Dozarea Aminoacizilor Liberi din Produsele Alimentare

Dozarea aminoacizilor liberi din produsele alimentare

Cuprins

Capitolul 1. Sistemul endocrin

Capitolul 1

Aminoacizii

1.1. Aminoacizii. Generalitați

Capitolul 1

Aminoacizii

1.1. Aminoacizii. Generalități

Aminoacizii sunt elementele cu ajutorul cărora sunt construite moleculele proteinelor. Acest lucru este posibil prin formarea unor lanțuri lungi și neramificate de aminoacizi uniți între ei prin legături peptidice.

Se consideră că „atât numărul cât și felul aminoacizilor care intră în structura unei proteine precum și modul în care aceștia sunt grupați determină așa-numita specificitate a proteinelor [1]”.

Fiind esențiali în alcătuirea acestora, ei au fost asemănati –metaforic- de către unii autori cu cărămizile unei case sau cu paginile unei cărți, ceea ce denotă gradul maxim de importanță pe care îl dețin în participarea la constituția proteinelor.

În medie, se cunosc aproximativ 300 de aminoacizi naturali, dar numai 20 dintre aceștia ( 21 dacă se ia în considerare și prolina, care datorită structurii este de fapt un iminoacid) intră în constituția proteinelor.

Aceștia se numesc aminoacizi proteinogeni și sunt specificați prin codul genetic [2]. Indiferent de sursa din care provin aceste proteine, ele au la baza structurii lor aceeași 20 de aminoacizi naturali [3].

În afara aminoacizilor prezenți în structura proteinelor, care dețin ponderea cea mai mare, mai există aminoacizi proteinogeni liberi, doar că ei se găsesc în cantitate mult mai mică aproximativ 0,05 g/100ml [2]. În capitolul 2 este descrisă relația dintre acești aminoacizi liberi și metabolismul proteinelor.

Totodată mai există și aminoacizi liberi neproteinogeni. Aceștia din urmă dețin diferite roluri funcționale și nu participă la formarea structurii proteinelor [2].

Din punct de vedere structural, aminoacizii sunt compuși organici cu funcție mixtă, deoarece conțin în molecula lor atât o grupare aminică (-) cât și una carboxil (-COOH), legate de același atom de carbon si anume Cα. De regulă, după cum se observă și în figura 1, aminoacizii proteinogeni sunt α-aminoacizi [2].

Fig. 1. Structura generala a aminoacizilor

http://www. aprofundat_index_enciclopedic_substanteAminoacizi.html

Excepție face prolina (fig.2), care de fapt este un iminoacid, al căriu azot (N), deși tot în poziția α față de carboxil, face parte dintr-un inel pirolidinic având o funcție aminică secundară [4].

Fig. 2. Structura prolinei

https://www.google.ro/search?q=structura+proteinei

Dintre cei 20 de aminoacizi naturali, organismul are capacitatea de a sintetiza un număr limitat, ceilalți necesită furnizarea zilnică prin hrană și se numesc aminoacizi esențiali [4].

1.2. Aminoacizii. Clasificare

Datorită particuaritaților individuale, aminoacizii pot fi grupați în funcție de mai mulți factori. În continuare vor fi redate câteva dintre criteriile de clasificare dependente de factorii respectivi.

În funcție de necesitatea aminoacizilor, aceștia pot fi clasificați în 3 categorii:

Esențiali: valina, leucina, izoleucina, metionina, lizina, fenilalanina, triptofan, treoninaaportul lor exogen este obligatoriu deoarece ei nu pot fi biosintetizați de carte organism pornind de la alți precursori

Parțial biosintetizabili: arginina si histidina aportul exogen este necesar doar în perioada de creștere (atunci cand nevoile organismului sunt crescute)

Biosintetizabili: glicina, alanina, serina, cisteina, seleno-cisteina, acid aspartic, asparagina, acid glutamic, glutamina, tirozina, prolinaaceștia pot fi sintetizați de către ogranismul uman pornind de la anumiți precursori [5].

Din punct de vedere al catabolismului în organism, aminoacizii (aa) pot fi grupați în trei categorii: aa glucoplastici puri (aceștia produc intermediari ai gluconeogenezei: Gli, Ala, Val, Cis, Met, Ser, Tre, Asp, Asn, Glu, Gln, His, Arg, Pro); aa cetoplastici puri (produc acetilCoA sau acetoacetilCoA: Leu, Lis) și aa micști (glucoplastici și cetoplastici: Ile, Trp, Phe, Tyr) [5].

Ținând cont de proprietațile acido-bazice (care vor fi prezentate în următorul subcapitol), aminoacizii pot fi clasificați în 4 clase:

Aminoacizi cu catena laterală hidrofobă/nepolară: Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Phe, Trp, Met.

Aminoacizi cu catena laterală polară dar fără sarcină electrică (la ph-ul fiziologic): Ser, Tre, Tir, Cis, Asn, Gln, Gli

Aminnoacizi cu catena laterală polară, incarcată pozitiv- cationici (la ph-ul fiziologic): Liz, Arg, His

Aminoacizi cu catena laterală polară, incarcată negativ- anionici (la ph-ul fiziologic): Asp, Glu [4,6].

Un alt criteriu de clasificare este în funcție de structura catenei laterale (R), catenă de care depind proprietațile fiecărui aminoacid în parte (polaritate, incărcătură electrică, hidrofobie, volum). În tabelul nr.1. sunt prezentați cei 20 de aminoacizi (+ prolina) proteinogeni împreună cu structura individuală a fiecăruia cu scopul de a observa diferențele catenelor laterale. Tabelul nr.2. redă structura aminoacizilor neproteinogeni însotită de funcția proprie fiecăruia [2].

Tabelul nr.1. Aminoacizii proteinogeni

Tabelul nr.2. Aminoacizii neproteinogeni cu rol funcțional

[2] Andrei Anghel, Edward Șeclăman, Liviu Tămaș: Biochimie medicala pentru studenții facultaților de medicină *constituenții materiei vii –structura si funcție- Timișoara 2009.

1.2. Proprietățile aminoacizilor

Proprietăți fizice

aminoacizii sunt substanțe solide, incolore și cristalizate, cu puncte de topire și fierbere relativ ridicate (peste 200° C)

sunt solubili în apă, însa gradul de solubilitate diferă de la un aminoacid la altul; în solvenți organici sunt în general insolubili (cu excepția prolinei care este relativ solubilă în etanol) 2

Proprietăți optice

Pentru a putea determina proprietățile stereoizomerice este important să se cunoască structura 3D a aminoacizilor. Cu excepția glicinei (unde catena laterală este de fapt un atom de H), toți aminoacizii naturali sunt molecule chirale, altfel spus, sunt imagini în oglindă care nu se pot suprapune.

În natură, chiralitatea apare cel mai frecvent în jurul unui atom de carbon care leagă patru grupări diferite. Cele două imagini in oglindă se numesc enantiomeri sau izomeri optici [7]. Proprietatea care diferențiază moleculele enantiomere este activitatea optică. Ea reprezintă capacitatea acestor molecule de a roti planul luminii polarizate.

Cele care rotesc planul în sensul acelor de ceasornic se numesc dextrogire, pe când cele care rotesc planul luminii polarizate invers acelor de ceasornic, sunt denumite levogire. În consecintă, toți aminoacizii (cu excepția glicinei) posedă cel puțin un centru chiralic (cu carbon asimetric) si anume Cα [2].

În figura 3 sunt afișate formulele de configurație ale enentiomerilor unui aminoacid oarecare, reprezentate în sistemul D-L:

Fig.3. Enantiomerii D și L ai aminoacizilor

http://www.fastbleep.com/biology-notes/40/116/1160#

Toate proteinele din organismul uman sunt formate numai din L-aminoacizi [5], deoarece enzimele cu ajutorul cărora se sintetizează au stereospecificitate și nu inserează în lanțul proteic decât L-aminoacizi [2].

Seria D apare doar ocazional. Ea poate fi observată în anumite biomolecule precum antibioticul gramicidină în structura căruia alternează atât L cât și D aminoacizi, explicația fiind aceea că gramicidina este sintetizată prin alte procese decât cele folosite pentru a sintetiza proteinele [8], neexistând deci fenomenul de stereospecificitate.

Proprietați acido-bazice

După cum se observă în figura 4a, una dintre proprietațile esențiale ale aminoacizilor, rezultă din prezența concomitentă a cel puțin unei grupari carboxil (–COOH) cu caracter slab acid și a unei grupări aminice (–) cu caracter slab bazic, motiv pentru care aminoacizii pot fi denumiți: electroliți amfoteri [2].

