Класифікація альфа-амінокислот. Структура та фізико-хімічні властивості амінокислот. Замінні й ессенціальні амінокислоти. Білки та амінокислоти як фармацевтичні препарати

Загальна формула амінокислот:

де R – боковий ланцюг (боковий радикал).

Залежно від будови бокового радикалу R, всі амінокислоти ділять на 4 класи: –– неполярні, або гідрофобні (аланін, лейцин, ізолейцин, валін, пролін, фенілаланін, триптофан, метіонін);

– полярні, але незаряджені (гліцин, серин, треонін, цистеїн, тирозин, аспарагін, глутамін);

– полярні, позитивно заряджені (лізин, аргінін, гістидин); полярні, негативно заряджені (аспарагінова і глутамінова кислоти).

Крім того, амінокислоти поділяють на дві групи: циклічні й ациклічні. Серед ациклічних можна виділити такі групи: моноаміномонокарбонові, моноамінодикарбонові, діаміномонокарбонові та діамінодикарбонові. Деякі ациклічні амінокислоти містять сірку (тіоамінокислоти) або ОН-групу (гідроксиамінокислоти). Циклічні амінокислоти ділять на гомо- та гете­­роциклічні, залежно від того, як утворене кільце: тільки вуглецевими або іншими атомами.Карбциклічні – це фенілаланін, тирозин; гетероцик­лічні – триптофан, гістидин та пролін.

Амінокислоти є структурними хімічними одиницями або "будівельною цеглою", що утворює білки. Амінокислоти на 16% складаються з азоту, це є основною хімічною відмінністю від двох інших найважливіших елементів живлення - вуглеводів і жирів. Важливість амінокислот для організму визначається тією величезною роллю, яку грають білки в усіх процесах життєдіяльності. Будь-який живий організм від найбільших тварин до крихітного мікроба складається з білків. Різноманітні форми білків беруть участь в усіх процесах, що відбуваються в живих організмах. У тілі людини з білків формуються м'язи, зв'язки, сухожилля, усі органи і залози, волосся, нігті; білки входять до складу рідин і кісток. Ферменти і гормони, що каталізують і регулюючі усі процеси в організмі, також є білками. Дефіцит білків в організмі може привести до порушення водного балансу, що викликає набряки. Кожен білок в організмі унікальний і існує для спеціальних цілей. Білки не є взаємозамінними. Вони синтезуються в організмі з амінокислот, які утворюються в результаті розщеплювання білків, що знаходяться в харчових продуктах. Таким чином, саме амінокислоти, а не самі білки є найбільш цінними елементами живлення. Окрім того, що амінокислоти утворюють білки, що входять до складу тканин і органів людського організму, деякі з них виконують роль нейромедіаторів (нейротрансмітерів) або є їх попередниками. Нейромедіатори - це хімічні речовини, передавальні нервовий імпульс від однієї нервової клітини на іншу. Таким чином, деякі амінокислоти потрібні для нормальної роботи головного мозку.

Амінокислоти сприяють тому, що вітаміни і мінерали адекватно виконують свої функції. Деякі амінокислоти безпосередньо забезпечують енергією м'язову тканину.

Існує близько 28 амінокислот. В організмі людини багато з них синтезується в печінці. Проте деякі з них не можуть бути синтезовані в організмі, тому людина обов'язково повинна отримувати їх з їжею. До таких незамінних амінокислот відносяться гістидин, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, треонін, триптофан і валін.

Амінокислоти, які синтезуються в печінці: аланін, аргінін, аспарагін, аспартову кислоту, цитрулін, цистерн, гамма-аміномасляну кислоту, глютамову кислоту, глютамін, гліцин, орнітин, пролін, серин, таурин, тирозин.

Процес синтезу білків постійно відбувається в організмі. У разі відсутності хоча б однієї незамінної амінокислоти, утворення білків припиняється! Це може привести до самих різних серйозних проблем - від порушення травлення до депресії і уповільнення росту. Як виникає така ситуація? Легше, ніж це можна собі уявити. Багато чинників призводять до цього, навіть, якщо ваше живлення збалансоване і ви споживаєте достатню кількість білку. Порушення всмоктування в шлунково-кишковому тракті, інфекція, травма, стрес, прийом деяких лікарських препаратів, процес старіння і дисбаланс інших поживних речовин в організмі - усе це може привести до дефіциту незамінних амінокислот.

