Anyagcsere

A fehérjék útja a szervezetben és biológiai értékük

A szervezetben előforduló valamennyi biomolekula közül a fehérjék a legsokoldalúbbak. Több ezer változatuk léte­zik, és feladataik is legalább ilyen szerteágazóak. Hasznosításuk azonban csak úgy lehetséges, ha a szervezet építőelemeikre bontja őket.

Egyetlen szervünk sem „boldogulna” fehérjék nélkül. Ha nem lennének, leállna a sejtek anyagcseréje, ahogy az ébresztőóra, amelyből kiveszik az elemet. Először is: a fehérjék enzimként működnek – nélkülük számtalan reakció végbe se mehetne. Másodsorban a fehérjék a sejtmembránok alkotóelemei, vagyis elválasztják a sejteket a külvilágtól, tartást és szerkezetet adnak a csont- és kötőszövetnek. Ezenfelül más anyagokat szállítanak a véráramban, és a szövetek építéséből is kiveszik a részüket: az izmok például nagyrészt fehérjékből állnak.

Fehérjék - testünk fontos építőelemei
Fehérjék – testünk fontos építőelemei

E sok-sok feladat ellátásához az emberi test több százezer különböző fehérjével rendelkezik, melyek a teljes testtömegnek körülbelül a hetedét teszik ki. Ez egy 70 kilogrammos ember esetében 10 kilogramm tiszta fehérjét jelent.

A fehérje tudományos neve protein. Ez a görög szó annyit tesz: első, elsődleges fontosságú, ami híven kifejezi, milyen lényegesek a fehérjék a szervezet számára.

Egy kis kémia

Ahhoz, hogy jobban megértsük a fehérjék felépítését és működését, csekély mértékű kémiai ismeretre is szükség van.

Fehérje molekula
Fehérje molekula

A szervezet a fehérjéket aminosavakból építi fel. Érdekes tény, hogy a fehérjék nagy száma ellenére előállításukhoz már 20 különböző aminosav elegendő. Az aminosavak a fehérjeszintézis során különféle számban és sor­rendben (aminosav-szekvencia) kapcsolódnak össze. Azokat a makromole­kulákat, amelyeket 200 aminosav alkot, peptideknek nevezzük, míg a száz­nál több aminosavat tartalmazók a proteinek. Mind a peptidek, mind a proteinek fehérjék.

Minden aminosav ugyanabból a két állandó központi elemből áll: egy nitrogéntartalmú aminocsoportból és egy széntartalmú karboxil csoportból. Ezt más elemek, elsősorban oxigén és kén egészítik ki. Az aminosavak nitro­gén- és kéntartalma miatt árasztanak a megromlott fehérjetartalmú élelmi­szerek záptojásszagot. A bűzért a folyamat során keletkező kén, illetve nitro­géntartalmú kénhidrogén és ammónia felelős.

A fehérjék útja a szervezetben

Mivel a szervezet nem képes sok fehérjét tárolni, a pótlásra napi rend­szerességgel szükség van: minden egyes nap testtömeg kilogrammonként 0,8-1 gramm közötti mennyiségben kell fehérjét bevinnünk. Sőt a napi bevitel semmiképpen sem lehet kevesebb 0,4 grammnál testtömeg kilogrammonként. Más­ként megfogalmazva: a napi energiamennyiség 13-15 százalékának fehérjékből kell származnia.

Mi mennyi fehérjét tartalmaz?

Egy 70 kilogrammos embernek naponta 55-70 gramm fehér­jére van szüksége. Az alábbi élelmiszerekben összesen 55 gramm fehérje található.

  • Három szelet, körülbelül 20 dekagrammos teljes kiőrlésű
  • búzakenyér (15 gramm fehérje)
  • Két szelet, nagyjából 7,5 dekagrammos, 30 százalék
  • zsírtartalmú edami sajt (20 gramm fehérje)
  • Egy adag, hozzávetőleg 10 dekagramm zöldborsó (25 grammfehérje)
  • Húskedvelőknek: ugyanennyi (55 gramm) fehérje van egy 25 dekagrammos marhacomb szeletben.

A fehérjék biológiai értéke

Állati fehérjék
Állati fehérjék

E makromolekulákhoz állati és növényi eredetű táplálékokkal jutunk. Az állati fehérjéket első­sorban húsokkal, de tejjel és tejtermékekkel is bevihetjük. Sok növényi fehérje van a száraz hüvelyesekben, a babban, a borsóban és a lencsé­ben. Az állati fehérjék (és a szójafehérje) általá­ban értékesebbek, mint növényi eredetű társaik.