În soluție la pH neutru, aminoacizii se găsesc predominant în formă de ioni dipolari. În această formă gruparea amino este protonată (-) iar gruparea carboxil este deprotonată (-) [9]. Având deci in vedere pH-ul plamsei sangvine (7,4) precum și cel al spațiului intracelular (7,1) reprezentarea reală a unui aminoacid în sange precum și în majoritatea țesuturilor, trebuie să fie în forma sa ionizată (fig. 4) [2].

Fig.4. Structura generală și forma ionizată a aminoacizilor

Starea de ionizare a unui aminoacid variază în funcție de pH. Astfel în prezența unui exces de protoni mediu acid (pH<7) ionizarea se realizează la gruparea –, în timp ce la deficit de protoni mediu bazic (pH>7), ionizează gruparea –COOH [10].

„Această comportare face ca o soluție de aminoacid să funcționeze ca o soluție tampon [2]”.

Capacitatea aminoacizilor de a disocia le conferă acestora posibilitatea deplasării sub acțiunea unui câmp electric. Punctul izoelectric reprezintă valoarea pH-ului la care aminoacidul nu poate migra, ionizarea grupărilor – si –COOH fiind egală.

Această valoare a pH-ului face ca aminoacidul să fie considerat neutru din punct de vedere electric și reprezintă un indice de caracterizare a fiecărui aminoacid [10].

Capitolul 2

Rolul fiziologic al aminoacizilor în organismul uman

2.1. Rolul aminoacizilor liberi

Proteinele sunt macronutrienți care posedă capacitatea de a susține viabilitatea organismului iar aminoacizii sunt elementele constitutive ale acestor macromolecule, rezultă deci că rolul aminoacizilor este direct proporțional cu rolul pe care le dețin aceste proteine.

În momentul în care o celulă are nevoie de proteine, sinteza ei va urma, pe tot parcursul procesului, instrucțiunile primite de la ADN; ADN-ul are proprietatea de a specifica exact care dintre aminoacizi urmează să participe la construcția proteinei precum și ordinea în care ei trebuiesc conectați pentru a realiza acest proces.

În timp ce unii aminoacizi doar participă la sinteza proteinelor, alții dețin o varietate de funcții, de la sustinerea metabolismelor și pană la protecția inimii.

De asemenea, organismul poate utiliza aminoacizii cu scopul de a produce energie atunci când alte surse (precum carbohidrații sau acizii grași) sunt prezenți în cantitate insuficientă. În felul acesta, aminoacizii reprezintă un substrat energetic esențial, asigurând aproximativ 20% din energia organismului.

Pe langă sinteza peptidelor și a proteinelor, aminoacizii participă și la sinteze de compuși neproteici precum hemul, bazele purinice și pirimidinice care alcatuiesc moleculele de ADN și ARN, coenzime, amine biogene, etc. Astfel numeroși aminoacizi α precum și anumiți derivați ai acestora se comportă ca niște mesageri chimici.

De exemplu, glicina, glutamatul, acidul γ-aminobutiric (GABA- derivat al acidului glutamic), serotonina și melatonina (derivați ai triptofanului) sunt neurotransmițători mesageri chimici prin intermediul cărora se realizează transmiterea, modularea si amplificarea impulsurilor nervoase în sinapse. Un alt exemplu, tiroxina (derivat al tirozinei) și acidul indolacetic (derivat al triptofanului) sunt hormoni, având deci capacitatea de a transmite informații de la un organ/ țesut la altul [10].

Datorită componentelor din structura proprie, aminoacizii sunt precursori pentru diverse molecule care conțin azot (N). Un exemplu ar fi bazele nitrogenate care alcatuiesc nucleotidele și acizii nucleici; de asemenea un alt compus care necesită azot pentru a fi sintetizat este hemul (grupul organic responsabil de transportul oxigenului în organism) precum și clorofila (pigment de imporțanta cruciala în procesul de fotosinteză) [10].

O altă funcție a aminoacizilor este aceea de a participa la procesul de formare al aminelor biogene. Acești compuși dețin o importanta activitate biologică și se formează prin decarboxilarea diverșilor aminoacizi, procesul fiind catalizat de către enzima decarboxilază care are drept cofactor piridoxal fosfatul (vitamina B6).

Astfel, din histidina se formeaza histamina; din tirozina rezultă tiramina; din acidul glutamic se formeaza acidul gama-aminobutiric.

Uneori, decarboxilarea este însotită de reacții chimice simple precum hidra acidul gama-aminobutiric.

Uneori, decarboxilarea este însotită de reacții chimice simple precum hidroxilare și metilare; astfel se produce serotonina (prin hidroxilarea și decarboxilarea triptofanului), dopamina (prin hidroxilarea și decarboxilarea tirozinei) și adrenalina (prin hodroxilarea și metilarea dopaminei) [11].

Organismul uman folosește arginina pentru a produce oxid nitric sub acțiunea NO – sintetazelor; acest oxid nitric are un rol important în protecția inimii prin faptul că produce vasodilatație scăzând presiunea sângenui și împiedicând astfel apariția complicațiior cardiovasculare.

Numeroși aminoacizi acționează ca intermediari metabolici. De exemplu, arginina, acidul aspartic, citrulina și ornitina participă la sinteza ureei care se desfășoară la nivel hepatic. Acest proces este principalul mecanism de eliminare a deșeurilor de azot aminoacizii sunt implicați astfel și în detoxifierea organismului.

Alanina în special, dar și serina sunt doi aminoacizi care intervin în metabolismul glucozei (carbohidrat simplu utilizat de către organism pentru producerea de energie). Serina este totodata moleculă precursor în sinteza glicinei și a cisteinei, în sinteze de aminoalcooli (colamină, colină, sfingozină) sau lipide (fosfatidilserina); prin gruparea hidroxil pe care o conține, serina poate forma legături esterice sau eterice între proteine și alte molecule (glucide, lipide, vitamine).

Metionina este un aminoacid esențial (necesită aportul exogen), dar în cazul unui necesar crescut, ea poate fi obținută din homocisteină cu ajutorul tetrahidrofolatului (FolH4).

Cisteina se formează prin transferul unui atom de sulf (S) de la metionină la gruparea hidroxil a serinei. Cuplul [cisteina = cistina] participă la formarea glutationului fiind deci implicat în procesul de detoxifiere, acționând ca agenți protectori împotriva efectelor dăunatoare ale radicalilor liberi formați în organism.

Această proprietate se datorează grupării SH din structura aminoacidului. O altă utilizare a cisteinei este obținerea cisteaminei (precursor în obținerea Coenzimei A și a taurinei) prin reacția de decarboxilare.

CoA

Cis Cisteamina

Taurina

Arginina este intermediar al ciclului ureogenetic (fiind sursa cea mai bogată de uree pe care organismul o deține) și precursor în sinteza de ornitină, prolină și acid glutamic; ca element esențial în sintetizarea colagenului ea are puterea de a grăbi astfel cicatrizarea rănilor; de asemenea, arginina are rol în producția și eliberarea hormonului de creștere (GH), menținerea și reglarea sistemului imunologic, având capacitatea de a îmbunătăți răspunsul celulelor limfocitare stimulând astfel procesul de fagocitoza.

Acest aminoacid parțial esențial, participă la biosinteza monoxidului de azot (NO), prin acest mecanism contribuind la funcționarea în parametri normali ai endoteliului vascular și la reglarea tonusului, reducând astfel agregarea trombocitară (acest proces fiind incriminat de dezvoltarea ateroamelor). Un alt rol deosebit de important este participarea la sinteza creatinei rezerva energetică a mușchiului [5,10,12].

Prin faptul că participă la ureogeneză, acidul aspartic este un element foarte important în detoxifierea hepatică precum și în funcționarea normală a acestiua; un alt proces la care participă este ciclul Krebs a cărui funcție principală este producerea de energie.

Asparagina se formează din acidul aspartic și intervine în mod specific în procesele metabolice de la nivelul sistemului nervos central (SNC).

Acidul glutamic are un rol esențial în dezaminarea tuturor aminoacizilor prin sistemul glutamat – alfa cetoglutarat; este precursor atât în sinteza Pro, Orn, Arg, Gln, His, cât și a unor molecule funcționale precum GABA (neurotransmițător) și glutation (antioxidant); este de asemenea implicat în inițierea procesului de coagulare a sângelui.

Glutamina reprezintă forma sub care se vehiculează între țesuturi; acest aminoacid neesențial este cel mai abundent din organism și joacă un rol important în diferite procese metabolice (este implicată în amoniogeneză, ureogeneză și sinteza de baze azotate); este un precursor pentru gluconeogeneza hepatică, fiind combustibilul favorit al enterocitelor și neutrofilelor, participând la reglarea sistemului gastrointestinal (îmbunatațeste funcția mucoasei intestinale), imunologic (îmbunatațeste răspunsul limfocitelor T, funcția limfocitelor B și a macrofagelor) și a sistemului muscular [5,12].

