Allt om protein

Vad är protein?

Protein är en viktig makronutrient som, liksom kolhydrater och fetter, är uppbyggda av små repeterande enheter. Men istället för sockerarter som bygger kolhydrater och fettsyror om bygger fetter så byggs proteiner upp av aminosyror.

Aminosyror

Proteiner innehåller (precis liksom kolhydrater) kol, väte, och syre. Men till skillnad från kolhydrater (och lipider) innehåller proteiner också kväve.

En aminosyra innehåller en aminogrupp och en karboxylsyragrupp.

Den enda strukturella skillnaden i de 20 aminosyrorna är sidan som representeras av R nedan.

Peptidbindningar

Enskilda aminosyror binds ihop genom en dehydratiseringsreaktion (-H2O ) och bildar en dipeptid (2 aminosyror). Denna bindning mellan aminosyror kallas en peptidbindning.

Aminosyror kan också bilda tripeptider (tre aminosyror), oligopeptider (3-10 aminosyror) och polypeptider (10 eller flera aminosyror).

Proteinsyntes

Proteinsyntes är en ganska komplex process. Det är inte så enkelt som att sätta ihop aminosyror och bilda en polypeptid.

DNA innehåller den genetiska koden. Det är en mall för att skapa mRNA i en process som kallas transkription. MRNA flyttar sedan ut ur kärnan och in i cytoplasman där den fungerar som en mall för översättningen. Där sätter tRNA in enskilda aminosyror som är sammanbundna för att bilda en polypeptid.

Ribosomer är proteiner som står för översättningen. Efter översättningen kan polypeptiden vikas eller få sin struktur förstärkt.

Proteinstrukturer

Det finns fyra nivåer av proteinstrukturer. Hemoglobin är till exempel ett protein med kvartär struktur.

Den primära strukturen är den linjära polypeptidkedjan.

Den sekundära strukturen inträffar när vätebindning mellan aminosyror i samma polypeptidkedja orsakar betaveckade ark och alfahelixar.

Den tertiära strukturen uppstår som ett resultat av en attraktion mellan olika aminosyror i polypeptidkedjan och interaktioner mellan de olika sekundära strukturerna.

I det slutliga kvartära strukturen är flera polypeptidkedjor sammanbundna för att bilda en större molekyl.

Vad har strukturen för betydelse?

Det är formen på proteinet som ger den dess egenskaper och specifika funktion. Varje protein har nämligen en funktion att fylla, som att de skall reagera med andra ämnen. Om ett protein inte får den form som den skall ha för sin uppgift, kommer kanske reaktionen med andra ämnen inte att ske på rätt sätt.

Om till exempel två proteiner har samma primärstruktur, men deras sekundär- och tertiärstrukturer är olika, då kan de få olika egenskaper. Även om varje protein teoretiskt kan ha flera än en form, ses enbart en som dess ”riktiga” form, det vill säga den form som ger proteinets dess önskade egenskap.

Många problem kan uppstå av felaktiga proteinstrukturer. Utbytet av en hydrofobisk aminosyra till en hydrofil aminosyra i betakedjan av hemoglobin ger i sickle cell-anemi. Ett annat exempel på felvikta proteiner är prioner som kan ge galna ko-sjukan och Creutzfeldt–Jakobs sjukdom hos människor.

Proteinernas funktioner

Vi har omkring 100 000 olika proteiner i kroppen som motsvarar 10-15% av vår kroppsvikt.

Det sker en kontinuerlig uppbyggnad och nedbrytning av proteinerna i kroppen.

Enzymer

De flesta enzymer är proteiner. Ett enzym katalyserar (ökar hastigheten) på en kemisk reaktion.

Den viktigaste aspekten av ett enzym är dess aktivitetsplats. Slutprodukterna från denna reaktion frigörs och enzymet återgår till dess ursprungliga form. Det är sedan redo att katalysera ytterligare reaktion.

Enzymets namn slutar ofta på -as, och de är ofta uppkallade efter det substrat som det påverkar till dess ursprungliga form.

Hormoner

Många hormoner är proteiner, såsom insulin. Ett hormon är en förening som produceras i en vävnad, släpps ut i kroppen och har sedan en effekt på ett annat organ.

De flesta hormoner produceras av endokrina organ.

Neurotransmittorer

Proteiner kan också fungera som neurotransmittorer. Energi Proteiner kan användas som bränsle genom att bilda glukos genom glukoneogenes.

Transportproteiner

Transportproteiner flyttar molekyler genom cirkulation eller över cellmembran. Ett exempel är hemoglobin som trans- porterar syre genom kroppen.

Motorproteiner

Ett motorprotein är ett protein som kan röra sig över en yta. Motorproteinet myosin bygger tillsammans med aktin upp våra muskler och gör att dessa kan dras samman. Dynein förflyttar kromosomerna under celldelningen och flyttar också cellens organeller. Dynein finns även i cellens cilier och flageller och gör att dessa kan röra på sig. Det är därmed avgörande för exempelvis spermiernas rörlighet.

Vätskebalans

Proteiner hjälper till att upprätthålla balansen mellan vätskor i plasma och interstitiell vätska.

Syra-basbalans

Proteiner tjänar som buffertar, vilket innebär att de hjälper till att förhindra kroppens pH från att bli för högt eller för lågt.

Immunförsvar

Antikroppar är proteiner som känner igen antigener (främmande ämnen som genererar antikroppar eller skapar ett inflammatoriskt svar) och binder till och inaktiverar dem. Antikroppar är viktiga i vår förmåga att avvärja sjukdom.