A fehérjék biológiai értéke attól függ, hogy az élelmiszerrel bevitt fehérjemennyiség hány százaléka épül be a szervezetbe. Ha például a bevitt 50 grammból 50 gramm testfehérje lesz, akkor a fehérje 100 százalékban hasznosult.

Nézzünk néhány példát erre!

  • Tojásfehérje: 100 százalék
  • Hús és hal: körülbelül 85 százalék
  • Tejfehérje: mintegy 75 százalék
  • Burgonya: nagyjából 60 százalék
  • Hüvelyesek: hozzávetőleg 45 százalék
Hasznos ötlet: A fehérjében gazdag ételek közé – mint ami­lyen ez a marhasült és a babköret – iktassunk be fehérjében szegény húsmentes fogásokat.

Ha tehát valaki a napi szükségletét kizárólag növényi forrásokból akarja fedezni, viszonylag sokat kell belőlük fogyasztania, mert 100 gramm növé­nyi táplálék százalékosan kevesebb fehérjét tartalmaz, mint 100 gramm hús vagy hal. A vegetáriánusoknak különösen ügyelniük kell erre. Másrészről az állati fehérje sem tiszta fehérjeporként kerül a tányérra, hanem például egy szelet marhasült formájában, ami persze purinokat, koleszterint és zsírokat is tartalmaz. Ezek azonban – nagy mennyiségben – problémákat okozhat­nak az anyagcserében: például húgysav formájában lerakódhatnak az ízüle­tekben, plakkokat képezhetnek az erekben, zsírpárnákat a csípőn.

Miért van szükségünk fehérjékre?

A táplálékból származó fehérjék aminosavakkal látják el a szervezetet, amire a saját fehérjék felépítéséhez van szükség. Noha az emberi test képes szőlőcukorból korlátozott mennyiségben fehérjéket létrehozni, ehhez rengeteg energia kell, ami aztán más helyeken hiányzik. Ráadásul van 9 úgynevezett esszenciális aminosav, amelyeket a szervezet nem tud előállítani, vagyis csak és kizárólag külső forrásokból juthat hozzájuk.

Mindenekelőtt vizsgáljuk meg, hogy pontosan mire valók a testazonos fehérjék!

  • Építőanyagok: a csontok, az izmok, az ízületi szalagok és a kötőszövet építőkövei és alapanyagai. A kollagén és a keratin példának okáért erőt és rugalmasságot kölcsönöz a bőrnek, a hajnak és a körömnek.
  • „Védelmezők”: az immunoglobulin nevű antitest például védi a szerveze­tet a betegséget okozó vírusokkal és baktériumokkal szemben. .
  • Biokatalizátorok: az enzimfehérjék közreműködnek a létfontosságú anyagcsere-folyamatokban.
  • Közvetítőanyagok vagy hormonok: az inzulin és a glukagon például fon­tos közvetítőanyagok a szénhidrát-anyagcsere folyamatában, míg a vesé­ben termelődő eritropoetin nélkülözhetetlen a vörösvértestképzéshez. A parathormon és a kalcitonin a kalciumháztartásban játszik szabályozó szerepet.
  • Szállítóeszközök: a vérfehérjék hormonokat, vitaminokat és gyógyszere­ket szállítanak. A vér vörös színét adó hemoglobin is nagyrészt fehérje­láncokból (globinból) áll. Ez juttatja el a létfontosságú oxigént a tüdőből a sejtekhez és a szervekhez.
  • Ragasztók“: a véralvadás az egymáshoz tapadó fehérjéknek köszönhető, így zárul le az érfal a vérző sérülések helyén.
  • Energiaraktárak: bizonyos aminosavakból a szervezet hiány esetén képes szőlőcukrot előállítani. Ez fordítva is igaz: elegendő mennyiségű szénhidrát fogyasztása esetén a szervezet aminosavakat állíthat elő, melyekből később fontos fehérjéket építhet.

Valóban egészségtelen a tejfehérje?

Jóllehet a fenti nézet eléggé elterjedt, a valóság az, hogy a tejfehérje nem egészségtelen, és az emésztése sem jelent nehézséget. Inkább az ellenkezője igaz: a tejben és a tejtermékekben megtalálható valamennyi alapvető fontosságú (esszenciális) aminosav, ráadásul segítségükkel a növényi fehérjék könnyebben lebonthatók.