Glicina participă la biosinteze de porfirine, baze purinice, creatină, glutation; se conjugă cu diverși compuși (acizi biliari, acid benzoic) aceste procese de conjugare făcând parte din mecanismele de detoxifiere și eliminare a xenobioticelor [5].

Histidina este principalul ligand între proteine și metale (ex: legătura hem- – globină este realizată prin intermediul a două resturi de histidină); este precursor în sinteza de histamină, carnozină și anserină, fiind de asemenea un bun furnizor de grupări monocarbon.

În unele cazuri, histidina poate ajuta la îmbunătățirea artritei reumatoide, simptomelor alergice și a ulcerului.

Tirozina este un aminoacid neesențial, dar sinteza lui depinde în totalitate de fenilalanină (esențial). În lipsa fenilalaninei, tirozina devine un aminoacid esențial; cei doi participă la sinteza de hormoni tiroidieni și la sinteza melaninei (pigment de culoare închisă); de asemenea prin anumite modificări structurale, ei pot da naștere catecolaminelor (adrenalină, norepinefrină și dopamină).

Triptofanul este implicat în creșterea și producția hormonală dar mai ales în funcționarea glandelor suprarenale; de asemenea intervine în sinteza serotoninei, melatoninei, triptaminei și alaninei; este precursor pentru sinteza de și poate fi considerat deci o provitamină PP. Se consideră că la adult, sinteza pe bază de triptofan asigură întregul necesar al corpului.

Valina, leucina și izoleucina sunt aminoacizi esențiali care intervin alături de hormonul de creștere în formarea și repararea țesuturilor, în special a țesutului muscular.

Lizina intervine în sinteza carnitinei (aminoacid care participă la transportul acizilor grași în mitocondrie); ea are un rol esențial în stabilirea legăturilor între proteine și acizi nucleici sau proteine și metale.

Este considerat unul din cei mai importanți aminoacizi datorită deverselor procese în care intervine, procese precum creșterea, repararea țesuturilor, formarea de anticorpi ai sistemului imunologic precum și sinteza unor hormoni.

Prolina este impicată în producția colagenului și are o mare importanța în repararea și menținerea mușchilor și a oaselor.

Treonina alături de L-metionina și acidul aspartic au capacitatea de a ajuta ficatul în procesul de detoxifiere; amintim aici și aminoacidul numit citrulină care intervine în mod specific în eliminarea amoniacului.

Ornitina în combinație cu L-arginina participă la degradarea amoniacului care rezultă din metabolismul proteinelor. Pe langă faptul că participă la funcționarea normală a ficatului și la detoxifierea acestiua, ornitina favorizează cicatrizarea plăgilor și îmbunatațeste calitatea somnului. Unii specialiști consideră că are de asemenea un rol deosebit în metabolismul excesuui de grasimi corporale [5,20].

După cum se observă, aminoacizii reprezintă baza întregului proces vital fiind absolut necesari la nivelul tuturor proceselor metabolice.

Atunci când sinteza lor endogenă nu face fața nevoilor, ei trebuiesc aduși prin aport extern evitând privarea organismului de acești compuși, lucru care ar putea aduce repercusiuni grave la nivelul multor sisteme. În următorul subcapitol vor fi prezentate implicațiile pe care le au consumul acestor aminoacizi liberi pe baza acțiunilor descrise mai sus.

2.2 Implicațiile consumului de aminoacizi liberi

Aminoacizii sunt compuși indispensabili pentru buna funcționare a organismului. Atunci când corpul nu obține suficienți aminoacizi din alimentație, el începe sa utilizeze propriile rezerve (în principal de la nivelul musculaturii). Nu este indicata conceperea unei diete fără proteine deoarece, pe termen lung, s-ar genera un deficit de aminoacizi, acest deficit fiind unul din cele mai grave tipuri de malnutriție.

Pentru organismul tânăr, nevoia de aminoacizi (proteine) este deosebit de acută pentru că acesta trebuie să sintetizeze cantități uriașe de aminoacizi (proteine) pentru a putea forma noi celule. Totodată în orice organism tânar sau adult, există o permanentă uzură a proteinelor structurale (care sunt formate din aminoacizi). Aceste procese trebuiesc compensate mereu prin înlocuirea cu cantități echivalente de material azotat.

Este esențial consumul de aminoacizi și datorită faptului că intervin în apărarea față de bolile infecțioase, acest lucru depinde foarte mult de cantitatea și calitatea aminoacizilor din hrană: „ În loturile de animale supuse la diete cu conținut redus de aminoacizi și inoculate cu microorganisme patogene pentru ele, morbiditatea și mortalitatea au fost mai mari decât la animalele martor ce au beneficiat de regimuri normoproteice [13]”.

Numeroase studii au pus în evidentă faptul că un aport mai ridicat de aminoacizi crește rezistența organismului față de substanțele chimice toxice cu care acesta vine deseori în contact (aditivi alimentari, poluanți, anumite produse farmaceutice sau metale toxice). Mecanismul de acțiune poate fi multiplu:

aminoacizii au capacitatea de a asigura echipamentul enzimatic necesar pentru metabolizarea noxelor: conjugări, oxidări, reduceri, hidrolize

mențin troficitatea normală a țesuturilor și organelor pe care acționeaza substanțele nocive, crescându-le astfel rezistența (inclusiv a ficatului, unde au loc cele mai esențiale procese de detoxifiere)

aminoacizii au capacitatea de a furniza parteneri de conjugare; se cunoaște faptul că numeroase substanțe toxice formate sau introduse în organism, devin mai puțin agresive și mai ușor eliminabile prin conjugarea lor cu parteneri proveniți din: glucide (acidul glicuronic), din glucide și lipide (radicalul acetil) și în special din proteine (glicocol, cisteină, acid glutamic, radical metil furnizat de metionina, acid sulfuric rezultat din oxidarea tioaminoacizilor).

În procesele de sulfoconjugare, organismul folosește cu prioritate sulful (S) provenit din tioaminoacizi, administrarea altor surse de sulf nedând rezultate satisfăcătoare [13]!

Pe parcursul evoluției unei boli critice, s-a observat o depleție importantă a nivelelor serice de glutamină, acest aminoacid transformându-se condiționalmente într-unul esențial, datorită faptului că cererile organismului în perioadele importante de stres depășesc cantitatea de sinteză endogenă.

Curios este faptul că diferitele produse existente pe piața farmaceutică conțin foarte puțină glutamină sau chiar deloc.

Doza eficientă de glutamină ca supliment trebuie să fie de cel puțin 0,2 g/kg administrată pe parcursul a câtorva zile. Anumite studii realizate au demonstrat că există într-adevăr o scădere a incidenței bacteriemiei la pacienții cărora li s-a administrat glutamină.

Ca imunonutrient, alături de glutamină, poate fi amintită și arginina; aceasta poate îmbunătăți capacitatea celulelor limfocitare crescând deci procesul de fagocitoză.

„La pacienții operați de cancer, suplimentele de arginină cresc raspunsul limfocitelor T la fitohemaglutinină și concavalină A și cresc numărul limfocitelor CD4 [12]”. Referitor la doză, nu s-au demonstrat beneficii atunci când concentrația de arginină a fost sub 6g/L, pe când concentrații de peste 12g/L au dovedit efecte favorabile [12].

După cum s-a demonstrat, nu toți aminoacizii consumati se încorporează în structura proteică a organismului ci depinde de nevoile acestiua în momentul respectiv.

Odată ce aceste nevoi au fost satisfăcute, excesul proteic este catabolizat, zona nitrogenică este convertită în uree și eliminată prin urină, iar zona de carbon se depozitează sub formă de grăsime, rezultă deci că un exces de aminoacizi poate fi transformat în grăsime. În final, toți aminoacizii intră în circuitul protein turn-over, deci în ciclul care include anabolismul (dezvoltarea de țesut muscular) și catabolismul (distrucție la nivelul țesutului muscular).

Echilibrul azotat

Aminoacizii din hrană constituie proteinele, iar când proteinele sunt digerate, acestea sunt din nou descompuse în aminoacizii specifici care urmeaza a fi combinați în mod selectiv pentru diferite utilizări.

Aceste proteine (rezutate prin combinarea aminoacizilor) sunt cele care compun materia solidă a corpului: pielea, intestinele, oasele, ochii și nu în ultimul rând mușchii.

Înțelegerea rolurilor acestor aminoacizi precum și creșterea cantității lor în dietă poate fi foarte benefică pentru atingerea unor scopuri specifice (cum este spre exemplu creșterea masei musculare la sportivi).

Bineînțeles, aportul lor nu trebuie să fie unul exagerat, echilibrul de aminoacizi fiind cel care asigură sănătatea și stabilitatea, fără echilibru acești nutrienți putând deveni toxici [14].

Dacă se cunoaște cantitatea de azot din alimentele consumate precum și cea eliminată (urină, fecale, sudoare) se poate calcula bilanțul azotat (fig.5).

