Кіріспе

Аминқышқылдары диетада қажет, себебі олар организмде синтезделе алмайды. Көрінетін аминқышқыл немесе алмастырылмайтын аминқышқыл – организмнің қажеттілігін қамтамасыз ету үшін жеткілікті жылдамдықпен синтезделе алмайтын және сондықтан диетадан алынуы тиіс аминқышқыл. Барлық тірі организмдерге ортақ 21 аминқышқылының тоғызын адамдар синтездеуге қабілетсіз: валин, изолейцин, лейцин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин, гистидин және лизин. Алты басқа аминқышқыл адам диетасында шартты түрде қажет деп есептеледі, яғни олардың синтезі белгілі бір патофизиологиялық жағдайларда, мысалы, нәрестеде ерте туу немесе қатаң катаболиздік жағдайда шектелуі мүмкін. Тек белгілі бір микроорганизмдерде ғана протеиногенді, сондықтан адамдарды қоса, көптеген организмдер үшін қажет емес. Шектеуші аминқышқыл – тамақтану талаптарын қанағаттандыруға ең жақын емес алмастырылмайтын аминқышқыл. Бұл тұжырым тамақтарды таңдау, олардың саны мен мөлшерін анықтау кезінде маңызды, өйткені жалпы ақуыз және басқа барлық алмастырылмайтын аминқышқылдар жеткілікті болса да, егер шектеуші аминқышқыл жеткіліксіз болса, тамақ сол аминқышқыл бойынша толыққанды емес деп есептеледі. Қажетті емес: Гистидин (H) Аргинин (R) Аланин (A) Изолейцин (I) Цистеин (C) Аспартат қышқылы (D) Леуцин (L) Глютамин (Q) Аспарагин (N) Лизин (K) Глицин (G) Глутамат қышқылы (E) Метионин (M) Пролин (P) Серин (S) Фенилаланин (F) Тирозин (Y) Селеноцистеин (U) Треонин (T) Триптофан (W) Валин (V) (*) Пирролизин, кейде "22-ші аминқышқыл" деп аталады, адам организмінде қолданылмайды.

Адамдағы маңыздылығы

Барлық тіршілік нысандарына ортақ жиырма аминқышқылдың (селеноцистеинды есептемегенде) тоғызын адам денесі өндіре алмайды: гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан және валин. Сонымен қатар, аргинин, цистеин, глутамин, глицин, пролин және тирозин аминқышқылдары шартты түрде қажетті деп есептеледі, яғни оларды жеткілікті мөлшерде синтездемейтін белгілі бір топтар, мысалы, жаңа туған нәрестелер және цистеин синтездеуге қабілетсіз бауырлары ауырған адамдар, диеталарынан осы шартты түрде қажетті аминқышқылдардың бірін немесе бірнешеуін алуы тиіс. Мысалы, аргининнің синтезі ересек адамның қажеттілігін қанағаттандыруға жетеді, бірақ өсіп келе жатқан баланың қажеттілігін қанағаттандырмауы мүмкін. Тамақтан алу қажет аминқышқылдары қажетті аминқышқылдар деп аталады. Эукариоттар кейбір аминқышқылдарды басқа субстраттардан синтездеуге қабілетті. Осылайша, ақуыз синтезінде қолданылатын аминқышқылдардың тек бір бөлігі ғана қажетті қоректік заттар болып табылады.

Лимон қышқылы циклының аралық өнімдері және басқа жолдар

Қажетті емес аминқышқылдары организмде өндіріледі. Қажетті емес аминқышқылдарының синтезіне қатысатын жолдар негізгі метаболизмдік жолдардан басталады. Глютамат дегидрогеназа α-кетоглутараттың редуктивті аминациясын глютаматқа катализдейді. Көптеген аминқышқылдардың синтезінде трансаминация реакциясы жүреді. Осы қадамда аминқышқылдың хиралдығы белгіленеді. Аланин және аспартат тиісінше пируват пен оксалоацетаттың трансаминациясы арқылы синтезделеді. Глютамин NH4+ және глутаматтан, ал аспарагин осыған ұқсас жолмен синтезделеді. Пролин мен аргининнің екеуі де глутаматтан туындайды. Гликолизден түзілетін 3-фосфоглицераттан пайда болатын серин, глицин мен цистеиннің прекурсоры болып табылады. Тирозин фенилаланиннің гидроксилденуі арқылы синтезделеді, ал фенилаланин – қажетті аминқышқыл.

