Białko

Ładunek elektromagnetyczny, tak charakterystyczny dla materii ożywionej, jest kluczowym czynnikiem kształtującym podstawową cegiełkę budowy naszych ciał czyli białka. Wypadałoby napisać raczej białek, ponieważ ich rodzajów jest ogromna ilość. Co ciekawe wszystkie białka, z których składa się nasze ciało zbudowane są z aminokwasów, których jest niewiele ponad dwadzieścia. Budowa białka przypomina korale.
Poszczególne aminokwasy połączone ze sobą jeden za drugim za pomocą wiązań peptydowych mogą tworzyć wspólnie różne konfiguracje przestrzenne. Cechy biologiczne i funkcjonalne danego białka opisują poszczególne aminokwasy, ich kolejność, PH oraz rozkład ładunków elektromagnetycznych każdego z nich. Wiemy z fizyki, że ładunki jednoimienne się odpychają a różnoimienne przyciągają. Tak więc od rozmieszczenia ładunków poszczególnych aminokwasów zależy kształt przestrzenny białka, który biolodzy komórkowi zwą konformacją.
Wypadkowy ładunek białka zależy od ilości aminokwasów kwaśnych i zasadowych w cząsteczce.

Kształt białka (konformacja) ma kardynalne znaczenie metaboliczne.

W przypadku białek transportowych, które umożliwiają pokonanie bariery błony komórkowej kształt ma takie samo znaczenie jak kształt klucza, który pasuje tylko do jednego zamka. Komórka bowiem w celu wpuszczenia odpowiedniego czynnika metabolicznego na powierzchni swej błony wykształca receptor, do którego pasuje tylko jedno jedyne białko. Mechanizm ten umożliwia przyjęcie w danym przypadku tylko jednej informacji biologicznej jaka jest w tym momencie komórce niezbędna. O kształcie tego konkretnego białka (jego konformacji) decyduje ilość i rodzaj aminokwasów oraz rozkład ich ładunków. Interakcja takiego białka z innymi czynnymi metabolicznie substancjami może prowadzić do jego rekombinacji w zakresie ilości aminokwasów i kształtu przestrzennego. Jeśli w kontakcie z takim białkiem będzie brała udział substancja niepożądana, zostanie ono utracone lub w sposób niekontrolowany zmieni się jego informacyjny kształt. W podobny sposób między innymi mogą zostać aktywowane niepożądane w danym momencie geny inicjując niepotrzebne lub szkodliwe procesy.

Popularna dyskusja między zwolennikami diety mięsnej i bezmięsnej w kontekście dostarczanego białka ma sens bardziej ideologiczny. Wszystkie białka „spożywcze” i tak w wyniku pracy układu pokarmowego zostają rozłożone do poszczególnych aminokwasów i poprzez gruczoły trawienne dostają się do krwi, by żyłą wrotną przedostać się do wątroby. Dopiero stamtąd transportowane są do poszczególnych komórek, które z tych „klocków” syntetyzują potrzebne białka funkcjonalne. Warto też pamiętać, że w skład białek wszystkich organizmów żywych wchodzi 21 aminokwasów, z których większość może być syntetyzowana przez nasze organizmy dlatego nazywamy je endogennymi. W przypadku aminokwasów egzogennych, które nie mogą być wytwarzane przez organizm, muszą być one dostarczane w diecie. Według oficjalnych szkół dietetycznych tylko białko zwierzęce jest „kompletne”, to znaczy posiada 9 aminokwasów, których nie potrafi wytwarzać organizm człowieka.

Faktem jest, że pojedyncze produkty roślinne nie zawierają kompletu egzogennych aminokwasów. Produkty pochodzenia zwierzęcego zawierają ich znacznie więcej a jest ich mała grupa, które mają komplet. Warto jednak wiedzieć, że niezbędna ilość białka w diecie jest znacznie mniejsza od niezbędnej ilości węglowodanów a nawet tłuszczów. Spowodowane jest to tym, że bardzo duża ilość białek bierze udział w swoistym recyklingu metabolicznym. Po spełnieniu swojej roli metabolicznej lub podczas ich rekombinacji, poszczególne aminokwasy zostają wykorzystywane przez komórki do budowy innych białek. To między innymi sprawia, że świadomi wegetarianie mają się świetnie i są statystycznie najzdrowszą grupą społeczną pomimo niejedzenia mięsa, czyli tak zwanego białka kompletnego.
Wyjaśnieniem tej zagadki jest fakt, że receptą dla wegetarian jest zjadanie dużej różnorodności produktów roślinnych. W ten sposób dostarczają oni swoim organizmom wszystkie niezbędne aminokwasy.