Слід мати на увазі, що усе вищесказане зовсім не означає, що споживання великої кількості білків допоможе вирішити будь-які проблеми. Насправді, це не сприяє збереженню здоров'я. Надлишок білків створює додатковий стрес для нирок і печінки, яким потрібно переробляти продукти метаболізму білків, основним з них є аміак. Аміак дуже токсичний для організму, тому печінка негайно переробляє його в сечовину, яка потім поступає з потоком крові в нирки, де фільтрується і виводиться назовні. До тих пір, поки кількість білку не занадто велика, а печінка працює добре, аміак нейтралізується відразу ж і не завдає ніякої шкоди. Але якщо його надто багато і печінка не справляється з його знешкодженням (в результаті неправильного харчування, порушення травлення і/або захворювань печінки) - в крові створюється токсичний рівень аміаку. При цьому може виникнути маса серйозних проблем із здоров'ям, аж до печінкової енцефалопатії і коми.

Занадто висока концентрація сечовини також викликає ушкодження нирок і болю в спині. Отже, важливою є не кількість, а якість споживаних з їжею білків.

Нині можна отримувати незамінні і замінимі амінокислоти у вигляді біологічно активних харчових добавок. Це особливо важливо при різних захворюваннях і при застосуванні редукційних дієт. Вегетаріанцям потрібні такі добавки, які містять незамінні амінокислоти, щоб організм отримував усе необхідне для нормального синтезу білків.

Є різні види біологічно активних харчових добавок, що містять амінокислоти. Амінокислоти входять до складу деяких полівітамінів, білкових сумішей. Є у продажу формули, що містять комплекси амінокислот або такі, що містять одну або дві амінокислоти.

Вони представлені в різних формах: в капсулах, пігулках, рідинах і порошках. Більшість цих амінокислот отримані з білків тваринного або рослинного походження, а також дріжджових протеїнів. Кристалічні незв'язані амінокислоти (див. нижче) отримані в основному з білків рослинного походження.

При виборі добавки, що містить амінокислоти, перевагу слід віддавати продуктам, що містять L-кристалічні амінокислоти, стандартизовані по Американській Фармакопеї (USP).

Більшість амінокислот існують у вигляді двох форм, хімічна структура однієї є дзеркальним відображенням іншої. Вони називаються D - і L -формами, наприклад D -цистин і L -цистин. D означає dextra (права на латині), а L - levo (відповідно, ліва). Ці терміни означають напрям обертання спіралі, що є хімічною структурою цієї молекули.

Білки тваринних і рослинних організмів створені в основному L -формами амінокислот (за винятком фенілаланіну, який представлений D, L формами).

Таким чином, харчові добавки, що містять L-амінокислоти, вважаються більше відповідними для біохімічних процесів людського організму.

Вільні або незв'язані амінокислоти є найбільш чистою формою. Вони не потребують переварювання і абсорбуються безпосередньо в кровотік. Після вживання всмоктуються дуже швидко і, як правило, не викликають алергічних реакцій. Для отримання найкращих результатів використовують порошок. Окремі амінокислоти приймають натщесерце, краще всього уранці або між їдою з невеликою кількістю вітамінів В6 і С. Якщо Ви приймаєте комплекс амінокислот, що включає усі незамінні амінокислоти, то це краще робити через 30 хвилин після їди або за 30 хвилин до їди.

Краще всього приймати і окремі потрібні амінокислоти, і комплекс амінокислот, але в різний час. Окремо амінокислоти не слід приймати протягом тривалого часу, особливо у високих дозах. Рекомендують прийом протягом 2 місяців з 2-місячною перервою.

Дітям не слід давати харчові добавки з амінокислотами.

Замінні:

Те що наступні амінокіслоти називають замінними це далеко не принижуе їхню роль. Навпаки це настільки важливі амінокіслоти що організм нікому не довіряе їхне створення а залишае цю роль собі.

Аланін. Є важливим джерелом енергії для м'язових тканин, головного мозку та центральної нервової системи; зміцнює імунну систему шляхом вироблення антитіл; активно бере участь у метаболізмі цукру і органічних кислот.

Аргінін. L-Аргінін викликає уповільнення розвитку пухлин і ракових утворень. Очищає печінку. Допомагає виділення гормону росту, зміцнює імунну систему, сприяє виробленню сперми і корисна при лікуванні розладів і травм нирок. Необхідний для синтезу протеїну і його оптимального зростання. Наявність L-аргініну в організмі сприяє приросту м'язової маси і зниження жирових запасів організму. Також корисний при розладах печінки, таких, як цироз печінки, наприклад. Не рекомендується до прийому вагітними та жінкам, що годують.

Аспарагін. Аспартова кислота. Бере активну участь у виведенні аміаку, шкідливого для центральної нервової системи. Недавні дослідження показали, що аспартова кислота може підвищувати стійкість до втомлюваності.