Fig.5. Formula bilanțului azotat

În momentul în care azotul ingerat este egal cu cel eliminat se poate afirma că bilanțul este echilibrat. Această stare de echilibru este adecvată pentru adultul sănătos a cărui greutate corporală este menținută constantă.

Dacă ingestia depașește însa excreția, atunci bilanțul devine pozitiv.

Acest lucru se întâmplă ori de câte ori se sintetizează cantități mai mari de proteine precum în perioadele de creștere a copiilor și adolescenților, la femeile gravide, în cazul prezenței maladiilor consumptive, în convalescență sau la persoanele care își hipertrofiază masa musculară ca rezultat al activității profesionale sau al antrenamentului sportiv. Bilanțul devine negativ atunci când eliminările întrec ingestia. În acest caz, pierderile de azot depășesc sintezele de compuși organici azotați. Cauzele acestor situații pot fi multiple:

calitatea neadecvată a proteinelor ingerate (a se vedea cap. 3)

insuficiența calorică a rațiior alimentare consumate, motiv pentru care organismul este obligat să furnizeze energie din propriile sale țesuturi

accentuarea catabolismului datorată strsului, unor stări toxice, maladii febrile, hipertiroidism, hemoragii, imobilizări prelungite [13].

2.3. Metabolismul aminoacizilor alimentari in organismul uman

Metabolismul aminoacizilor este strâns conectat de cel al proteinelor prin simplul fapt că intră în constituția acestor macromolecule. Scopul digestiei proteinelor este desfacerea legăturilor peptidice dintre aminoacizi cu ajutorul proteazelor (enzime care scindează macromolecula în fragmente mai mici) și a peptidazelor (enzime care continuă hidroliza până la obținerea de aminoacizi liberi).

Hidroliza se realizează la nivelul celulelor mucoasei intestinale, viteza acestui proces scăzând atunci când cantitatea de aminoacizi liberi prezenți la un moment dat în lumenul intestinal este crescută. Odată scindate legăturile peptidice, aminoacizii traversează peretele intestinal prin sistemul de transport al aminoacizilor.

Absorbția aminoacizilor se desfasoară la nivelul intestinului subțire, fiind absorbiți doar L-aminoacizii. Procesul de absorbție se poate realiza atât prin transport activ, cuplat cu transportul ionilor de , proces desfășurat cu consum de energie și dependent de temperatură (majoritar) cât și pasiv, prin difuziune, nefiind necesar consumul de energie (minoritar).

Odată absorbiți, aminoacizii trec în vena portă și ajung în ficat unde sunt metabolizați în proporții diferite în funcție de necesitățile organismului.

Ficatul elibereaza apoi în circulația sistemică nu numai aminoacizii de proveniență exogenă dar și pe cei sintetizați prin reaminarea și transaminarea unor cetoacizi rezultați din metabolismul intermediar protidic, glucidic și lipidic.

Concentrația aminoacizior liberi din sânge variază între 20-30 mg%. De la acest nivel, aminoacizii trec în mediul intracelular printr-un proces activ care se desfașoară împotriva gradientului de concentrație, deoarece concentrația aminoacizilor din interiorul celulelor este de 10x mai mare decat cea din circulația sangvină [5,15,16].

Fondul comun al aminoacizilor

Aminoacizii exogeni împreuna cu cei endogeni alcătuiesc fondul metabolic comun de aminoacizi. Acesta conține aminoacizii liberi din sânge și din lichidele corpului precum și cei eliberați din degradarea unei părți din proteinele tisulare.

Fondul comun al aminoacizilor (aproximativ 50g) reprezintă deci, rezerva totală de unde fiecare țesut și fiecare celula extrag permanent tipul și cantitatea de aminoacizi de care au nevoie pentru diferite sinteze. Principalele surse de alimentare cu aminoacizi a fondului comun sunt: aportul alimentar, biosinteza endogenă și catabolismul proteinelor endogene [5,15,16].

Catabolismul aminoacizilor

Aminoacizii sunt catabolizați în principal prin reacții de dezaminare și secundar prin reacții de decarboxilare.

Decarboxilarea aminoacizilor

enzima responsabilă se numește aminoacid decarboxilaza piridoxal-fosfat dependentă (excepție face metionin decarboxilaza care are drept cofactor piruvatul)

este decarboxilat doar COOH-ul legat de Cα; produșii rezultați în urma procesului sunt amine primare: R – – +

aminele primare (biogene) formate sunt degradate rapid de către MAO (monoaminooxidaze) și DAO (diaminooxidaze)

Dezaminarea aminoacizior

Dezaminarea oxidativă este realizată de:

L-aminoacid oxidaze dependente; aceste enzime sunt foarte active și sunt prezente în toate celulele cu excepția celulei musculare; cea mai importantă este Glutamat dehidrogenaza

L-aminoacid oxidaze flavinice (FMN) specifice L-aminoacizilor; aceste enzime acționează la nivelul țesutului renal și hepatic

D-aminoacid oxidaze flavinice (FAD) specifice D-aminoacizilor; acțiunea acestor enzime se desfașoară la nivel renal

Dezaminarea neoxidativă este specifică pentru:

dezaminarea Ser și Thr catalizată de dehidratază + piruvat și α-cetobutirat

dezaminarea Gln catalizată de glutaminază Glu +

Transaminarea

este realizată de către transaminaze având drept cofactor piridoxal fosfatul; aceste enzime catalizează transferul grupării amino () între un aminoacid și un α-cetoacid

transaminazele se găsesc în toate ceulele, cele mai răspândite fiind: alanin transaminaza (GPT) care catalizează reacția: Ala + α-cetoacid piruvat + aa și glutamat transaminaza (GOT) care catalizează reacția: Glu + α-cetoacizi α-cetoglutarat + aa

aceste enzime se găsesc în concentrație mult mai mare în celule decât în ser, deci când titrul acestora în ser crește acest lucru are o semnificație medicală importantă și indică o lezare celulară (de natură ischemică sau inflamatorie).

Catabolizarea scheletului carbonat

În urma catabolizării aminoacizilor, fie prin decarboxilare fie prin dezaminare, se obțin cetoacizi. Acest schelet hidrocarbonat obținut (cetoacizii) este catabolizat în mod specific pentru fiecare aminoacid, rezultând compuși foarte diferiți.

În urma catabolizării scheletului hidrocarbonat, aminoacizii glucoplastici produc intermediari ai gluconeogenezei (acid piruvic, acid α-cetoglutaric, acid fumaric, succinil CoA, acid oxalacetic), aminoacizii cetoplastici produc prin catabolizarea scheletului hidrocarbonat acetilCoA sau acetoaceti CoA iar aminoacizii micști produc atât intermediari ai gluconeogenezei cât și acetilCoA sau acetoacetilCoA.

Ca urmare a acestor compuși rezultați, se consideră că hiperglicemia și cetonemia (prezența corpilor cetonici în sânge) sunt două dintre efectele produse de aminoacizi.

Scheletele hidrocarbonate sunt capabile, de asemenea, să pună în libertate unități monocarbon (formil, formimino, metil, metilen), aceste unități având rol esențial în sinteza acizilor nucleici (mai precis a bazelor purinice și pirimidinice), în diferite procese de metilare (colamina, noradrenalina) precum și în reconstituirea metioninei [5,13].

Metabolismul amoniacului (ureogeneza)

Metabolismul amoniacului este strâns legat de cel al aminoacizilor.

Spre deosebire de glucoză și acizii grași, care atunci când se găsesc în cantitate mult mai mare decât nevoile organismului se depozitează sub formă de glicogen și triacilgliceroli, aminoacizii în exces față de necesarul pentru sinteza proteinelor și a altor biomolecule nu pot fi depozitați sunt supuși degradarii.

În urma reacției de degradare se elimină:

+ + .

Chiar și la concentrații sangvine mici amoniacul este un compus foarte toxic, în special pentru celulele nervoase, dar metabolismul asigură transformarea lui într-o formă netoxică (ureea) care este vehiculată sangvin și apoi eliminată renal.

În cazul acumulării acestui compus (), intoxicația se poate manifesta prin: tremor, pronunția stearsă a cuvintelor, vedere estompată urmând ca în cazurile grave să se instaleze coma și moartea.

Amoniacul produs la nivelul intestinului este transportat la ficat în urma absorbției (producția intestinală de amoniac poate rezulta și din dezaminarea bacteriană a aminoacizilor neabsorbiți, celule exfoliate sau sânge din tractul gastrointestinal), iar cel prods în țesuturi este refolosit pentru sinteza altor aminoacizi neesențiali, excesul urmând a fi indepărtat.

