjuk az adott fehérje magas biológiai értékű, vagyis komplett fehérje. Abban az esetben, ha akár csak egy aminosav is elégtelen mennyiségben van jelen a fehérjében, akkor alacsony biológiai értékű, vagy inkomplett fehérjéről beszélünk2,3. Ilyen esetben ezt az aminosavat limitáló aminosavnak nevezzük3. Inkomplett fehérjék (általában a növényi fehérjeforrások) esetén fontos, hogy a táplálékunk különböző inkomplett fehérjéket tartalmazzon, amelyek mindegyikében más és más a limitáló aminosav, ilyen formában egymást kiegészítve komplettálódnak, és teljes értékű fehérjékként funkcionálnak2,3.

Források:

1 http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/az-egeszseges-eletmod/az-egeszseges-eletmod/az-egeszseges-taplalkozas/bevezetes-a-taplalkozastudomanyba
2 http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/az-egeszseges-eletmod/az-egeszseges-eletmod/szenhidratok-feherjek-zsirok/a-nitrogenegyensuly
3 https://www.eufic.org/en/whats-in-food/article/the-basics-proteins
4 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3905294/

 


Fehérjék emésztése és felszívódása

A fehérjék emésztése a gyomorban elkezdődik. A gyomor fősejtjeiben termelt inaktív enzim (pepszinogén) az erősen savas közegben pepszinné aktiválódik és elkezdi a fehérjék bontását polipeptidekké.

A gyomornedvvel keveredett táplálék a gyomorból a vékonybél első szakaszába, a patkóbélbe kerül, ahol a hasnyálmirigy enzimjei folytatják a polipeptidek bontását. A fehérjebontó vagy másnéven proteáz enzimek a pepszinnel ellentétben lúgos közegben működnek megfelelően. A peptidek aminosavakká történő végső bontását a vékonybél által termelt bélnedv enzimje fejezi be.

A fehérjék felszívódásáért a vékonybél falát borító bélbolyhok felelősek, amik jelentősen növelik a vékonybél felületét így rövid idő alatt nagy mennyiségű tápanyag felszívására képesek. A felszívódott aminosavak a májba kerülnek, majd a vér segítségével eljutnak a szövetekhez, ahol specifikus fehérjékké szintetizálódnak (izomfehérjék, szerkezeti fehérjék, enzimek stb).

 

Források:

https://2012books.lardbucket.org/books/an-introduction-to-nutrition/s10-03-protein-digestion-and-absorpti.html
A biokémia alapjai - Wunderlich Lívius, Szarka András (2014)
http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/biologia/emberi-test

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK

LEGOLVASOTTABB CIKKEINK

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK

KAPCSOLÓDÓ TERMÉKEK