Tak więc, jeśli nie jest się wyczynowym sportowcem lub nie wykonuje się bardzo ciężkiej pracy fizycznej to nie potrzebne nam są w diecie duże ilości białka.

Niezbędne, egzogenne aminokwasy to:

  • Histydyna
  • Izoleucyna
  • Leucyna
  • Lizyna
  • Metionina
  • Fenyloalanina
  • Treonina
  • Tryptofan
  • Walina

Poniżej podaję kilka przykładów produktów zawierających egzogenne aminokwasy:
Histydyna:

  • strączkowe do 2300 mg/100g
  • nabiał i jaja do 1870
  • ryby do 1850
  • orzechy i nasiona do 1570
  • jagnięcina, cielęcina i dziczyzna do 1490
  • produkty wieprzowe do 1450

Izoleucyna:

  • nabiał i jaja do 5020 mg/100g
  • strączkowe do 4300
  • produkty warzywne do 3210
  • ryby do 2900
  • orzechy i nasiona do 2400
  • produkty wieprzowe do 1810
  • jagnięcina, cielęcina i dziczyzna do 1810
  • drób do 1770

Leucyna:

  • strączkowe do 7200 mg/100g
  • nabiał i jaja do 7170
  • ryby do 5110
  • produkty warzywne do 4950
  • orzechy i nasiona do 3840
  • produkty wieprzowe do 3010

Fenyloalanina:

  • nabiał i jaja do 5180 mg/100g
  • strączkowe do 4600
  • orzechy i nasiona do 3100
  • produkty warzywne do 2780
  • ryby do 2450

Walina:

  • nabiał i jaja do 6170 mg/100g
  • strączkowe do 4500
  • produkty warzywne do 3510
  • ryby do 3240
  • orzechy i nasiona do 2800

Metionina:

  • brukselka
  • brokuły
  • szpinak
  • groch
  • fasola
  • ryby
  • mięso

Lizyna:

  • chude mięso
  • ryby
  • ziarna zbóż (kasze) ilości limitujące
  • rośliny strączkowe – ilości limitujące
  • soja (pełnowartościowe białko)

Treonina:

  • soczewica
  • twaróg
  • mięso
  • ryby
  • drób
  • ziarno sezamowe

Tryptofan:

  • Białko jajka
  • Ziarno sezamu
  • Ziarno słonecznika
  • Ziarno soi
  • Pestki dyni
  • Kurczak
  • Wołowina
  • Karmazyn, Dorsz, Łosoś
  • Ryż biały
  • Pszenica
  • Owies

Bilans białkowy w organizmie jest w zasadzie bilansem azotu. Jeżeli jest zerowy, to organizm idealnie funkcjonuje, ale przy stresie dochodzi do natychmiastowej mobilizacji białek. Idealny więc jest malutki plus. Przy dużych plusach mówimy o zbytnim obciążeniu nerek fosforem i azotanami (kwas moczowy, mocznik)

Wykorzystując kilka źródeł białek roślinnych możemy zaspokoić zapotrzebowanie na aminokwasy egzogenne. Białka nasion zbóż i owoców strączkowych są wobec siebie komplementarne, czyli ich profile białkowe wzajemnie się uzupełniają, dając w efekcie kompletny aminogram, dzięki czemu posiłek staje się źródłem pełnowartościowego białka.

Enzymy

Ważnym rodzajem białka funkcjonalnego, regulacyjnego są enzymy. Te najczęściej białkowe substancje biorą udział we wszystkich rodzajach przemian metabolicznych jako katalizatory czyli czynniki je inicjujące. Enzymy są wysoce wyspecjalizowane wobec substratów, więc biorą udział w katalizowaniu zaledwie kilku reakcji wobec wielu możliwych. Są zazwyczaj dużo większe od substratów które przerabiają, ale tylko kilka kluczowych aminokwasów z ich składu bierze udział w danej reakcji. Jak każde białko, enzymy są syntetyzowane jako długie łańcuchy aminokwasowe, które następnie zwijają się przybierając odpowiednią strukturę przestrzenną. Najbardziej skomplikowane enzymy posiadają do kilku tysięcy aminokwasów, szczególnie te biorące udział w przemianach tłuszczowych. Nawet replikacja komórki odbywa się przy udziale odpowiednich enzymów. Są to wysoce precyzyjne i wyspecjalizowane struktury białkowe, które posiadają dodatkowo możliwość korekty i naprawy DNA. W rezultacie, dzięki tym dwóm właściwościom (precyzja syntezy i korekcja błędów), ryzyko popełnienia błędu, który nie zostanie zauważony w procesie syntezy, wynosi mniej niż jeden na miliard wprowadzonych nukleotydów.