Datorită toxicitații lui, amoniacul este vehiculat prin sânge majoritar sub formă de glutamină:

Glu (acid glutamic) + Gln

Prin această reacție are loc:

colectarea și fixarea amoniacului din celule

realizarea formei de transport

Ficatul și rinichii captează glutamina din sange, amoniacul urmând a fi eliberat din forma de transport (complexul glutaminei).

Această reacție este posibilă datorită glutaminazei, enzima care catalizează hidroliza ireversibila a glutaminei cu formare de amoniac și acid glutamic, cele două țesuturi disponând în mod specific de această enzimă.

Gln + Glu +

Amoniacul astfel format difuzează la nivel renal prin membrana zonei tubulare, unde acceptă protoni și dă naștere ionului de amoniu ) care se elimină prin urină.

Acest proces realizează eliminarea doar a unei parți a amoniacului, restul intrând în ciclul biochimic descris de Krebs-Henseleit numit ureogeneza.

Ureogeneza se desfășoară în ficat și reprezintă mecanismul care asigură eliminarea permanentă a din organism prin convertirea în uree (fig.6) a acestuia; ureea rezultată este o substanță solubilă, practic netoxică care se elimină prin urină, sudoare și sucuri digestive.

2 + UREE + O

Fig.6. Structura ureei

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A9e

Tulburarea procesului de ureogeneză are o importanță clinică deosebită la pacienții cu boli hepatice severe, acute sau cronice.

În aceste cazuri formarea ureei este adesea scăzută, acest lucru având o consecință defavorabilă deoarece conduce la acumularea de amoniac (hiperamonemie) care poate genera o encefalopatie.

În afara deficienței hepatice mai există anumite mecanisme care pot conduce la creșterea concentrației de amoniac sangvin printre care se numără:

excesul de substanțe azotate la nivelul intestinului (provenite din hemoragii digestive sau din proteinele alimentare)dacă mobilitatea intestinală este diminuată atunci producția bacteriană de va crește prin prelungirea timpului de degradare a proteinelor și aminoacizilor din lumen

declinul funcției renale poate determina o creștere a nivelului sangvin de uree care difuzeaza în lumenul intestinal unde sub acțiunea ureazei bacteriene este convertită în amoniac

decompensarea hepatică poate fi însoțită de alcaloză si hipopotasemie poate exista o scădere a disponibilității renale a ionilor de hidrogen, rezultând ca amoniacul produs în glutamină să intre în vena renală ceea ce poate conduce la creșterea nivelului de în sângele periferic [5,17,18].

2.3. Patologii implicate în metabolismul aminoacizilor

Există anumite patologii rezultate în urma metabolismului deficitar particular al aminoacizilor, majoritatea acestor tulburări fiind de natură congenitală.

Cauza cea mai incriminată este defectul enzimelor care intervin în metabolismul aminoacizilor.

Glicina (glicocolul)

Hiperglicinemia non-cetonică, congenitală

Este una dintre cele mai cunoscute cauze de encefalopatie epileptica și se datorează deficienței complexului enzimatic de clivare a glicinei.

Acest deficit determină acumularea glicinei în toate țesuturile deci și la nivel de SNC.

Hiperglicinemia noncetonică este o maladie autozomal recesivă, având o incidență de un caz la 55.000 de nou-născuți, forma neonatală fiind cea mai frecventă (pe langă forma neonatală au fost descrise și forme cu debut mai tardiv).

Primele simptome survin la aproximativ 6-36 de ore de la naștere și se manifestă prin hipotonie severă, somnolență, dificultăți de alimentație asociate cu mioclonii.

Oxaloza metabolică

Este o boală autozomal recesivă și se datorează unui defect în metabolismul glioxilatului.

În loc să fie transaminat la glicină, glioxilatul este oxidat la acid oxalic; acesta este un produs de catabolism care în condiții de sinteză crescută se depune în organe sub formă de cristale de oxalat (inclusiv în rinichi) ceea ce poate conduce la formarea calculior renali și în cazurile grave se poate ajunge la insuficiență renală.

Metionina și cisteina

Hipermetioninemia

Este o boală congenitală care se datorează unui defect al anzimei metioniladenozil transferază (prima enzimă care intervine în catabolismul metioninei) consecința fiind acumularea de metionină. Această patologie se manifestă prin retardare mentală.

Cistinuria congenitală

Maladia este generată de defectele de reabsorbție renală ale cisteinei, proces în urma căruia va rezulta o eliminare masivă a acestui aminoacid. Cisteina, datorită solubilității scăzute va forma calculi renali.

Cistinoza

Este o boală rară caracterizată prin acumularea intralizozomală a cisteinei libere datorită diminuarii efluxului acestui aminoacid în membranele lizozomale.

În primii 10 ani de viață boala poate produce insuficiență renală.

Hiperhomocisteinemia

Boala este generată de defectul cistationinsintetazei, consecința fiind acumularea în cantitați mari de h-cisteină și metionină.

Acest proces poate iniția o cascadă de complicații vasculare stimulând formarea de trombi.

Histidina

Histidinemia este o boală metabolică rară caracterizată prin creșterea nivelului de histidină în sânge datorită defectului enzimei histidază.

Perturbarea catabolizării normale a acestui aminoacid determină activarea unei căi nefiziologice care produce acid imidazolpiruvic.

Retardarea mintală precum și vorbirea greoaie pot fi consecințe ale acestei boli.

Triptofan

Boala HARTNUP

Este o afecțiune determinată de alterarea mecanismului de transport al triptofanului la marginea în perie a mucoasei intestinale și tubii proximali ai glomerulului renal.

Pacienții prezintă erupții ale pielii de tip pelagră.

Alte manifestări minoritare sunt reprezentate de fotosensibilitatea pielii și simptomele neurologice care pot afecta calitatea vieții.

Aproximativ ½ din NADPH este generat la oameni prin triptofan deci un alt efect negativ este scăderea producției de .

De altfel ficatul convertește triptofanul la niacin (Vit. ), în cazul acestei tulburări cantitatea acestuia scăzând drastic persoanele cu boala Hartnup răspund benefic la administrare de vitamina .

Fenilalanina si tirozina

Fenilcetonuria

Cauza bolii se datorează deficitului enzimei numită fenilalaninhidroxilaza, urmarea acestui deficit fiind acumularea unor cantitați mari de fenilalanina, o parte din aceasta fiind catabolizată pe o cale anormală la acid fenil-piruvic (cetoacid).

Consecința acumulării acestor compuși este lezarea SNC-ului prin blocarea sintezei de serotonină din triptofan precum și a sintezei de mielină, în final aceste procese conducând la apariția formelor grave de retardare mentală denumită idiotia fenil-piruvică.

Identificarea defectului în primele 2 săptămâni de la naștere permite tratarea afecțiunii printr-o dietă săracă în fenilalanină timp de 6 ani. În urma acestei diete organismul este capabil să depășească acest defect genetic.

Alcaptonuria

Boala este cauzată de deficitul enzimei homogentizat oxigenază care oprește catabolismul tirozinei la acidul homogentizic (alcapton) care apoi se acumuleaza în sânge și se elimină masiv pe cale urinara.

În mod normal această substanță este incoloră dar la contactul cu aerul se oxidează formând un pigment de culoare închisă diagnosticul se poate evidenția cu ușurință prin urină deoarece se înnegrește la contactul cu aerul.

Acest pigment se depune în timp la nivelul articulațiilor și a oaselor dezvoltând o formă de artrită.

Albinismul

Absenta tirozinazei este cauza acestei afecțiuni și cuprinde un larg spectru de sindroame clinice caracterizate prin hipomelanoză (datorată defectelor genetice din melanocitele de la nivelul ochilor și al pielii).

Ca și manifestări apare o anumită sensibilitate la soare care conduce la creșterea incidenței cancerului iar la nivel ocular apare fotofobia.

Lizina

Hiperlizinemia

Este caracterizată prin acumularea în sânge a lizinei și sacaropinei datorită deficitului de sacaropin dehidrogenază. Această afecțiune este însă considerată benignă.

Lizinuria

Datorită deficienței de transport a lizinei la nivelul mucoasei intestinale și la nivel renal are loc o diminuare a nivelului plasmatic al lizinei, ornitinei și argininei în urma căreia se dezvoltă hiperamoniemie, reducerea țesutului muscular, osteoporoză putând apărea de asemenea și subțierea părului.

Valina, leucina și izoleucina

Maladia generată de deficitul genetic al dehidrogenazelor cetoacizilor proveniți din cei 3 aminoacizi ramificați se numește boala urinei cu miros de sirop de arțar și determină acumularea cetoacizilor și a aminoacizilor în sânge precum și eliminarea masivă a acestora prin urină, aceasta căpătând un miros de sirop de arțar.

Consecințele bolii pot fi retardarea mentală, tulburările neurologice și chiar decesul în primul an de viață [5,21,22].