Aminosyror

Det finns 20 aminosyror som kroppen behöver för att syntetisera proteiner. Dessa aminosyror kan klassificeras som essentiella, semiessentiella och icke-essentiella. Aminosyrorna används främst som byggstenar till proteiner, men de har även andra uppgifter.

Att en aminosyra är essentiell innebär att vi måste få den i oss via kosten. Flera aminosyror kan vi tillverka i kroppen om vi får rätt råvaror och de inre organen, framför allt levern, fungerar som den ska.

När man namnger aminosyror använder man ofta prefixet L-, t ex L-glutamin, där L står för att aminosyran är vänstervriden. I naturen är aminosyrorna alltid vänstervridna.

Motsatsen är D, högervriden, vilket då är en syntetisk aminosyra. Ibland förekommer blandningar, t ex DL-fenylalanin.

I nästa inlägg går jag mer in på de olika aminosyrorna och deras funktioner.

Proteinkvalitet

Proteiner kan klassificeras som antingen fullvärdiga eller icke fullvärdiga. Fullvärdiga proteiner ger tillräckliga mängder av alla nio essentiella aminosyror. Animaliska proteiner, såsom kött, fisk, mjölk och ägg är bra exempel på fullväriga proteiner. icke fullvärdiga proteiner innehåller inte tillräckliga mängder av en eller flera av de essentiella aminosyrorna.

Om ett protein till exempel inte ger tillräckligt av den essentiella aminosyran leucin anses det som icke fullvärdigt. Leucin kan kallas för den begränsande aminosyran, eftersom det inte finns tillräckligt av det för proteinet att vara fullständig.

De flesta vegetabilier innehåller icke fullvärdiga proteiner, med undantag av till exempel soja. Tabellen nedan visar de begränsande aminosyrorna i vissa vegetabilier.

Livsmedel	Begränsande aminosyra/or
Bönor och de flesta Baljväxter	Metionin, tryptofan
Nötter och frön	Metionin, lysin
Korn	Lysin
Grönsaker	Metionin, lysin

Kompletterande Proteiner

Även om de flesta vegetabilier inte innehåller fullvärdigt protein, betyder det inte att de är olämpliga som proteinkällor.

Det är möjligt att kombinera livsmedel som innehåller olika icke fullvärdiga proteiner med olika begränsande aminosyror för att få tillräckliga mängder av de essentiella aminosyrorna. Dessa proteiner kallas komplementära proteiner, eftersom de ger den eller de aminosyror som saknas i det andra proteinet.

Ett exempel på komplementära proteiner är om man serverar röda bönor och ris.

Mått på proteinkvalitet

För att bedöma vilken proteinkvalitet ett visst livsmedel har kan man använda sig av någon av nedanstående metoder.

Biologiskt värde (BV)

Antal gram kväve/antal gram kväve som absorberas) x 100.

Protein Efficiency Ratio (PER)

Gram man tar upp/gram som förbrukas. Denna metod utförs vanligen i växande råttor.

Kemiskt index (AAS)

Testar livsmedlets begränsande essentiella aminosyra (mg/g protein)/behov av samma essentiella aminosyra (mg/g protein).

Protein Digestibility Corrected Amino Acid (PDCAAS)

(Aminosyra Score) x smältbarhet.

Detta är den mest använda metoden och föredras av livsmedels- och jordbruksorganisation och Världshälsoorganisationen (WHO).

För att ta reda på ett livsmedels proteinkvalitet kan man gå in på webbsidan Nutritiondata.com. Där finns bland annat information om proteinkvalitet.

Hur mycket protein behöver musklerna?

Människans skelettmuskulatur, som i genomsnitt utgör närmare 45% av vår kroppsvikt, innehåller kring 20% protein. Muskelproteinerna väger därmed cirka 6 kg hos en 70-kilos man, varav drygt hälften utgörs av de kontraktila elementen (aktin och myosin). Närmare 2% av muskelproteinerna omsätts dagligen, vilken ger proteinerna en halveringstid på 35-47 dagar.

Det teoretiska behovet av protein är 0,8 gram protein per kilo kroppsvikt per dag (g/kg) + en mindre mängd för uppbyggnad av ny vävnad. Det rekommenderade proteinintaget är dock 10-15 energiprocent, vilket ofta motsvaras av cirka 1,4 g/kg hos idrottaren.

Normalkosten i Sverige innehåller cirka 14E% protein, vilket torde täcka proteinbehovet hos majoriteten av kraftidrottare för att nå kvävebalans. Vid negativ energibalans och ett obalanserat kostintag kan eventuellt proteinbrist uppstå

Det är forfarande oklart om ett än högre proteinintag kan ge några fördelar hos idrottare. En del studier har visat på ”förbättrad” kroppssammansättning, men i princip ingen studie har visat på signifikant förbättrad prestationsförmåga.

Det är fortfarande oklart huruvida ett högt proteinintag är farligt för hälsan, men ett proteinintag på upptill 2,0-2,5 g/kg tycks inte vara farligt för njurfriska personer. (Ingen kan antas vara njurfrisk innan detta är undersökt av läkare.)

Indirekta bevis tyder på att en ”superkompensation” av protein i muskulaturen kan ske efter träning.

Diskrepansen mellan forskare/ myndigheter och kraftsportare i synen på proteinintaget beror sannolikt på olika definitioner på ordet ”proteinbehov”.

Källor:

Studiematerial Nordiskt Näringscenter
Åkerfeldt Torbjörn, Proteinbehovet vid styrketräning

Vad är protein?