Proteini

Proteini su makroelementi koji čine 18-20 % naseg tela. Nalaze se u krvi, misicima, kozi, kostima, i u stalnom su turnoveru jer se razgradjuju i ponovo sintetisu. Sve zive materije sadrze proteine uključujuci viruse i biljke. Reč "protein" potiče od grčke reči protos sto znači prvi. To su organske materije koje sadrze ugljenik, vodonik, kiseonik i azot, a ponekad i sumpor, fosfor, cink, gvozdje i bakar. Jedinice gradje proteina su aminokiseline. U prirodi se nalazi 20-25 aminokiselina, a u molekulu proteina 200 aminokiselina, sto znači da se lanci aminokiselina ponavljaju vise puta. Kada se aminokiseline nalaze samostalno u krvi zovemo ih slobodne aminokiseline. Dve spojene aminokiseline zovu se dipeptidi; tri -tripeptidi; vise aminokiselina (50-100)-polipeptidi. Vise polipeptida čine proteine. Oni se razlikuju po broju aminokiselina, obliku molekula i frekvenciji javljanja.

Osobine aminokiselina

Vrednost proteina koje se nalaze u namirnicama biljnog i zivotinjskog porekla procenjuje se na osnovu aminokiselinskog sastava. Postoje aminokiseline koje se sintetisu u organizmu i nije ih potrebno unositi hranom i nazivamo ih neesencijalnim aminokiselinama. Medjutim, izvestan broj aminokiselina, nas organizam nije u mogucnosti da sintetise, pa ih je stoga neophodno uzimati putem hrane. Njih nazivamo esencijalnim ili bitnim aminokiselinama i moraju se unositi putem hrane.

U esencijalne aminokiseline se ubrajaju:

• Triptofan
• Fenil-alanin
• Lizin
• Treonin
• Valin
• Metionin
• Leucin
• Izoleucin
• Arginin
• Histidin

Prvih osam aminokiselina su neophodne za odrzavanje azotne ravnoteze, dok je histidin esencijalan samo da decu u fazi rasta, a arginin odrasle osobe mogu sintetisati u tkivima ili to čine mikroorganizmi creva pa je fakultativno esencijalan. Njegov nedostatak pracen je poremecajem u stvaranju spermatozoida.

Neesencijalne aminokiseline su:

• Glicin
• Alanin
• Serin
• Norleucin
• Asparagin
• Glutamin
• Hidroksi-glutamin
• Prolin
• Hidroksiprolin
• Citrulin
• Tirozin
• Cistin

Vrste proteina na osnovu izgleda molekula

1. Fibrilarne: kolagen (tetiva, rskavica, kosti), elastin (zid krvnog suda), keratini (dlaka i nokti);
2. Globularni: albumini, globulini i histoni;
3. Konjugovani: nukleoproteini (proteini + nukleinske kiseline-sastojci su gena), mukoproteini (protein + polisaharid-sastojci enzima), lipoproteini (proteini + masti), hromoproteini (protein + pigment), fosfoproteini (protein + fosforna grupa), metaloproteini (protein + metal (Cu, Zn, Mg, Fe)-sastojci enzima);

Funkcija proteina

1. Proteini su gradivne materije jer predstavljaju strukturnu komponentu tela i ulaze u sastav hormona, plazma proteina (albumin, globulin, fibrinogen), antitela, vitamina (triptofan, niacin), kosti, zuba hemoglobina, misica (mioglobin),
2. Obezbedjuju rast i obnovu celije - esencijalni nutrijensi
3. Imaju vaznu ulogu u metabolizmu: kao enzimi katalizuju mnoge bioloske i hemijske reakcije, a kao neurotransmiteri omogucavaju prenosenje informacija do CNS-a feed back mehanizmom,
4. Odrzavaju acido-baznu i osmotsku ravnotezu (ako se smanji koncentracija proteina plazme smanjuje se i volumen krvi i dolazi do pojave edema). Imaju ulogu pufera (kada padne pH krvi /povisena kiselost/ oslobadjaju se aminokiseline i omogucavaju odrzavanje pH 7,35-7,45, tj. pH krvi u fizioloskim granicama. Obratno kada se povisi pH krvi /smanjena kiselost/ vezuju H i tako smanjuju pH,
5. Izvor su energije 1g proteina = 4 cal,
6. Detoksikacija organizma (enzimi).