Capitolul 3

Surse de aminoacizi alimentari liberi

Există două surse datorită cărora aportul exogen de aminoacizi liberi este posibil; aceste două surse sunt reprezentate de:

alimente

suplimentele pe bază de aminoacizi

3.1 Aminoacizii proveniți în urma ingestiei de proteine alimentare

„Majoritatea proteinelor care intra în constituția hranei conțin toți aminoacizii esențiali în proporții diferite [3]”.

Calitatea nutritivă a proteinelor alimentare depinde extrem de mult de conținutul pe care îl au acestea în aminoacizii esențiali.

Astfel, o proteină în structura căreia sunt prezente cantități adecvate din toți aminoacizii esențiali va avea o valoare biologică superioară față de alte proteine slab îmbogățite sau chiar lipsite de unul sau mai mulți aminoacizi esențiali.

„Când un aminoacid esențial lipsește, organismul nu poate forma lanțurile polipeptidice în structura cărora intră acest aminoacid, chiar dacă toți ceilalți aminoacizi sunt disponibili în cantități sufuciente. Constrâns de codul genetic, organismul nu sintetizează proteine malformate [13]”.

După conținutul în aminoacizi esențiali, proteinele pot fi grupate în 3 categorii:

Proteine cu valoare biologică superioară (denumite și proteine complete): conțin toți aminoacizii esențiali în proporțiile adecvate organismului și au eficiența cea mai mare în promovarea creșterii. Ele sunt considerate „proteine de clasa I-a” și înglobează majoritatea proteinelor de origine animală: carne, ouă, lapte, pește precum și derivatele lor

Proteine cu valoare biologică medie (parțial complete/ clasa a II-a): asemenea proteinelor complete acestea conțin toți aminoacizii esențiali dar spre deosebire de ele aici sunt prezenți în proporții mai reduse. Capacitatea proteinogenică pe care o posedă este deci mai mica și necorespunzătoare pentru a menține echilibrul bilanțului azotat sau pentru a stimula creșterea organismului, aceste procese necesitând cantități mai mari decât pentru proteinele de clasa I-a. Sursa este reprezentată în special de alimentele de origine vegetală (cereale, legume, fructe, leguminoase uscate)

Proteine cu valoare biologică inferioară (incomplete/ clasa a III-a ): în compoziția acestor proteine unul sau mai mulți aminoacizi esențiali pot fi absenți iar o parte din ceilalți sunt prezenți dar în cantități inadecvate. Atunci când sunt administrați ca unică sursă de proteine nu sunt capabile să susțină creșterea și dezvoltarea organismului și nici echilibrul azotat la adulți. Exemple de astfel de proteine pot fi: colagenul din țesuturile conjunctive animale (lipsit de triptofan și sărac în metionină, izoleucină, lizină și treonină) sau zeina- principala proteină a porumbului (lipsită de lizină și foarte săracă în triptofan) [3,5,13].

Aminoacidul limitativ

În cazul în care un aminoacid este prezent în cantitate prea mică în rația proteică sau chiar lipsește, sinteza proteinelor care îl conțin este posibilă doar pană la epuizarea acestuia, aminoacidul devenind astfel limitativ pentru realizarea acestui proces.

Acest lucru este posibil deoarece, odată consumat aminoacidul respectiv, organismul nu mai dispune de toate „ingredientele” necesare pentru sinteza respectivei proteine. Acești aminoacizi sunt incluși în clasa a II-a de proteine (parțial complete). De exemplu, în proteinele din grâu precum și în fructele uscate aminoacidul limitativ este reprezentat de lizină (fig.6), pe când în soia și fasole este metionina.

Fig.6. Fibra de colagen. Importanța lizinei în constituția colagenului

http://lilyandwhite.com/wordpress/el-colageno-aporte-extra-en-alimentos-y-cremas/

Colagenul reprezintă principala proteină a spațiilor intracelulare. El este localizat în tendoane, ligamente, derm, țesut conjunctiv și în matricea organică a oaselor și cartilajelor.

După cum se observă și în imaginea de mai sus, pentru sinteza colagenului este necesară lizina; cerealele conțin acest aminoacid dar în cantități insuficiente.

Persoanele cu necesități extra pentru această proteină (de exemplu cele care au suferit arsuri, ruptură de ligament/de os sau sportivii) trebuie să combine la fiecare masă cerealele cu alte alimente bogate în lizină precum: legume, ouă, lactate, pește sau carne pentru a putea obține o proteină completă.

Insuficiența anumitor aminoacizi esențiali în proteinele de clasa a II-a și cele de clasa a III-a scad valoarea lor nutritivă dar acest lucru nu le contraindică în alimentație deoarece ele contribuie la completarea fondului metabolic prin ceilalți aminoacizi esențiali și neesențiali pe care îi aduc.

Dacă sunt administrate împreună cu proteinele de clasa I-a ele își pot completa deficiențele cu ajutorul aminoacizilor existenți în proteinele superioare.

Chiar prin asocierea numai de proteine vegetale alese astfel încet să nu prezinte același deficit, este posibilă realizarea anumitor mixturi cu valoare biologică ridicată.

Asocierea derivatelor cerealiere cu leguminoasele uscate este de exemplu o asociere rațională dat fiind faptul că cele două grupe de produse nu au același aminoacid limitativ [3, 13, 19].

3.2 Aminoacizii liberi proveniți din suplimente

Datorită diverselor procese fiziologice care stau la baza susținerii vieții și a rezistenței sportive în care sunt implicați aminoacizii (reacții energetice, câștiguri în forță sau în masa musculară, refacere, scădere în greutate, stimularea activității cerebrale) produsele pe bază de aminoacizi ocupă un loc important în rândul suplimentelor nutritive.

Sportivii reprezintă categoria de populație care apelează cel mai adesea la aceste produse deoarece dezvoltarea forței este pentru ei un obiectiv de prim-plan în faza pregătirii de bază.

Spre deosebire de consumul post-antrenament a alimentelor sau concentratelor proteice, administrarea unui supliment pe bază de aminoacizi liberi are efecte superioare deoarece aceștia au capacitatea de a ajunge mult mai repede din fluxul sangvin gastrointestinal la nivelul țesutului muscular; acest lucru este posibil pentru că ei nu mai trebuie să treacă prin procesul de digerare (au o biodisponibilitate ridicată).

Noțiunea de aminoacid liber înseamnă că ei nu sunt legați de alți compuși, nefiind deci necesară scindarea acestora pentru a fi utilizați la nivel celular.

În timpul antrenamentului de forță, o parte din energia necesară contracției musculare este generată în primele secunde ale efortului prin utilizarea ATP (adenozintrifosfat) și CP (creatinfosfat).

Creatina este formată din 3 aminoacizi: glicină, arginină și metionină, deci pentru menținerea nivelelor de CP și ATP trebuie asigurată în permanență prezența acestor aminoacizi.

În timpul efortului, organismul este uneori forțat să utilizeze ca sursă de energie aminoacizii structurali din compoziția țesutului muscular.

Oferind corpului aminoacizi prin intermediul suplimentelor nutritive, acesta nu mai este nevoit să irosească aminoacizii structurali.

Utilizarea produselor care conțin și creatină alături de aminoacizi liberi, oferă organismului resursele energetice necesare susținerii efortului de mare intensitate.

Aminoacizii liberi sunt produși în urma unui proces de fermentație urmat de purificare sau cristalizare și oferă avantajul combinării în proporțiile dorite.

Exemple de produse (suplimente) pe bază de aminoacizi:

L-GLUTAMINE 100% PURE: conține L-glutamină pură în formă liberă

poate fi folosit atât în sporturile de forță cât și în cele de anduranță, pentru regenerare și dezvoltarea masei musculare

nu conține gluten, lactoză sau proteine din lapte; produs 100% vegetal

doza: 350g; utilizare: se adaugă în băuturi, shake-uri sau alte alimente

BCAA: conține aminoacizii cu legături ramificate (leucina, izoleucina, valina) în proporție optimă de 3:1:1

aminoacizii cu legături ramificate sunt rapid disponibili în comparație cu proteinele intact deoarece sunt absorbiți direct de către mușchi; practicanții sporturilor de anduranță utilizează BCAA nu doar pentru că oferă energie suplimentară, ci și pentru că diminuă formarea de serotonină întârziind apariția senzației de oboseală

doza: 350 capsule

utilizare: sporturi de forță 1-2 cps/10kg corp divizate în 2 prize, înainte și imediat după antrenament; sporturi de anduranță 2-4 cps/oră în timpul antrenamentelor de durată și încă o capsulă/10kg corp imediat după.