Глютамін. Важливий для нормалізації рівня цукру, підвищення працездатності мозку, при лікуванні імпотенції, при лікуванні алкоголізму, допомагає боротися з втомою, мозковими розладами - епілепсією, шизофренією і просто загальмованістю, потрібний при лікуванні виразки шлунка, і формування здорового травного тракту. У мозку перетворюється в глютамінову кислоту, важливу для роботи мозку. При вживанні не слід плутати глютамін з глютамінової кислотою, за принцип дії ці препарати відрізняються один від одного.

Глютамінова кислота. Вважається природним "паливом" для головного мозку, покращує розумові здібності. сприяє прискоренню лікування виразок, підвищує опірність втоми.

Гліцин. Бере активну участь у забезпеченні киснем процесу утворення нових клітин. Є важливим учасником вироблення гормонів, відповідальних за посилення імунної системи.

Карнітин. Карнітин допомагає зв'язувати і виводити з організму довгі ланцюжки жирних кислот. Печінка і нирки виробляють карнітин з двох інших амінокислот - глютаміну і метіоніну. У великій кількості поставляється в організм м'ясом і молочними продуктами. Розрізняють декілька видів карнітину. D-карнитин небезпечний тим, що знижує самостійне вироблення організмом карнітину. Препарати L-карнітину у цьому відношенні вважаються менш небезпечними. Запобігаючи приріст жирових запасів ця амінокислота важлива для зменшення ваги і зниження ризику серцевих захворювань. Організм виробляє карнітин тільки в умовах достатньої кількості лізину, заліза і ензимів В19 та В69. Вегетаріанці більш чутливі до дефіциту карнітину, тому що в їхньому раціоні значно менше лізину. Карнітин також підвищує ефективність антиоксидантів - вітамінів С і Е. Вважається, що для найкращої утилізації жиру денна норма карнітину повинна становити 1500 міліграмів.

Орнітин. Орнітин сприяє виробленню гормону росту, який в комбінації з Л-аргінін і Л-карнітину сприяє вторинному використанню в обміні речовин надлишків жиру. Необхідний для роботи печінки та імунної системи.

Пролін. Гранично важливий для правильного функціонування зв'язок і суглобів; також бере участь у підтриманні працездатності і зміцнення серцевого м'яза.

Серін. Бере участь у створені запасів печінкою і м'язами глікогену; бере активну участь у посиленні імунної системи, забезпечуючи її антитілами; формує жирові "чохли" навколо нервових волокон.

У клінічній медицині застосовуються препарати гідролізати білків, окремі амінокислоти та їх похідні. Як засоби для парентерального живлення використовуються препарати, які являють собою продукти кислотного або ферментативного гідролізу білків тканин органів великої рогатої худоби. Ці препарати забезпечують білкове живлення організму та позитивний азотистий баланс у хворих після значної втрати білків, наприклад, при опіках, а також у хворих після операцій на органах шлунково-кишкового тракту. Такими препаратами є гідролізин, що являє собою гідролізат білків з домішком глюкози, гідролізат казеїну, амінопептид, амінокровін-гідролізат білків крові людини з домішком глюкози, фібриносол - продукт повного гідролізу фібрину, амікан, поліамін та ін.

Як плазмозамінюючі і антигеморагічні засоби застосовуються, наприклад, желатиноль - колоїдний розчин частково гідролізованого харчового желатину, а також такі препарати, як протамін сульфат, альбумін, який одержують із плацентарної сироватки або плазми донорської крові людини, антилімфолін-Кр.

Як фармпрепарати застостовуються такі амінокислоти та їх похідні: глутамінова кислота як ефективний засіб, що стимулює окислювальні процеси в тканині мозку, а також зв'язує утворений аміак; препарати ГАМК (у-аміномасляна кислота), що є продуктом декарбоксилювання глутамінової кислоти і виконує роль нейромедіатора центральної нервової системи (аміналон, пантогам).

Гідрохлорид гістидину застосовується для лікування гепатитів, виразкової хвороби шлунка та дванадцятипалої кишки. Широко використовуються такі препарати як панангін - калієва та магнієва сіль аспарагінової кислоти, метіонін, який є донором метильних груп і бере участь у синтезі адреналіну, ряду ферментів, а також застосовується для лікування атеросклерозу завдяки своїй ліпотропній дії.

Останніми роками був отриманий лікарський препарат на основі амінокислоти гліцину, який сприяє синтезу лецитину, запобігаючи таким чином утворенню стеросклеротичних бляшок.