Potrebe za proteinima

Proteini su vitalni za nase zdravlje. Medjutim, za potrebe u proteinima jos nije postignut konsenzus i najbolje ih je planirati tako da čine 10-15 % kalorijskog unosa/dan. Potrebe mogu biti kvantitativne (zavisi od količine azota) i kvalitativne (zavise od količine aminokiselina). The National research Caunsil trenutno smatra da su potrebe 0,8 g po kg telesne mase/dan (mesoviti, biljni i zivotinjski). Potrebe u proteinima mogu se definisati kao ona količina proteina koja obezbedjuje azotnu ravnotezu odraslih i pozitivan azotni bilans kod dece.

Buduci da čovek jede mesavinu proteina biljne i zivotinjske hrane, ove norme se koriguju mnozenjem sa koeficijentom koji se dobija kada se "indeks neto proteinske iskoristljivosti" za proteine jajeta (100) podeli sa indeksom odgovarajuce mesavine proteina. Kako se "indeks neto proteinske iskoristljivosti" mesavine proteina prosečnog dnevnog obroka Jugoslovena krece oko 60, dnevna potreba muskarca kod strukture nase ishrane iznosi 1 g, a za odrasle zene 0.9 g na 1 kg telesne tezine. Trudnicama treba dodati 6 g, a dojiljama 17 g proteina visoke bioloske vrednosti (jaje, mleko).

Od ukupne dnevne količine proteina, 50 % treba da su proteini zivotinjskog porekla, da bi "indeks neto proteinske iskoristljivosti" mesavina u dnevnom obroku bio oko 65. Da bi se zadovoljile kvalitativne potrebe u proteinima podrazumeva se adekvatan unos 8-10 esencijalnih aminokiselina.

Test za proteinske potrebe

Kod dece pracenje telesne tezine i telesne visine, tj. pracenje njihovog rasta je najbolji pokazatelj da su potrebe za proteinima koje unose zadovoljene kako u pogledu kvantiteta tako i pogledu kvaliteta. Kod odraslih potrebe se odredjuju tehnikom poznatom kao nitrogen (azotni bilans), tj. na osnovu azotne ravnoteze. Eksperimentalno je nadjeno da se azotna ravnoteza postize sa 44-53 g proteina. Meri se kolicina azota uneta hranom i izlucena iz organizma (urinom, fecesom, znojenjem, perutanjem koze, opadanjem kose i menstrualnom krvlju kod zena).

• Pozitivan bilans azota - unos azota je veci od gubitka.
• Negativan azotni bilans - unos azota manji od gubitaka.
• Azotni ekvilibrijum - unos jednak gubitku.

Procena proteina u hrani

• Obzirom da proteini sadrzi azot koji cini prosecno 16 % proteina u namirnicama, faktorom konverzije na osnovu azota mozemo odrediti unos proteina (16/100=6.25).
• Izracunavanje grama belancevina=gram azota * 6.25
• Izracunavanje gubitaka azota (proteina)
• 90 % azota izlucuje se urinom u obliku karbamida, masnih kiselina i kreatinina sto iznosi 8 g azota. 10 % azota izlucuje se fecesom sto iznosi 0.8 g azota. Ukupno se izluci 8.8 g.

Gubitak proteina mozemo izracunati mnozenjem gubitka azota (8.8 g) sa faktorom konverzije (6.25) i to je jednako 55 g proteina. To je ujedno i sigurnosni dnevni unos. Mnoge neproteinske supstance, takodje, sadrze azot. To su slobodne aminokiseline, peptidi, urea, kreatinin, amonijak, nukleoproteini i dr. Ipak se uzima kao validna mera za procenu azotnog bilansa azot u hrani i azot u ekskretima.

Prirodni izvori proteina

Prirodni izvori proteina su gotove sve namirnice biljnog i zivotinjskog porekla, s tim sto se razlikuju po aminokiselinskom sastavu. Namirnice koje sadrze 8-10 esencijalnih aminokiselina u adekvatnom odnosu, tj. kompletne proteine, su jaja, mleko, meso (namirnice zivotinjskog porekla) i soja (namirnica biljnog porekla). Ostale namirnice ne sadrze dovoljan broj aminokiselina, ali njihovim kombinovanjem dobija se kompletan sastav aminokiselina.

Ovo kombinovanje je značajno kod vegeterijanske ishrane gde se isključivo konzumiraju namirnice biljnog porekla koje nemaju kompletan aminokiselinski sastav. Inače ovakve namirnice obezbedjuju samo kvantitet, tj. zadovoljavaju potrebe u azotu (nekompletni proteini). To objasnjava zasto se toliko paznje posvecuje vrsti proteina u namirnicama.

