"Aminokyselinové zákony"
V průběhu biochemického výzkumu aminokyselin bylo formulováno několik zákonitostí, které vznikají při různě nevyváženém příjmu aminokyselin. V praxi jsou nejvýznamnější dva, a to je Rubnerův a Wolfův.
Zatímco Rubnerův zákon poukazuje na to, jaký vliv má nejméně zastoupená esenciální aminokyselina, tak Wolfův zákon naopak řeší následky esenciální aminokyseliny ve velkém nadbytku.
a) Rubnerův zákon limitující aminokyseliny
Esenciální aminokyselina, která je obsažena v nejnižším množství určuje celkové využití proteinu. Často se schématicky znázorňuje jako nádoba s více stěnami, kde nejnižší stěna určuje celkovou kapacitu nádrže. Také je vysvětlován jako schopnost sestavit řetězce z určitého počtu přesně stanovených různých článků, kde chybějící články omezí počet hotových řetězců. V praxi podle oficiálních údajů je využitelnost bílkovin kolem 50% právě kvůli nevyváženosti zastoupených aminokyselin. Pokud se však receptura spočítá s ohledem na obsah aminokyselin v proteinech krmiva a případně se ještě chybějící aminokyseliny doplní (nejčastěji chybí lysin), může využitelnost aminokyselin činit kolem 90 – 100%, čili využitelnost je prakticky dvojnásobná. Potom může být úměrně i snížen obsah bílkovin v krmivu a nahrazen spíše energetickými substráty nebo surovinami s vysokým obsahem jiných biologicky aktivních látek.
Při nevyváženém příjmu aminokyselin vzniká takzvaná aminokyselinová dysbalance v potravě, která může způsobit zdravotní problémy až úhyn. Nejrychleji aminokyselinová dysbalance vznikne u mladých zvířat, která jsou krmena nevyváženou směsí a nemohou živiny volně získávat jinde, neboli jsou v uzavřeném živinovém systému.
mg+:6909]
b) Wolfův zákon nadbytku esenciální aminokyseliny
Esenciální aminokyselina ve velkém nadbytku více než čtyřnásobném porušuje metabolismus ostatních aminokyselin. Zesiluje projev limitující aminokyseliny, inhibuje se metabolismus jiných aminokyselin a tyto metabolické systémy si navzájem konkurují. Bohužel některá přírodní krmiva jsou natolik nevyvážená, že tento stav při opakovaném výhradním krmení tímto jedním krmivem může nastat, a je přisuzován infekci nebo jiným vlivům. Toto riziko se dá odstranit kombinací vhodných přírodních krmiv nebo bioenkapsulací.
Význam jednotlivých aminokyselin
a) Esenciální, neboli nepostradatelné aminokyseliny:
- isoleucin
- leucin
- lysin
- methionin
- phenylalanin
- threonin
- tryptofan
- valin
b) Poloesenciální aminokyseliny:
- arginin
- histidin
c) Aminokyseliny asistující, "nahrazující" esenciální aminokyseliny:
- cystein
- thyrosin
d) Ostatní aminokyseliny postradatelné:
- Alanin
- Asparagová kyselina
- Asparagin
- Glutamová kyselina
- Glutamin
- Glycin
- Prolin
- Serin
Klíčový problém metabolismu aminokyselin z hlediska řízené výživy
Aminokyseliny se v první řadě účastní metabolismu jako stavební látky zejména bílkovin, ale při jejich nadbytku (obvykle kolem 50 % u nevyvážených proteinů) se jich organismus musí nějak zbavit. Dokáže je skladovat 5 – 12 hodin, ale pokud je mezitím nevyužije, tak je musí zlikvidovat. Jejich prosté vyloučení by bylo málo výhodné, a proto se přeměňují na energeticky využitelné složky, metabolické palivo. Tato přeměna aminokyselin probíhá ve třech krocích:
1) Deaminace, neboli odstranění aminoskupiny. Aminoskupina se přemění na amoniak.
2) Amoniak se vyloučí (hlavně žábrami), nebo přemění přímo na močovinu nebo se váže na kyselinu asparagovou a následně se přemění na močovinu (a vyloučí ledvinami). Tomu se říká
močovinový cyklus (dříve také
ornithinový podle aminokyseliny ornithinu, která vzniká v jeho průběhu).
3) Zbudou bezdusíkaté kostry aminokyselin, kterým se říká alfa-oxokyseliny, a ty se již použijí jako palivo.
Za určitých okolností, zejména při nadměrném přívodu bílkovin může nadbytečně tvořený amoniak nebo alfa-oxokyseliny poškozovat organismus.
mg+:6910]
Které aminokyseliny lze považovat ve výživě ryb za významné?
Primárně významné, prakticky nepostradatelné tedy jsou:
- Arginin
- Histidin
- Methionin
- Cystein
- Valin
- Leucin
- Isoleucin
- Phenylalanin
- Thyrosin
- Lysin
- Threonin
- Tryptofan
Tyto aminokyseliny je nutno kontrolovat v případě tvorby receptur takzvané biochemicky definované výživy, kde je snaha docílit co nejvyšší využitelnost proteinu.
