Bílkovina

Bílkovina, odborně nazývaná také protein (z řeckého próteios, což znamená „prvotní“ nebo „hlavní“), je vysokomolekulární přírodní látka složená z řetězců aminokyselin. Tyto řetězce, známé jako polypeptidy, jsou tvořeny aminokyselinami spojenými peptidovými vazbami. Bílkoviny jsou naprosto zásadní pro všechny známé formy života a plní v organismech obrovské množství funkcí, od stavebních až po katalytické. Představují základní stavební kameny buněk, tkání a orgánů.

📜 Historie

První zmínky o bílkovinách jako o samostatné třídě biologických molekul pocházejí z 18. století od Antoina Fourcroye a dalších vědců, kteří zkoumali látky jako albumin, fibrin a gluten. Název "protein" navrhl Jöns Jacob Berzelius v roce 1838 pro komplexní organické sloučeniny obsahující dusík, které Gerardus Johannes Mulder identifikoval jako klíčové pro život. První kompletní sekvenování bílkoviny (inzulin) provedl Frederick Sanger v roce 1953, za což obdržel Nobelovu cenu. Tento objev otevřel dveře k pochopení vztahu mezi strukturou a funkcí bílkovin.

🏗️ Struktura bílkovin

Struktura bílkovin je klíčová pro jejich funkci a dělí se do čtyř základních úrovní.

• Primární struktura: Je dána přesným pořadím (sekvencí) aminokyselin v polypeptidovém řetězci. Toto pořadí je zakódováno v genetické informaci v DNA.
• Sekundární struktura: Popisuje lokální prostorové uspořádání polypeptidového řetězce. Stabilizují ji vodíkové můstky. Mezi nejběžnější typy patří alfa-helix (pravotočivá šroubovice) a beta-skládaný list.
• Terciární struktura: Představuje celkové trojrozměrné uspořádání celého polypeptidového řetězce v prostoru. Je stabilizována různými typy interakcí, jako jsou disulfidické můstky, iontové vazby a van der Waalsovy síly.
• Kvartérní struktura: Vyskytuje se u bílkovin složených z více než jednoho polypeptidového řetězce (podjednotky). Popisuje způsob, jakým se tyto podjednotky vzájemně spojují a organizují. Příkladem je hemoglobin.

Denaturace

Denaturace je proces, při kterém bílkovina ztrácí svou sekundární, terciární a případně kvartérní strukturu, což vede ke ztrátě její biologické funkce. Primární struktura (pořadí aminokyselin) však zůstává zachována. Denaturaci mohou způsobit různé faktory, jako je vysoká teplota, extrémní pH, přítomnost solí těžkých kovů nebo organických rozpouštědel. Tento proces je většinou nevratný (ireverzibilní), jako například při vaření vejce.

⚙️ Funkce bílkovin

Bílkoviny jsou nepostradatelné pro správné fungování organismu a plní širokou škálu životně důležitých funkcí.

• Stavební (strukturální) funkce: Jsou základním materiálem pro stavbu a obnovu tělesných tkání. Patří sem například kolagen (v pojivových tkáních), elastin a keratin (v kůži, vlasech a nehtech).
• Katalytická funkce: Jako enzymy urychlují biochemické reakce v těle, například při trávení nebo metabolismu.
• Transportní a skladovací funkce: Zajišťují přenos a uchovávání látek. Například hemoglobin transportuje kyslík v krvi, transferin přenáší železo a ferritin ho skladuje.
• Pohybová (kontraktilní) funkce: Umožňují pohyb. Aktin a myosin jsou klíčové bílkoviny pro svalovou kontrakci.
• Obranná (imunitní) funkce: Chrání organismus před cizorodými látkami a patogeny. Protilátky (imunoglobuliny) jsou bílkoviny, které identifikují a neutralizují viry a bakterie.
• Regulační a řídící funkce: Jako hormony (např. inzulin) a receptory se podílejí na regulaci a koordinaci tělesných procesů.
• Energetická funkce: V případě nouze, při nedostatku sacharidů a tuků, mohou sloužit jako zdroj energie (1 gram bílkoviny poskytuje přibližně 17 kJ neboli 4 kcal).

🧬 Syntéza bílkovin (Proteosyntéza)

Syntéza bílkovin je proces, při kterém buňky vytvářejí bílkoviny. Je to klíčový proces pro život, řízený genetickou informací uloženou v DNA. Skládá se ze dvou hlavních kroků:

1. Transkripce: Probíhá v buněčném jádře. Část molekuly DNA (gen) je přepsána do molekuly mediátorové RNA (mRNA).
2. Translace: Probíhá v cytoplazmě na ribozomech. Informace z mRNA je "překládána" do sekvence aminokyselin. Molekuly transferové RNA (tRNA) přinášejí odpovídající aminokyseliny na ribozom, kde jsou spojovány do polypeptidového řetězce.

