آنچه در مورد آمینواسید و پروتئین باید بدانیم

آمینواسید مولکولی می باشد که با اتصال به آمینواسیدهای دیگر، پروتئین را تشکیل می دهند. آمینواسیدها، بخش ضروری حیات بوده، بدین معنی که پروتئین هایی که تشکیل می دهند، در تمامی فعالیت های سلولی نقش دارند. برخی پروتئین ها به فرم آنزیم، برخی به فرم آنتی بادی و برخی در تشکیل فرم ساختاری نقش ایفا می کنند. با آنکه بیش از 100 نوع آمینواسید در طبیعت یافت می شوند، فقط 20 نوع از آنها در تشکیل پروتئین نقش دارند.

تاریخچه آمینواسیدها:
اولین آمینواسیدها در اوایل قرن 19 کشف شدند. در سال 1806 میلادی، شیمی دان فرانسوی به نام واکلین و روبیک، ترکیبی را از گیاه مارچوبه (Asparagus) استخراج کردند که آسپاراژین نامیده شد. این اولین آمینواسید کشف شده تا آن زمان محسوب می شد.     
آمینواسید سیستین (Cystine) در سال 1810 میلادی به دنیای علم معرفی شد، حال آنکه مونومر آن یعنی سیستئین (Cysteine) تا سال 1884 میلادی ناشناخته ماند. آمینواسید گلایسن و لوسین نیز در سال 1820 کشف شدند. آخرین آمینواسید استخراج شده  از 20 آمینواسید استاندارد، ترئونین(Threonine) بود که توسط آقای ویلیام کامینگ روز معرفی شد.

ساختار اصلی آمینواسید:
همه ی آمینواسیدها حاوی یک کربن متصل به هیدروژن، یک گروه کربوکسیل و یک گروه آمینی می باشد. گروه R موجود در ساختار اصلی، تفاوت مونومرهای پروتئین (آمینواسید) را مشخص می کند. زنجیره آمینواسیدی یک پروتئین توسط اطلاعات موجود در کد ژنتیکی سلول مشخص می شود. کد ژنتیکی (Genetic code)، توالی نوکلئوتیدهای موجود در DNA و RNA می باشد. این کدها نه تنها ترتیب آمینو اسیدها را در پروتئین مشخص می کنند. بلکه ساختار و فعالیت پروتئین نیز توسط همین کدها تعیین می شود.        

 

آمینواسیدها به 4 گروه کلی تقسیم می شوند. (این تقسیم بندی بر اساس خصوصیات گروه R هر آمینواسید مشخص می شود). قطبی، غیر قطبی، بار مثبت (positively charged)، بار منفی (Negatively charged). آمینواسیدهای قطبی، هیدروفیل یا آب دوست بوده و آمینو اسیدهای غیرقطبی، هیدروفوب یا آب گریز می باشند.

با آنکه آمینواسیدها برای زندگی ضروری می باشند، همه ی آنها به طور طبیعی در بدن تولید نمی شوند. از 20 نوع آمینواسید موثر در ساخت پروتئین، 11 عدد بطور طبیعی تولید می شوند. این آمینواسیدها، غیر ضروری (Non-essential)، از ترکیبات موجود در مسیرهای متابولیکی حیاتی تهیه می شوند. آمینو اسیدهای ضروری (Essential-aminoacids) به طور طبیعی در بدن تولید نشده و نیاز هست که از راه غذا دریافت شوند. گیاهان بر خلاف انسان ها  توانایی تولید هر 20 آمینو اسید را دارا هستند.

تولید پروتئین:
پروتئین ها طی فرایند رونویسی و ترجمه DNA تولید می شوند. در سنتز پروتئین، DNA ابتدا به RNA ترجمه می شود. RNA حاصله دوباره جهت ساخت آمینواسید ترجمه می شود. پیوندهای پپتیدی طی فرایند دهیدراسیون (آب زدایی)، بین آمینواسیدها ی ایجاد شده تشکیل می شود. بعد از اتصال چندین آمینواسید از طریق پیوندهای پپتیدی، یک زنجیره پلی پپتیدی ایجاد شده که به دنبال یک سری فرایندهای پیرایش، یک پروتئین تولید می شود.