Procena kvaliteta proteina

Kao sto je vazan kvantitet tako je vazan i kvalitet proteina. Da bi se potpuno zadovoljile potrebe za belančevinama. Godinama se istrazivao metod za procenu kvaliteta proteina. Danas su generalizovane tri tehnike za procenu kvaliteta proteina:

I Bioloska vrednost (procena da li protein sadrzi esencijalne aminokiseline u odgovarajucem odnosu)

Ako je protein adekvatne bioloske vrednosti azot ce se zadrzati posle apsorpcije jer su se belančevine iskoristile. Za maksimalnu apsorpciju proteina potrebno je da se proteini razloze na aminokiseline.
Da bi se izračunala bioloska vrednost koristi se formula:

• Količina azota zadrzana u telu/količina azota apsorbovana u telu*100 %
• Ako je vrednost veca od 70 % to znači da je 70 % proteina iskorisceno.

Neto proteinska iskoristljivost nekih namirnica

• Jaja 100
• Meso, riba 84
• Mleko 75
• Krompir 71
• Pirinač 57
• Soja 56
• Pasulj, grasak, sočivo 47
• zita 40

II Utilizacija, iskoristljivost proteina koja zavisi od apsorpcije (varenja). Izrazava se formulom: Količina azota zadrzanog u telu kroz Količina azota unetog hranom .

III Odnos proteinske efikasnosti procenjuje se hranjenjem eksperimentalnih zivotinja proteinima i pracenjem njihovog rasta. Izračunava se kao gram povecanja telesne tezine na gram proteina unetog hranom.

Definisanje kvalitetnog proteina

Dobar protein je onaj koji sadrzi 8-10 esencijalnih aminokiselina u proporciji adekvatnoj za nase nutritivne potrebe.On obično ima pola esencijalnih i pola neesencijalnih aminokiselina.To su proteini velike bioloske vrednosti (kompletni) animalni.Tu ubrajamo proteine: jajeta, mesa, mleka, ribe.

Proteini koji se nalaze u biljnim namirnicama su proteini male bioloske vrednosti (nekompletni). To su proteini: zita (nedostaje lizin); kukuruz nedostaje (lizin i triptofan); leguminoze, kostunjavo voce , povrce i dr. Kod biljnih proteina jedna ili vise aminokiselinama je deficijentna i moraju se kombinovati.

Potrebe u proteinima zavise od:

• Uzrasta (u periodu rasta potrebe su vece za 10-20 %, a od 25 godine vrednosti se smanjuju;
• Pol (iste su za oba pola 0,8 g kg TT/dan)
• Nutritivni status (kod gladovanja i pothranjenih osoba potrebe su vece)
• Fizioloskog stanja

Trudnoca i dojenje

(potrebe se povecavaju za 6 g kod trudnica i 17 g kod dojilja)

Klima (u područjima sa hladnijom klimom količina proteina se smanjuje na račun povecanja ugljenih hidrata koji ce obezbediti energiju za odrzavanje toplote, a u mestima sa toplijom klimom treba nadoknaditi proteine koji se gube znojenjem)

Aktivnost (kod neaktivnih osoba potrebno je obezbediti dovoljnu količinu proteina kako bi se regenerisala atrofična muskulatura, veca aktivnost ako nije pracena obilnim znojenjem zahteva samo dodatnu količinu kalorija)

Kvalitet proteina i ukupnog energetskog unosa

Emocionalni faktori (strah, napetost, depresija dovode do veceg izlučivanja azota)
Bolesna stanja (stanja koja su pracena povisenom temperaturom dovode do povecanog bazalnog metabolizma, a samim tim i povecanih potreba za proteinima. Količina proteina kod odredjenih oboljenja odredjuje se na osnovu opsteg stanja i same prirode bolesti).

Varenje proteina

Varenje proteina traje dva do tri sata. Počinje u zelucu pod dejstvom proteolitičkih enzima (pepsin I ili gastriksin i pepsin II ili pepsinogen) i tu dolazi do razlaganja slozenog molekula proteina na velike molekule polipeptida. PH vrednost zeludačnog soka je 2. U tankom crevu pod dejstvom fermenata tripsina, himotripsina i karboksipolipeptaze, koje se luče u pankreasu, dolazi do razlaganja na male polipeptide, dipeptide i aminokiseline. Ovo se odvija u duodenalnom soku čija pH vrednost iznosi 6.5. U tankom crevu razgradi se na aminokiseline 98 % proteina unetih hranom. Znači samo mali broj se ne vari i oni se apsorbuju u obliku polipeptida.

Apsorpcija

U tankom crevu proteini se apsorbuju u vidu aminokiselina, dipeptida i retko polipeptida. Apsorpcija se obavlja aktivnim transportom, sto znači da je potrebna i energija da bi se proteini apsorbovali.