A tejfehérje- és tejcukor-érzékenységet ugyanakkor gyakran össze­tévesztik. Ha a belekből hiányzik a laktóz (a tej diszacharidja) felbontásá­hoz szükséges enzim, a laktáz, a sejtek nem tudják felvenni a tejcukrot, aminek hasfájás és hasmenés a következménye.

Mi történik a fehérjékkel?

A fehérjéket a szervezet nem képes változatlan formában felvenni, ezért az emésztőrendszer alkotóelemeikre, vagyis aminosavakra bontja őket.

A feldarabolás a gyomorban kezdődik. A gyomrot bélelő nyálkahártya által termelt gyomornedv sósavat és egy fehérjebontó enzimet, pepszint tartalmaz. A sav fellazítja a fehérjét, azaz szétrombolja a háromdimenziós szerkezetet, hogy a pepszin a hosszú – immár kétdimenziós – fehérjelánco­kat rövidebb szakaszokra tördelhesse. Ezek aztán további gyomornedvter­melést indítanak be, és közvetítőanyagok útján értesítést küldenek a vé­konybélbe, hogy hamarosan fehérjék érkeznek.

így már az is világos, miért könnyíti meg a fehérjében gazdag ételek emésztését a C-vitamin (például a halakra csepegtetett citromlé): a savas folyadék részben átveszi a gyomorsav munkáját.

Az így megemésztett étel a tartályként szolgáló gyomorból szabályos időközönként kisebb adagokban a vékonybélbe továbbítódik, ahol a has­nyálmirigy által termelt „hasnyál” felhígítja és semlegesíti a gyomorsavat.

Esszenciális aminosavak

Sovány vörös húsok, például marhavese-pecsenye, sertéskaraj vagy bárányérme fogyasztása esetén valamennyi esszenciális aminosavhoz egyszerre jut hozzá a szervezet. A vegetáriánusoknak nagyobb figyelmet kell fordítaniuk az alapvető fontosságú aminosavak bevitelére: izoleucint és leucint tartalmaznak például az olajos magvak és az avokádó, lizint a szója, metionint a torma és a fokhagyma, fenil-alanint az alma, treonint a zöld levélzöldségek, triptofánt és valint a paradicsom és a spenót.

Két – szintén a hasnyálmirigyből származó – enzim, a tripszin és a kimotripszin tovább darabolja a láncokat, egészen addig, amíg legkisebb építőköveikre, aminosavakra nem bomlanak. Ezek a bélből felszívódnak, majd a véráramba kerülnek. Ez az egész folyamat mintegy három-négy órán át tart – növényi fehérjék esetében valamivel hosszabb ideig, mint állati fehérjék emésztésekor.

A következő – egyelőre utolsó – állomás a máj. Itt a gyomorban és a bélben történő szétbontással ellentétes irányú folyamat veszi kezdetét: az amino­savak testfehérjékké épülnek fel. A májban képződik tehát a vérplazmafehérje 90 százaléka.

Egyes aminosavakból a máj más nitro­géntartalmú vegyületeket is képez, neve­zetesen purinokat, amelyek a nuklein­savak alkotóelemei. A máj szükség esetén bizonyos aminosavakból szőlő­cukrot is képes előállítani. Az újonnan létrejövő anyagok aztán a véráram útján jutnak el oda, ahol szükség van rájuk.

Az aminosavak egy része nem épül be a fehérjékbe, hanem elraktározódik, elsősorban az izmokban, ahol rendelkezésre áll, ha hirtelen igény mutatkozna rá. Erre például hirtelen erőkifejtés vagy váratlan veszélyhelyzet esetén lehet szükség. Noha a szervezet teljes fehérjetartalmához viszonyítva ez kis mennyiség (körülbelül 150 gramm), óriási előnye, hogy – a táplálékkal felvett fehérjékkel szemben – nem kell lebontani, vagyis azonnal hozzáférhető.

Fehérjeláncok 3D-ben

Az emberi szervezetben a legtöbb fehérje 100-500 különböző amino­savból áll. Ahhoz, hogy biológiai feladataikat megfelelően elláthassák – például építőanyagul szolgálhassanak, segíthessék a védekezést, vagy hírvivőként működhessenek -, nemcsak az aminosavak sorrendje fontos, hanem a láncok térbeli elrendeződése is. Nem mindegy például, hogy csigavonalban egymásba csavarodnak vagy hegyeket és völgyeket képeznek.