Specjalizacje enzymów określa ilość i rodzaj aminokwasów w pojedynczym łańcuchu, ilość łańcuchów połączonych ze sobą, kształt jaki one przybierają w wyniku oddziaływania ze sobą poszczególnych aminokwasów oraz dołączone do nich bocznymi wiązaniami cząsteczki pełniące rolę koenzymów lub metale będące aktywatorami. Całość spełnia rolę donorów bądź akceptorów elektronowych. Z tego powodu aktywność enzymatyczna może być zatrzymana lub obniżona przez inne cząsteczki – inhibitory. Wiele leków i trucizn jest inhibitorami enzymów.

Jeśli mówimy o hamowaniu bądź zatrzymywaniu działania danego enzymu, to mówimy o lokalnie zaburzonym procesie metabolicznym. W dłuższym czasie może to spowodować wykształcenie nowego szlaku metabolicznego lub będzie się przekładało na zaburzenie funkcjonowania komórek danej tkanki czyli również organu. Jeśli jednak dane białko czy enzym w wyniku kontaktu z podejrzaną metabolicznie substancją ulega złej konformacji, jego specyficzny charakter podlega również zmianie. Może on przeprogramować funkcje komórki w nieokreślonym kierunku nadając początek procesom chorobowym.

Utlenianie i redukcja – „REDOX”

Wszystkie składniki diety, które trafiają do naszego organizmu są jedynie surowcami i przechodzą wieloetapową obróbkę chemiczną. Rozpoczyna się ona w układzie pokarmowym mającym swój początek w jamie ustnej a kończy w pojedynczych komórkach naszego ciała. Już na etapie jamy ustnej enzymy zawarte w ślinie rozkładają skrobie do glukozy. Ogólnie rzecz ujmując, przewód pokarmowy musi „przerobić” dostępne w diecie surowce, które możemy na tym etapie również nazwać substratami, na produkty które w następnych przemianach chemicznych będą spełniać także rolę substratów. Komórki z jednych substratów muszą pozyskać energię do tych przemian a z innych wytworzyć kolejne produkty. Tak więc często komórki wykorzystują produkty przemian innych komórek jako własne substraty.

Utlenienie polega na oddawaniu elektronów przez atomy lub grupy atomów (proces deelektronizacji).
Redukcja polega na przyjmowaniu elektronów przez atomy lub grupy atomów.

Zaburzenia na tym poziomie sprowadzają się do ograniczonych możliwości przyjmowania lub oddawania elektronów spowodowanych przez inhibitory znajdujące się w środowisku reakcji. W przypadku niektórych enzymów uczestniczących w produkcji metabolitów wtórnych, (wytwarzanych tylko w niektórych tkankach lub szczególnych warunkach środowiska) które charakteryzują się stosunkowo szeroką specjalizacją wobec substratów, może dojść do utworzenia się nowego szlaku metabolicznego, niekoniecznie korzystnego dla funkcjonowania organizmu.
Białka oczywiście pełnią znacznie więcej funkcji niż te opisane tutaj. Warto pomyśleć o tym, że aminokwasy są również neuroprzekaźnikami, neurohormonami i hormonami klasycznymi.
Choć wiedza o tych procesach nie jest nowa to można odnieść wrażenie, że jest wykorzystywana tylko do zadrukowywania podręczników do biochemii. W jakimś sensie jest to zrozumiałe, ponieważ wgłębienie się we wszystkie procesy komórkowe na dzień dzisiejszy wydaje się niemożliwe. Nie poznaliśmy nawet wszystkich enzymów jakie biorą udział w przemianach metabolicznych a niektóre procesy wydają się być „improwizowane” przez organizm na bieżąco. Znając jednak ogólną naturę tych zjawisk musimy przyjąć, że aktywność wymienionych wyżej metabolitów możemy rozpatrywać tylko w kontekście ich interakcji z innymi czynnikami takimi jak substraty, produkty i szeroko pojęte inhibitory. Ten sam enzym będzie inaczej się zachowywał w środowisku kwaśnym i inaczej w środowisku zasadowym. Z tego punktu widzenia codzienna dieta jest kluczowym aspektem kształtującym czynniki biorące udział w przemianach jak i kształtowanie środowiska tych przemian. O słuszności kierunku takiego myślenia mówią niezwykle pozytywne efekty terapii enzymatycznej stosowanej przez osoby cierpiące na typowe choroby cywilizacyjne, nazywanej przeze mnie potocznie sokoterapią. Już w trakcie dwutygodniowego turnusu kuracji enzymatycznej inicjowane są pozytywne procesy regulujące prawidłowy metabolizm. Do utrwalenia zmian i całkowitego odwrócenia procesów chorobowych niezbędna jest jednak zmiana stylu odżywiania. O tym jednak napiszę już w innym rozdziale.

dr Jacek Radwański