BCAA Instant: conținutul este asemănător celui de mai sus cu mențiunea că acest produs este sub formă de pudră instant

poate fi utilizat pentru îmbogățirea băuturilor sportive, a shake-urilor de proteine sau a produselor de regenerare.

doza: 300g

utilizare: ½ sau 1 linguriță de pudră, înainte, în timpul sau imediat după efortul fizic (1 linguriță= 4g)

AMINO EAC: conține 11 aminoacizi în formă liberă ( L-leucină, L-izoleucină, L-treonină, L-tirozină, L-histidină, L-triptofan, L-cisteină, L-lizină hidrocloridă) + agent de glazurare: celuloză conține toți aminoacizii esențiali + 3 aminoacizi semi-esențiali

AMINO EAC este potrivit în special pentru sportivii care preferă un aport de proteine țintit și limitat, fără calorii în plus (acest produs nu asigură un surplus de energie)

doza: 408g (300 tablete)

utilizare: 4-5 tablete puțin înainte și imediat după efort. Se pot lua doar tabletele sau în combinații cu proteine sau produse pentru refacere.

Valoare biologică maximă: 284 (pentru comparație, valoarea biologică a oului este 155)

Beneficiarii acestor suplimente mai pot fi acele persoane care au tendința de a mânca neregulat (posibil cu scopul de a păstra o anumită masă musculară sau un procent scăzut de grăsime corporală folosind o gamă limitată de produse alimentare) precum și cei care urmează o dietă vegetariană săracă în proteine.

Deficiența unor aminoacizi poate conduce la diferite probleme de sănătate fiind deci important să obținem aminoacizii necesari din alimentație și dacă este nevoie, din suplimentele alimentare, acest lucru necesitând însă un surplus de atenție.

Persoanele care practică sportul, sub orice formă, pe lângă suplimentarea cu aminoacizi tind să aibă de asemenea și o dietă bogată în proteine ceea ce nu este benefic pentru organism

După administrarea îndelungată, această dietă proteică asociată cu suplimentele respective tind să dezvolte anumite probleme de sănătate precum afectarea rinichilor, crampe intestinale, diaree, creșteri ale nivelului de acid uric.

Specialiștii însă recomandă că atunci când apare această necesitate de a consuma suplimente pe bază de aminoacizi să se spezele înainte la un expert în nutriție; acesta are rolul de a ghida persoana spre un anumit produs ideal pentru organismul respectiv știind că nevoile sunt diferite de la un individ la altul [14, 23, 24].

Capitolul 4. PARTEA EXPERIMENTALĂ

Mod de lucru

DETERMINĂRI CANTITATIVE

Dozarea aminoacizilor

Titrarea aminoacizilor prin metoda Srensen

Principiul metodei

Pentru că aminoacizii au un caracter amfoter, gruparea acidă nu poate fi titrată cu o bază decât după ce gruparea aminică a fost blocată. În metoda Srensen blocarea se face prin condensare cu aldehidă formică:

R–CH(NH2)–COOH + O=CH2 R–CH(N=CH2) –COOH + H2O

bază Schiff

Reacția este cantitativă atunci când se utilizează formaldehidă în exces. Produsul de condensare manifestă în soluție un caracter net acid.

Funcția acidă rămasă liberă se titrează cu hidroxid de sodiu în prezență de fenolftaleină.

Titrarea se termină în mediu bazic la un pH 9-9,5, când fenolftaleina virează în roz.

R–CH(N=CH2) –COOH + NaOH R–CH(N=CH2) –COONa + H2O

Substanțe și aparatura necesară

soluție 1% de aminoacid;

soluție de formaldehidă: se iau 50 ml de soluție de formaldehidă de concentrație 33-40 % proaspătă și se adaugă 1 ml soluție alcoolică de fenolftaleină și apoi se adaugă picătură cu picătură atât hidroxid de sodiu până când soluția devine slab roz;

soluție 0,1 N de hidroxid de sodiu cu factor cunoscut;

soluție diluată de amoniac;

soluție 0,1 N de acid clorhidric.

Mod de lucru

Într-o fiolă conică se introduc 10 ml soluție de aminoacid și se aduc la pH = 6,8, fie prin adăugarea câtorva picături de acid clorhidric dacă soluția este bazică, fie cu câteva picături de amoniac dacă soluția este acidă.

În continuare se adaugă 10 ml de aldehidă formică și 10 picături de fenolftaleină și se titrează cu soluție de hidroxid de sodiu până la apariția culorii slab roz.

Conținutul în aminoacid al probei cercetate se calculează cu ajutorul relației:

în care: n – numărul de ml de soluție de NaOH folosiți la titrare; f – factorul soluției de NaOH; T – titrul aminoacidului considerat.

Cromatografia pe hârtie a aminoacizilor

Principiul metodei

Analiza cromatografică este o metodă analitică care permite identificarea calitativă și dozarea cantitativă a componentelor unui amestec de substanțe fie pe baza adsorbției diferite a componentelor pe anumite substanțe adsorbante, fie pe baza coeficientului diferit de repartiție între două faze lichide nemiscibile.

Cea mai simplă și accesibilă tehnică cromatografică este cromatografia de repartiție pe hârtie. Ea folosește un sistem de solvenți nemiscibili ce formează fazele mobilă și staționară, a căror alegere convenabilă constituie factorul decisiv în separarea eficientă a componentelor unui amestec. Destul de des folosit este sistemul apă și butanol la care se adaugă acid acetic pentru mărirea miscibilității lor reciproce. Cele două lichide se separă pe baza diferenței de densitate în două straturi numite faze: unul superior (butanol saturat cu apă) și altul inferior (soluția de acid acetic saturată cu butanol). Împreună constituie un sistem numit developant.

O substanță dizolvată în acest amestec se va repartiza diferit între cele două faze în funcție de caracterul său polar (hidrofil) sau nepolar (lipofil).

Raportul concentrațiilor de echilibru în cele două faze se numește coeficient de repartiție și se calculează cu ajutorul relației:

= c1 / c2

în care: – coeficient de repartiție; c1 – concentrația substanței în stratul superior, nepolar; c2 – concentrația substanței în stratul inferior, polar.

Coeficientul de repartiție este o constantă caracteristică pentru fiecare substanță în parte, fiind același într-un sistem de solvenți dat, la o anumită temperatură, presiune sau pH.

Pentru o serie de substanțe asemănătoare ca structură chimică, coeficienții de repartiție vor avea valori diferite în funcție de raportul între caracterul lor lipofil sau hidrofil.

Astfel, pentru amestecul de aminoacizi: glicină, alanină, valină și leucină, caracterul lipofil crește de la glicină spre leucină din cauza creșterii catenei laterale cu caracter nepolar, iar caracterul hidrofil se accentuează de la leucină spre glicină:

caracter hidrofil

caracter lipofil

În hârtia cromatografică tratată cu amestecul de solvent nemiscibil, soluția de acid acetic saturată cu butanol este absorbită de fibrele de celuloză ale hârtiei și formează faza staționară, în timp ce butanolul saturat cu apă va servi drept fază mobilă.

În funcție de direcția de avansare a frontului de solvent se disting următoarele tehnici ale cromatografiei pe hârtie: ascendentă și descendentă.

Acestea la rândul lor pot fi: unidimensionale, bidimensionale și radiale.

Localizarea unui aminoacid individual de-a lungul direcției de avansare a frontului se face prin developarea cromatogramei.

Pentru acest scop, hârtia cromatografică uscată este tratată cu soluție de ninhidrină și apoi încălzită la 100ºC într-o cameră uscată.

Viteza de migrare a aminoacizilor este exprimată prin factorul de rezoluție Rf care reprezintă raportul dintre distanța de migrare a unui anumit aminoacid și distanța de migrare a frontului de solvent.

Conform definiției:

în care: Rf – factorul de rezoluție al unui anumit aminoacid; a – distanța de la punctul de start (locul unde a fost aplicată soluția cu amestecul de aminoacizi, linia de start) până în centrul spotului aminoacidului respectiv, în mm; c – distanța pe care a avansat frontul de solvent de la linia de start până în punctul în care s-a încheiat procesul cromatografic (punctul final).

Fiecare aminoacid este caracterizat printr-o valoare Rf bine definită, valoare care este dependentă de gradul și calitatea hârtiei cromatografice, de sistemul de solvenți folosit, de temperatura la care s-a realizat cromatografia, de pH-ul mediului și de alți factori.

Substanțe si aparatura necesară

soluție de aminoacizi;

hârtie cromatografică;

amestec de solvenți format din n-butanol (4 părți), acid acetic glacial (1 parte) și apă (5 părți);

soluție alcoolică 0,1% de ninhidrină;

cuvă pentru cromatografie;

etuvă;

micropipetă;

pulverizator.

Mod de lucru

La circa 3 cm de unul dintre capetele cromatogramei se însemnează cu creionul o linie orizontală (linia de start) în centrul căreia se aplică cu micropipeta o cantitate de 2-5 l din soluția care conține amestecul de aminoacizi care urmează să fie separați.