🍽️ Bílkoviny ve výživě

Bílkoviny jsou jednou ze tří základních makroživin (společně se sacharidy a tuky). Lidské tělo si je nedokáže ukládat do zásoby, proto je nutný jejich pravidelný přísun potravou. Z hlediska výživy se bílkoviny dělí na:

• Plnohodnotné bílkoviny: Obsahují všechny esenciální aminokyseliny v optimálním poměru. Nacházejí se především v živočišných zdrojích.
• Neplnohodnotné bílkoviny: Některé esenciální aminokyseliny jim chybí nebo je obsahují v omezeném množství. Jsou typické pro většinu rostlinných zdrojů.

Zdroje bílkovin

Kvalitní zdroje bílkovin jsou klíčové pro vyváženou stravu.

• Živočišné zdroje: Maso (kuřecí, krůtí, hovězí), ryby (losos, tuňák), vejce, mléko a mléčné výrobky (tvaroh, sýry, řecký jogurt). Tyto zdroje jsou považovány za kompletní, protože obsahují všechny esenciální aminokyseliny.
• Rostlinné zdroje: Luštěniny (čočka, fazole, cizrna, hrách), sója (tofu, tempeh), obiloviny (quinoa, ovesné vločky), ořechy a semínka. Pro zajištění kompletního spektra aminokyselin je důležité různé rostlinné zdroje kombinovat (např. luštěniny s obilovinami).

Doporučený denní příjem

Doporučený denní příjem bílkovin se liší v závislosti na věku, pohlaví, hmotnosti, zdravotním stavu a úrovni fyzické aktivity.

• Pro dospělého člověka se sedavým zaměstnáním se doporučuje přibližně 0,8 g bílkovin na kilogram tělesné hmotnosti.
• U sportovců, zejména silových, se potřeba zvyšuje na 1,4–2,2 g/kg.
• Zvýšený příjem je doporučován také během růstu, těhotenství, kojení, v nemoci nebo při rekonvalescenci.

Horní hranice bezpečného příjmu byla stanovena na 2 gramy na kilogram tělesné hmotnosti denně.

🩺 Zdravotní aspekty

Nedostatek bílkovin

Nedostatek bílkovin (protein-energetická malnutrice) je vážný zdravotní problém, zejména v rozvojových zemích. Může vést k poruchám růstu a vývoje u dětí, úbytku svalové hmoty, oslabení imunitního systému, otokům, špatnému hojení ran a celkové únavě. Ohroženými skupinami ve vyspělých zemích jsou senioři, chronicky nemocní pacienti, alkoholici nebo lidé s poruchami příjmu potravy.

Nadbytek bílkovin

Dlouhodobě nadměrný příjem bílkovin, zejména z doplňků stravy, může zatěžovat játra a ledviny, které se podílejí na odstraňování odpadních produktů jejich metabolismu (např. močovina). Může také vést ke zvýšenému vylučování vápníku a potenciálně k řídnutí kostí, pokud není strava bohatá i na minerály.

🤔 Pro laiky: Bílkovina jako stavebnice LEGO

Představte si bílkovinu jako složitou stavbu z kostiček LEGO. Každá jednotlivá kostička je jedna aminokyselina. V přírodě máme 20 základních druhů těchto "stavebních kostek".

• Primární struktura je jako návod, který přesně říká, jakou barvu kostičky máte vzít a jak je za sebe poskládat do dlouhého hada. Tento návod je zapsaný ve vaší DNA.
• Sekundární struktura je, když se tento dlouhý had začne sám od sebe kroutit do spirály (jako telefonní kabel) nebo skládat do harmoniky.
• Terciární struktura je, když se celá tato spirálovitá a poskládaná šňůra zamotá do specifického 3D klubíčka – třeba do tvaru koule nebo vlákna. Každá bílkovina má svůj unikátní tvar, který je klíčový pro její funkci.
• Kvartérní struktura nastává, když se několik takových hotových klubíček spojí dohromady a vytvoří ještě větší a složitější stavbu.

Stejně jako stavba z LEGA může být auto, dům nebo vesmírná loď, tak i bílkoviny mohou být různé věci: stavební materiál pro vaše svaly (kolagen), nůžky, které štěpí jídlo (enzymy), nebo náklaďáky, které vozí kyslík po těle (hemoglobin).

Když uvaříte vajíčko, teplem tuto složitou stavbu "rozbijete" – klubíčko se rozmotá a ztratí svůj tvar. Tomu se říká denaturace. Pořadí kostiček (aminokyselin) sice zůstane stejné, ale protože už to nemá ten správný tvar, přestane to fungovat jako původní bílkovina.

Zdroje

Wikipedie: Bílkovina WikiSkripta: Bílkoviny Národní zdravotnický informační portál: Bílkoviny (proteiny) a aminokyseliny Společnost pro výživu: Současný pohled na význam bílkovin ve zdravé výživě GymBeam Blog: Bílkoviny: Funkce v těle, optimální příjem, zdroje Aktin.cz: Bílkoviny: základní makroživina potřebná nejen pro růst svalů Wikipedie: Denaturace Wikipedie: Proteosyntéza Doučuji.eu: Syntéza bílkovin KetoFit: Jídla bohatá na bílkoviny Alza.cz: Bílkoviny a hubnutí hyve.cz: Doporučený denní příjem bílkovin ```