[caption id="attachment_14545" align="aligncenter" width="700"]Fehérje lánc 3D-ben Fehérje lánc 3D-ben[/caption] Az egymást követő aminosavak kétdimenziós láncából kialakuló háromdimenziós szerkezet leginkább pamutgombolyaghoz hasonlítható. Ha a „gombolyag” felbomlik, a fehérje nem képes többé betölteni a szerepét. Ez történik például hevítés során. Jól nyomon követhető a folyamat, ha egy tojást beleütünk forrásban lévő vízbe: ilyenkor a fehérje kicsapó­dik. Ezt a jelenséget használják ki fertőtlenítés és sterilizálás során is, hi­szen a baktériumokban és vírusokban lévő fehérje hő hatására lebomlik.

Az emberi testfehérje már 40-42 Celsius-fokon bomlásnak indulhat. Ez az oka annak, hogy a magas lázat csillapítani kell. Ugyanezért nem szabad a gyapjúneműt – ami nem más, mint állati szőr, azaz fehérje -forró vízben mosni. A hő denaturálja a fehérjét, egyszerűbben kifejezve: a pulóver filces és szúrós lesz.

A fehérjék sorsa

A májban nem csupán állandó fehérjetermelés folyik, hanem -bontás is. Ha eközben esetleg több aminosav keletkezik, mint amennyire az adott pil­lanatban a fehérjeszintézishez vagy más vegyületek előállításához feltétle­nül szükség van, meg kell szabadulni a feleslegtől. Ez úgy lehetséges, ha a felesleges mennyiség karbamid formájában távozik a szervezetből. Az úgynevezett karbamidciklus során a máj gondoskodik arról, hogy az aminosavak nitrogéntartalma karbamid alakjában a vizelettel kiválasztódjék, és eltávozzon a szervezetből.

A fehérje-anyagcsere utolsó állomásának ismeretében immáron az is érthető, miért következik be májbetegségek esetén ammóniamérgezés. A beteg májsejtek nem képesek megfelelő mennyiségű karbamidot ter­melni, ezért az aminosavakból felszabaduló nitrogén ammónia formájában a vérkeringésbe kerül, és megmérgezi a szervezetet.

Vigyázat: Az ammóniamérgezés­nek súlyos következményei lehetnek.

Jóból is megárt a sok?

Mi történik akkor, ha a szervezet több fehérjéhez jut, mint amennyire a testfehérje építéséhez, a szőlőcukor előállításához vagy a raktárak feltölté­séhez szüksége van? Nos, a kutatók szerint egészséges emberek esetén a túlzott bevitel nem tekint­hető károsnak. Mellesleg ez manapság nem is olyan ritka jelenség: Magyarországon például naponta testtömeg-kilogrammonként körülbelül 1,4 gramm fehérjét fogyaszt a lakosság, ami lényegesen több a szükséges mennyi­ségnél. Mindenesetre nem árt, ha a vese segítséget kap a képződő karbamid meg­felelő mértékű kiürítéséhez. Ez mindenekelőtt bőséges folyadékpótlást jelent. Érdemes betartani az alap­szabályt, amely szerint 100 gramm fehérjét 700 milliliter folyadékkal szükséges „leöb­líteni”.

Bizonyos vese- és májbetegségekben szenvedők a megengedettnél ne fogyasszanak több fehérjét, nehogy a karbamid termelése és kiürítése túlsá­gosan megterhelje szervezetüket.

Katalizátorenzimek

Az enzimek nagyrészt vagy teljes egészében fehérjékből állnak. Biokatalizátoroknak is nevezzük őket, mert – akárcsak a kémiai katalizáto­rok – elősegítik egyes reakciók lezajlását melyek nélkülük egyáltalán nem vagy csak nagyon lassan mennének végbe. Amiláz nélkül például nem tudna lebomlani a táplálékkal bevitt keményítő. Az enzimek maguk nem vesznek részt a reakcióban, ezért változatlan formában újra és újra felhasználhatók. Ezt akár tökéletes újrahasznosításnak is hívhatjuk.

Lóránt Szentgyörgyváry

Szerző: Szentgyörgyváry Lóránt

Szakmai gyakorlatok és tanulmányok:  Életmód-tanácsadás, kiropraktika és reflexológia. Minden érdekel ami az egészséggel vagy annak megőrzésével kapcsolatos. Az oldalon rendszeresen publikálom a saját cikkeimet.