پروتئین مصرفی چه فرایندی را در بدن طی می کند؟
پروتئین ها در شکم و روده وکوچک هضم و جذب می شوند. اسید معده، شکل پروتئین را تغییر داده، آنزیم پپسین را فعال کرده که نتیجه آن شکسته شدن پروتئین به پلی پپتیدهای کوچک می باشد. در روده کوچک، پلی پپتیدها سرانجام به آمینواسیدها شکسته می شوند. آمینواسیدها وارد خون شده و به سمت کبد حرکت می کنند.

میزان نیاز روزانه به پروتئین؟
سازمان غذا و دارو عنوان کرده است که 10 تا 35% کالری دریافتی، باید از منابع پروتئینی تامین شود. مطالعه ی انجام شده در دانشگاه Mcmaster، میزان پروتئین مصرفی روزانه را 1.8-1.3 گرم به ازاء یک کیلوگرم وزن بدن عنوان کرده است. مطالعه ی دیگر در دانشگاه Ontario  انجام شد، نشان داد که دریافت 1.8-1.6 گرم پروتئین به ازاء یک کیلوگرم وزن بدن، برای ورزشکاران کفایت می کند. البته مصرف مقادیر بالاتر با توجه به میزان انرژی مصرفی، میزان تمرین، سن، جنس و مدت زمان تمرین و ... می تواند متغیر باشد.
به طور کلی:
1) 2.2 گرم پروتئین به ازاء 1 کیلوگرم وزن بدن روزانه ، استاندارد بدن سازی تعریف شده است.
2) مقادیر بالاتری از پروتئین (3.3-2.6 گرم پروتئین به ازاء یک کیلوگرم وزن بدن)، بخصوص در مواقع چربی سوزی توصیه می شود.

جدول میزان پروتئین موجود در مواد غذایی رایج:

تفاوت بین مکمل های پروتئینی و مکمل های آمینواسید:
در ذهن بسیاری از ورزشکاران، این سئوال مطرح می شود که پروتئین از آمینو اسیدها تشکیل شده است، پس چه لزومی به استفاده جداگانه از مکمل های آمینواسیدی است؟
مکمل های پروتئینی و آمینواسیدی تاثیرات مختلفی را در بدن ایجاد می کنند. مکمل های پروتئینی، سطح کل پروتئین بدن را بالا برده، کالری تولید کرده لذا در ساخت عضله موثر می باشند. آمینواسیدها نقاط خاص و گوناگونی را در متابولیسم نشانه می روند. یک آمینو اسید می تواند مواد شیمیایی مغز را تحت تاثیر قرار دهد، حال آنکه آمینواسید دیگر می تواند فعالیت عضله را درگیر کند.
مکمل های پروتئینی و آمینواسیدی به فرم آمینواسیدهای جداگانه وارد جریان خون می شوند، سپس سلول ها آمینواسیدهای مورد نیاز را جهت ساخت پروتئین برداشت می کنند. در صورتی که از یک آمینواسید خاص به میزان لازم و کافی نداشته باشیم، آن پروتئین ساخته نمی شود. فعالیت هایی که متابولیسم شما را تحت تاثیر قرار می دهند (افزایش فعالیت عضله، بیماری) می تواند میزان نیاز پروتئین را تحت تاثیر قرار دهد. برای اینکه سلول های شما، پروتئین های حیاتی را بسازند، نیاز هست که تمامی آمینواسیدهای ضروری را روزانه دریافت نمایید.
علاوه بر ساخت پروتئین، برخی آمینو اسیدها، نقش های خاصی نیز دارند که می توانند خارج از متابولیسم پروتئین، سلامتی شما را تحت تاثیر قرار دهند. به عنوان مثال، تریپتوفان (Tryptophan) به سروتونین (یک انتقال دهنده ی عصبی تنظیم کننده خلق و خو) تغییر می یابد. میزان کالری دریافت شده از مکمل های پروتئینی بسیار بیشتر می باشد.