În partea inferioară a cromatogramei se fixează un fragment dintr-o baghetă de sticlă, cu ajutorul a 4 crestături pentru a o ține întinsă în timpul migrării, iar la capătul superior se practică 2 orificii cu ajutorul unui perforator.

Hârtia cromatografică se introduce în cuva pentru cromatografie, fixându-se cu ajutorul unor cârlige din sticlă care se atârnă de o baghetă de sticlă suport.

După ce camera de cromatografiere a fost saturată cu vaporii amestecului de solvenți de developare, hârtia cromatografică este imersată în așa fel încât să pătrundă în lichid 2-3 mm (lichidul nu trebuie să atingă soluția care conține amestecul de amino-acizi), după care camera de cromatografiere se închide etanș cu ajutorul unui capac.

Migrarea sau developarea cromatogramei

În momentul introducerii marginii de jos a cromatogramei în lichidul developant, începe procesul de migrare sau developare, lichidul urcând prin capilaritate în porii hârtiei.

Hârtia fiind confecționată din celuloză (un material hidrofil), se va acoperi la suprafață cu un strat pelicular de apă care rămâne aderent la suprafața fibrelor, constituind faza staționară.

Butanolul fiind un solvent nepolar, va continua să înainteze în sus prin porii capilari ai cromatogramei, alcătuind faza mobilă.

Revelarea cromatogramei

Pentru localizarea zonelor în care s-a oprit migrarea fiecărui component din amestecul de separat la terminarea procesului de developare, se trece la revelarea cromatogramei, adică la tratarea acesteia cu o soluție alcoolică 0,1% ninhidrină. Tratarea se face prin pulverizare după care hârtia se usucă în etuvă timp de 15-30 minute la 60ºC. După uscare pe cromatogramă apar spoturi (pete) colorate în roz-violaceu. Fiecare spot corespunde unui anumit aminoacid.

Identificarea componenților

Se calculează factorii de rezoluție Rf pentru fiecare aminoacid separat pe cromatogramă.

Pentru identificarea aminoacizilor, pe lângă cromatograma pe care s-a aplicat proba, se migrează în paralel și cromatograma de etalonare, pe care se aplică un singur aminoacid. Se face revelarea cromatogramelor de etalonare, observându-se apariția unui singur spot pe fiecare cromatogramă. Se calculează valorile Rf pentru fiecare cromatogramă de etalonare. Componenții din proba de analizat se identifică prin valori Rf identice cu valorile Rf ale etaloanelor.

REZULTATE ȘI DISCUȚII

În vederea identificării aminoacizilor, peptidelor și proteinelor, se pot folosi unele soluții proteice concentrate sau diluate.

Albumină vegetală. O cantitate de 25 g de făină de grâu se amestecă cu 100 ml apă și se lasă să stea timp de 30-40 minute, agitând din când în când. După aceea se filtrează printr-un filtru creț. Primele porțiuni tulburi se toarnă din nou prin filtru.

Albumină animală. La 50 ml lapte se adaugă un volum egal de apă, după care se adaugă în picături și sub agitare continuă 0,2-0,3 ml acid acetic concentrat, până la obținerea unui precipitat floconos.

După 5-10 minute, amestecul se filtrează printr-un filtru umezit în prealabil. Primele cantități se refiltrează.

Soluția limpede, puțin gălbuie, conține albumină și o parte din globulina din lapte.

Reziduul de pe filtru este format din cazeină amestecată cu grăsime.

Proteinele din albușul de ou. O soluție concentrată de proteine se formează dintr-un albuș de ou la care se adaugă 5-6 g NaCl. Se amestecă și se omogenizează cu 200 ml apă.

Când trebuie preparată o soluție diluată, se ia un anumit volum din soluția concentrată și se diluează de două sau de trei ori.

Proteinele din legume și fructe. Aceste extracte se obțin din legumele și din fructele respective (curățate de coajă dacă este cazul) rase și stoarse prin tifon.

Proteinele, glucidele, lipidele si alcoolul furnizează toate caloriile pe care le consumă un organism. Proteinele, glucidele, lipidele, considerate macronutrienti, reprezintă cea mai mare parte a hranei, pe lângă apa, și valorii mici de vitamine și minerale, care reprezintă micronutrienți. Valorile micronutriențilori vitali pentru sănătate sunt mici (miligrame până la micrograme). Proteinele, reprezintă componente esențiale pentru organismul viu și se găsesc în foarte multe variante. Funcționează ca enzime, hormoni, țesut structural și molecule de transport.

Proteinele sunt constituite ca lanțuri de sute si mii de aminoacizi.

Calitatea proteinei este dată și apreciată în primul rând, în funcție de conținutul proteinelor în aminoacizi, iar în al doilea rând, de factorii digestivi și metabolici ce intervin în utilizarea acestora. Rolul aminoacizilor este important (fiecare aminoacizii au funcții specifice), astfel felul și numărul aminoacizilor care intră în structura unei proteine dar și modul de grupare al acestora, determină specificitate a proteinelor.

Tabelul z. Cantitatea de aminoacizi (nmol g−1probă)

Din acest tabel se observă ca prin metoda folosită aminoacizii: hidroxiprolina, metionină și cistenia, nu a putut fi determinați fiind sub limita de detecție a metodei utilizate.

Tabelul x. Aminoacizi standard și proprietățile lor

Cromatografia pe hârtie a aminoacizilor

Realizarea cromatografie pe hârtie, Etape

Valorile factorilor de retenție R f= raportul dintre distanța de migrare a compusului și distanța de migrare a frontului solventului.

În cazul substanțelor de evidențiat incolore. Din relația liniară a valorilor SF și concentrația modificatorului organic din faza mobilă se poate calcula o valoare extrapolată (RM), chiar și pentru compușii mai lipofili, pentru care măsurătorile la concentrație scăzută de modificator organic în faza mobilă nu sunt posibile.

În cromatografia pe strat subțire, descriptorii cromatografici ai lipofilicității sunt influențați de: suprafața specifică a ariei, densitatea de centri active pe unitatea de arie a suprafeței, energia interacțiunilor intermoleculare carea pare între tipul de centri activi ai sorbentului și o moleculă dată și structura chimică a sorbentului

Când developantul alcătuit din cele două faze (staționară și mobilă) ajunge la linia de start, începe repartiția componentelor amestecului de separat aplicat pe linia de start (în cazul nostru cei 4 aminoacizi) între cele două faze. Componentul cel mai hidrofil, glicina, având coeficientul de repartiție cel mai mic va migra la o distanță mai mică de linia de start, el fiind mai solubil în faza staționară. Leucina, componentul cel mai lipofil și cu coeficientul de repartiție cel mai mare se va îndepărta cel mai mult de linia de start, întrucât este cel mai solubil în fază mobilă.Viteza de deplasare a celorlalți componenți va fi intermediară, ei distanțându-se de linia de start proporțional cu valoarea coeficientului lor de repartiție. Migrarea cromatogramei se consideră terminată atunci când frontul developantului ajunge cu 1-2 cm mai jos de orificiile în care sunt introduse cârligele de susținere. Atunci se scoate cromatograma din camera de developare, se însemnează cu un creion poziția frontului developantului și se introduce în etuvă pentru uscare.

CONCLUZII

20 aminoacizi intră în componența proteinelor. Aminoacizi sunt: alanină, valină, leucină, izoleucină, prolină, triptofan, fenilalanină, metionină, glicocol, serină, treonină, tirozină, asparagină, glutamină, cisteină, acid aspartic, acid glutamic, arginină, lisină, histidină (histidină este aminoacid esențial pentru copiii cu vârstă sub 1 an).

Dintre aminoacizi, opt sunt esențiali, adică nu pot fi biosintetizați de organismul uman și trebuie aduși din exterior, prin alimentație sau suplimente nutritive (valina, leucina, izoleucina, triptofanul, fenilalanina, metionina, lisina și treonina). Alți aminoacizi sunt utili, în anumite perioade, în cantități mai mari, cum ar fi arginina, copii pentru creștere.Organismul nu poate biosintetiza decât unii aminoacizi. Aminoacizii esențiali care nu pot fi biosintetizați, trebuie aduși în organism cu ajutorul alimentelor.

Leucina, izoleucina și valina (aminoacizii care au catene ramificate) potențează scăderea poftei de mâncare cu păstrarea depozitelor naturale, esențiale, de proteine ale organismului. Aproximativ 15 – 20% din proteinele musculaturii scheletice o constituie acești trei aminoacizi.

Leucina, izoleucina și valina, odată metabolizate în organism după aproximativ 1h, jumătate din cantitate se va găsi în mușchi, iar după 2h se vor integra în compoziția mușchilor.

In cursul metabolismului lor, pierzând grupul amino, se vor transforma în glicogen, iar glicogenul astfel format, condiționează secreția de insulina.

Bibliografie