Ұсынылған тәуліктік мөлшер

Қажетті аминқышқылдарының тәуліктік қажеттілігін бағалау қиын болды; соңғы 20 жылда бұл көрсеткіштер едәуір қайта қарастырылды. Төмендегі кесте ересек адамдардағы қажетті аминқышқылдарының ұсынылатын тәуліктік мөлшерін (басқаша белгіленбесе) және олардың стандартты бір әріптік таңбаларын көрсетеді. Қажетті (+ шартты) аминқышқылдар КҮНДЕГІ ТҰТЫНУ (мг/кг дене салмағы) WHO/FAO (2018) өсіп келе жатқан кішкентай балалар Гистидин (H) 10 14 Изолейцин (I) 20 19 Лейцин (L) 39 42 Лизин (K) 30 38 Метионин (M) + Цистеин (C) 10.4 + 4.1 (барлығы 14.5) 19 Фенилаланин (F) + Тирозин (Y) 25 (барлығы) 33 Треонин (T) 15 20 Триптофан (W) 4 5 Валин (V) 26 24

Үш жасқа толған балалар үшін ұсынылатын тәуліктік мөлшерлер ересектерге қарағанда 10%-қа дейін 20%-ға жоғары, ал нәрестелер үшін өмірдің алғашқы жылында 150%-ға дейін жоғары болуы мүмкін. Цистеин (немесе күкірт қышқылы аминқышқылдары), тирозин (немесе хош иісті аминқышқылдары) және аргинин нәрестелерге және өсіп келе жатқан балаларға әрқашан қажет. Метионин мен цистеин біріктіріліп қарастырылады, себебі олардың біреуін метионин S-метилтрансфераза ферменті мен метионин синтетаза катализаторын пайдаланып екіншісінен синтездеуге болады. Фенилаланин мен тирозин біріктіріліп қарастырылады, себебі олардың біреуін фенилаланин/тирозин аммиак лиаза ферментін пайдаланып екіншісінен синтездеуге болады.

Аминоқышқылдарға қойылатын талаптар және азық-түліктің аминоқышқылдық мөлшері

Тарихи тұрғыдан алғанда, аминқышқылдарының қажеттілігі денедегі азоттың ең көп мөлшерін құрайтын ақуыздардың негізінде, диеталық азоттың түсуі мен сұйық және қатты қалдықтардағы азоттың шығуы арасындағы балансты есептеу арқылы анықталды. Оң баланс пайда болады, егер азотты қабылдау организмнен шығарылатын азоттан көп болса, бұл дене азотты ақуыздарды құруға пайдаланатынын көрсетеді. Азоттың теріс балансы – азоттың қабылданудан артық шығуы, бұл организмнің денсаулығын сақтау үшін жеткіліксіз мөлшерде түскенін білдіреді. Иллинойс университетінің аспиранттарына сәл оң азот балансын қамтамасыз ететін жасанды диета берілді. Содан кейін бір аминқышқылы алынып тасталды және азот балансы тіркелді. Егер оң баланс сақталса, онда бұл аминқышқылы қажетсіз деп есептелді. Егер теріс баланс пайда болса, онда аминқышқылы баяу қалпына келтірілді, сәл оң азот балансы тұрақталғанша және ең аз мөлшерде тіркелгенше. Тағамдардың ақуыздық құрамын анықтау үшін де ұқсас әдіс қолданылды. Сынаққа тартылған адамдарға ақуызсыз диета берілді және азот шығыны тіркелді. Бірінші аптаның ішінде немесе одан да көп уақыт өткен соң, лабильді ақуыздардың жылдам жоғалуы байқалды. Азот шығыны тұрақтанғаннан кейін, бұл бастапқы деңгей организмді күтіп ұстау үшін қажетті ең төменгі деңгей деп есептелді. Содан кейін сынаққа тартылған адамдарға сыналып жатқан тағамның өлшенген мөлшері берілді. Бұл тағамдағы азот пен бастапқы деңгейден жоғары азот шығыны арасындағы айырмашылық – организм ақуыздарды қалпына келтіру үшін сақтаған мөлшер болды. Сақталған азоттың жалпы азотқа қатынасы таза ақуызды пайдалану деп аталады. Сақталған азоттың мөлшері (бастапқы деңгейден жоғары азотты қабылдау минус азот шығыны) бөлінген кезде биологиялық құндылық деп аталады және әдетте пайызбен көрсетіледі. Шектеуші аминқышқыл адамның қажеттіліктеріне байланысты, және қазіргі уақытта сенімді дереккөздерден екі жиынтық адам қажеттіліктері бар: біреуін Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы жариялаған. Салыстыру үшін, 100 грамм шикі брокколиде 2,8 грамм ақуыз бар (немесе 34 калорияға 82 мг ақуыз), немесе күніне 1690 грамм шикі брокколи жегеннен кейін 574 калорияға 47,67 грамм ақуыздың тәуліктік мөлшері. 100 грамм жұмыртқада 12,5 грамм ақуыз бар, бірақ калориясына 4 мг артық ақуыз, немесе 381 грамм жұмыртқадан кейін ақуыздың тәуліктік мөлшері, яғни 545 калория. Қажетті аминқышқылдардың арақатынасы (ақуыздың сапасы) ескерілмейді, дені сау ақуыздық профильге ие болу үшін күніне 3 кг-нан астам брокколи жеу керек, ал жеткілікті калория алу үшін шамамен 6 кг жеу қажет.