مصرف بی رویه پروتئین، چه عوارضی را می تواند بهمراه داشته باشد؟
مصرف پروتئین بیش از نیاز بدن می تواند برای سلامتی ما زیان آور باشد.

1) افزایش چربی بدن: اضافه کردن مقدار بالایی از پروتئین به رژیم غذایی روزانه می تواند میزان کالری دریافتی بدن را بالا ببرد. این مقدار اضافی پروتئین، در صورتی که با ورزش های هوازی، سوزانده نشود، می تواند به فرم چربی در بدن ذخیره گردد.
2) پوکی استخوان: مصرف پروتئین بیش از حد نیاز روزانه می تواند سطح اسیدیته بدن را به دلیل سولفات و فسفات ایجاد شده بالا ببرد. در این حین، کلیه ها جهت حفظ تعادل اسیدیته بدن، اسید بیشتری ترشح می کنند. بافت استخوانی نیز کلسیم را جهت ایجاد تعادل به ادرار منتقل می کند. نتیجه این فرایند، احتمال ابتلا به استئوپورز را بالا می برد.
3) آسیب کلیه ها : مقادیر بالای پروتئین، با افزایش فشار وارد شده بر کلیه ها جهت دفع مواد زاید (کتون ها)، می تواند آسیب های جبران ناپذیری را بر روی کلیه ها وارد کند. 
4) دهیدراته شدن: مصرف مقادیر بالایی از پروتئین، می تواند بدن را به مرحله ی کتوز وارد کند. میزان تولید مواد سمی، کتون ها در بدن بالا رفته، کلیه ها جهت دفع آنها آب بیشتری را از راه ادرار دفع می کنند. این فرایند، به خصوص زمانی که میزان تعریق بالا می رود، می تواند بدن را وارد مرحله دهیتراسیون بکند. دهیتراته شدن نه تنها میزان استرس بر روی کلیه ها را افزایش می دهند، بلکه می توانند فعالیت قلبی را نیز مختل کنند.

کمبود پروتئین و آمینواسید چه عواقبی را می تواند به همراه داشته باشد؟
طبق آمار اعلام شده توسط  مرکز کنترل بیماری(CDC)، کمبود پروتئین در بین افرادی که در کشورهای در حال توسعه وکشورهای فقیر، همچنین در بین افرادی که با مشکل ژنتیکی روبرو بوده و توانایی تولید پروتئین خاصی را ندارند و یا اشخاصی که بنا به بیماری خاصی، اشتهای خود را از دست داده و پروتئین دفع می کنند، شایع می باشد.

1) بیماری ماراسموس ( Marasmus): این بیماری به خاطر کمبود برخی ریز مغزی ها در اطفال و کودکان رخ داده که نتیجه ی آن کاهش وزن و دهیتراته شدن می باشد.
2) کواشیورکور ( Kwashiorkor): این بیماری به خاطر کمبود پروتئین موجود در رژیم غذایی مناطقی که کالری روزانه آنها از برنج، موز، کربوهیدرات بدست می آید، ایجاد می شود. خستگی، اسهال، اختلالات روانی، عدم تمرکز و نیز اختلال در رشد از عوارض این بیماری می باشد.
3) کمبود پروتئین C و  پروتئین S: کمبود این پروتئین ها می تواند منجر به ایجاد گرفتگی عروق گردد. قرمزی، درد در آن ناحیه و التهاب می تواند از عوارض این کمبود باشد. افراد مبتلا به این کمبود، از انجام فعالیت هایی که امکان تشدید این گرفتگی را دارند، نشستن زیاد، دراز کشیدن روی تخت و ... خودداری کنند.
4) نزاری (Cachexia): شرایطی می باشد که  با کمبود پروتئین، کاهش بافت اسکلتی به خصوص در بیماران سرطانی، ایدز، اختلال کلیوی و ... رخ می دهد.