Význam glutamové kyseliny a asparagové kyseliny
Tyto aminokyseliny mají hlavní vliv jako vychytávače amoniaku a následně zdroje amoniaku nebo aminových skupin pro tvorbu postradatelných aminokyselin nebo pro odstraňování amoniaku z organismu a tvorbu močoviny. V souvislosti s těmito aminokyselinami se můžete setkat s třemi variantami jejich názvů, přesněji metabolických forem:
Glutamová kyselina – glutamát – glutamin.
Asparagová kyselina – aspartát – asparagin.
Základní složky jsou kyselina glutamová a kyselina asparagová. Pokud jsou při pH vyšším než 3, což je v uvnitř organismu normální, tak jsou negativně nabity a potom se jim říká v tomto ionizovaném stavu glutamát nebo aspartát. Pokud na sebe navážou aminoskupinu, říká se jim glutamin nebo asparagin.
Glutamová kyselina - glutamin je významnou stavební aminokyselinou ve stěnách sliznic. Glutamin se více spotřebuje i při stresu a zvýšené zátěži. Jeho nedostatek potom způsobuje horší odolnost vůči infekčním chorobám. Kyselina glutamová podporuje přenos draslíku z krve do mozku a podporuje mozkovou činnost.
Kyselina asparagová podporuje společně s glutaminem činnost mozku.
Obě aminokyseliny také představují významný (glukogenní) zdroj energie pro svaly v případě, že se vyčerpá zásoba disponibilního glykogenu (přibližně třetina z celkového množství).
mg+:6911]
Praktický význam poloesenciálních aminokyselin
Histidin je mezi těmito aminokyselinami považován za významnější, někteří významní biochemici jej dokonce považují za esenciální. U ryb má vliv na stavbu buněk a tvorbu červeného krevního barviva, nedostatek zpomaluje růst a zhoršuje rozmnožovací funkce.
Arginin je považován za méně množstevně problematickou poloesenciální aminokyselinu, ale nedostatek zpomaluje růst. Organismus může arginin tvořit v takzvaném močovinovém cyklu, ale produkce nestačí pro rychlejší růst organismu a kromě toho takto vytvořený se opět následně v močovinovém cyklu odbourává jako aminokyselina pomáhající likvidovat nadbytečně přijaté ostatní aminokyseliny nebo jejich metabolity. Je to tedy klíčová aminokyselina v odstraňování přebytečných aminokyselin a dusíkatých katabolitů vznikajících při svalové činnosti a podobně. Arginin je významnou aminokyselinou ve vazivové tkáni (šlachy, klouby, svaly), ve srovnání s jinými aminokyselinami je zde relativně nejvíce zastoupen.
Arginin je aminokyselinou hrající hlavní roli
v návaznosti močovinového cyklu (odbourávání dusíkatých katabolitů) na
citrátový cyklus (tvorba energie),
jako společná látka argininosukcinát, což v důsledku znamená tvorbu energie právě z dusíkatých katabolitů a zároveň také podporu spalování tuku jako zdroje energie. Zejména u ryb je činnost močovinového a citrátového cyklu dobře vyvinuta.
Arginin je zdrojem oxidu dusnatého, který v organismu reguluje prokrvení tkání.
POZOR NA ANTAGONISMUS ARGININU A LYSINU!
Arginin je antagonista (protipůsobící) lysinu. Význam lysinu ve výživě je velký, je to nejvíce chybějící aminokyselina v krmivech. Pokud by se do krmiv doplňoval čistý arginin, situaci ještě zhoršuje. Pokud se přidává arginin, měl by se přidávat také lysin. Přidávání čistého argininu do krmiva je tedy poněkud problematické, nehledě na to, že volný arginin může zhoršit průběh případné probíhající virové infekce.
Praktický význam "doplňujících" (asistujících) aminokyselin
Cystein ovlivňuje kvalitu kůže a šupin. Je aminokyselinou, která podobně jako arginin ovlivňuje prokrvení tkání, ale nikoliv jako zdroj oxidu dusnatého, ale jako zdroj sulfanu, který má podobné účinky. Cystein se v organismu metabolizuje na taurin (kyselinu 2-aminoetansulfonovou). Taurin je velmi významný jako biochemický substrát (je nejvíce zastoupen v buněčné tekutině). V současné době se doporučuje taurin doplňovat do směsí živin, a to jak významný biochemický činitel, tak i látku snižující potřebu sirných aminokyselin.
mg+:6912]
Tyrosin je v organismu využíván pro tvorbu hormonů nadledvin a tvorbu dopaminu (přenos svalových vzruchů) a tvorbu barviva melaninu (černé, hnědé nebo modré zbarvení šupin). Je komerčně používán jako aminokyselina podporující činnost mozku. Někdy se používá i jako doplňková volná aminokyselina pro podporu činnosti štítné žlázy jako výchozí látka pro tvorbu tyroxinu.