Адам емес жануарлардағы толық ақуыздар

Ғалымдар 20 ғасырдың басынан бері тышқандардың жүгеріден (дәнді бұдайдан) алынатын зиін ғана ақуыз көзінен тұратын диетада тірі қала алмайтынын білген, бірақ сиыр сүтінен алынған казеинмен қоректендіргенде жақсаратын. Бұл Уильям Камминг Роузды құнды аминқышқылы – треонинге қол жеткізуге әкелді. Кеміргіштердің диетасын өзгерту арқылы Роуз тышқандар үшін қажетті он аминқышқылы бар екенін көрсетті: лизин, триптофан, гистидин, фенилаланин, лейцин, изолейцин, метионин, валин және аргинин, сондай-ақ треонин. Роуздың кейінгі жұмыстары ересек адамдар үшін сегіз аминқышқылының қажет екенін көрсетті, ал гистидин нәрестелер үшін де қажет. Ұзақ мерзімді зерттеулер гистидиннің ересек адамдар үшін де қажет екенін анықтады.

Бірін-бірі ауыстыратындық

Қажетті және қажет емес аминқышқылдарының аражігі біршама тұманды, себебі кейбір аминқышқылдар басқаларынан түзілуі мүмкін. Күкірт қоршайтын аминқышқылдары – метионин мен гомоцистеин бір-біріне айналуы мүмкін, бірақ екеуі де адам организмінде бастапқы синтезделмейді. Сол сияқты, цистеин гомоцистеиннен жасалуы мүмкін, бірақ оны жеке синтездеуге болмайды. Сондықтан, ыңғайлы болу үшін күкірт қоршайтын аминқышқылдары кейде хош иісті аминқышқылдары жұбы – фенилаланин мен тирозин сияқты, тағамдық құндылығы жағынан теңдес аминқышқылдарының бір тобы ретінде қарастырылады. Демек, аргинин, орнитин және цитруллин, олар зәртегіш цикл арқылы бір-біріне айналуы мүмкін, бір топқа біріктіріледі.

Жетіспеушіліктің әсері

Егер қажетті мөлшерде бір маңызды аминқышқылы жетіспесе, басқа аминқышқылдарының болуына қарамастан, ақуыз синтезі тежеледі. Маңызды аминқышқылдарының жетіспеушілігін ақуыз-энергиялық тапшылығынан ажырату керек, ол маразм немесе квашиоркор түрінде көрінеді. Квашиоркор бұрын жеткілікті калория алған адамдардағы таза ақуыз жетіспеушілігі ("қант бала синдромы") деп есептелген. Алайда, марзумға ұшыраған балалардың және квашиоркорға ұшыраған балалардың тамақтануында ешқандай айырмашылық жоқ екені анықталғандықтан, бұл теория күмәндалған. Дегенмен, мысалы, АҚШ Ауыл шаруашылығы департаменті (USDA) ұстанатын диеталық қажеттіліктер нормасы (DRI) бойынша, бір немесе бірнеше маңызды аминқышқылдарының жетіспеушілігі ақуыз-энергиялық тапшылық ретінде сипатталады.