Metabolizam proteina

Iz lumena tankog creva aminokiseline ulaze u celije tankog creva uz pomoc nosača (sto je obično neki protein), a odatle putem krvi odlaze u venu porte, a zatim u jetru iz koje se transportuju u druge organe gde se aminokiseline koriste za sintezu proteina koji su potrebni organizmu. Najintenzivnije se ova sinteza odvija u jetri, misicima i sekretornim organima. Proces razgradnje počinje deaminacijom, odnosno odvajanjem amonijaka pri čemu nastaju keto kisekine i amonijak. Amonijak prelazi u ureu i izlučuje se putem bubrega (20-30 g dnevno). Na ovaj način se gube proteini ukoliko nisu potrebni za dobijanje energije.

Ako su celiji potrebni proteini kao energetski izvor (ukoliko u ishrani nedostaju ugljeni hidrati i masti) posle deaminacije keto kiseline ce se koristiti kao izvor energije. Keto kiseline lako prelaze u acetil koenzimA koji ulazi u Krebsov ciklus trikarbonskih kiselina. To je proces glukoneogeneze gde aminokiseline prelaze u glukozu i glikogen. 18 aminokiselina je sposobno da se transformise na ovaj način. Aminokiseline, takodje, mogu da se transformisu u masne kiseline procesom ketogeneze i ovako se transformise 19 aminokiselina.

Hormonska regulacija metabolizma proteina

• Hormon rasta. Ubrzava sinetezu proteina u celijama i porast proteina u krvi.
• Insulin. Ubrzava ulazak aminokiselina u celije, a istovremeno transportuje i glukozu, smanjuje se upotreba aminokiselina kao energetskog izvora.
• Glukokortikoidi. Smanjuju količinu proteina u tkivima, a u plazmi povecavaju koncentraciju aminokiselina. Ova razgradnja ekstrahepatičnih proteina značajna je u keto i glukogenezi.
• Testosteron. Pomaze odlaganje proteina u tkiva, naročito u misice, tj. pospesuje njihovu sintezu.

Deficit proteina (proteinska malnutricija)

Kvasiorhor i marazam

Hronični nedostatak proteina u hrani, a naročito proteina zivotinjskog porekla naziva se Kvasiorkor. Javlja se u siromasnim i zaostalim krajevima gde su deca odmah po rodjenju lisena majčinog mleka. Ovaj deficit je često kombinovan sa deficitom vitamina. Bolest je pracena gubitkom apetita, slabim varenjem, zastojem u rastu i razvoju, dispigmentacijom kose (kosa postaje bakarnocrvena), edemima stopala. Posto se sindrom proteinskog deficita moze naci čak i kod dece koja su hranjenja majčinim mlekom, smatra se da veliku ulogu u nastanku oboljenja ima i kvalitet unetih proteina, odnosno količina aminokiselina koje sadrze sumpor (metionin).

Marazam je malnutricija koja se javlja kao mesovit sindom proteinsko-kalorijskog deficita, tzv. proteinsko-kalorijska malnutricija. Ovaj sindrom je pracen zastojem u telesnom razvoju, malom telesnom tezinom i atrofijom misica.

Prekomeran unos proteina

Kao i kod ostalih nutrijenasa, tako i suficit proteina u ishrani doprinosi stvaranju masti u organizmu, a pored toga, hrana bogata proteinima je najčesce bogata i mastima.

Usled prekomernog unosa proteina dolazi do:

• povecanja telesne tezine
• dehidratacije (kada se izlučuje putem bubrega, visak proteina za sobom povlaci i vece količine vode)
• gubitak Ca (ova razmatranja su jos u toku, a smatra se da prekomerna količina proteina dovodi do gubitka Ca iz kostiju i nastanka osteoporoze), npr. uzimanje suplemenata proteina bez adekvatnog unosa mlečnih prozvoda.

Modifikovani proteini tehnoloskim procesima

• soja proteini kao analog mesnim proteinima
• monosodijum glutamat (dodatak supama, koji se često koristi u kineskim restoranima, a poremecaj koji nastaje usled prekomernog unosa naziva se "sindrom kineskog restorana")
• aspartam
• fenil-alanin

E sad imamo vise vrsta proteina:

1. Izolat (brzo se ugradjuje ne kao Hydroizolat ali brze nego koncetrat)
2. Hidro Izolat (pre treninga, za vreme treninga i posle treninga) ekstra brzo se u gradjuje i lako je varljiv.
3. Koncetrat ( najbolje pre spavanja jel se on ugradjuje nekoliko sati, i moze ujutru)