PROTEİNLER Mehmet PENSE S.Ü. BESYO

Proteinler Proteinler besinler arasında sadece enerji verme potansiyelleri ile değil ayrıca vücudun ve vücudu oluşturan elementlerin yapısına girmesi açısından son derece önemlidir. Bu özellik proteinlerin, yağ ve karbonhidratlardan daha önemli olmasına neden olmaktadır. Yunancada proteios kelimesinden türemiş olup, öncelikli öneme sahip manasındadır.

Proteinler Bu sözcüğün Latincedeki karşılığı “Yaşayan varlıklar için elzem öğe” şeklindedir. Vücudun en küçük parçası olan hücrenin, metabolik tepkimelerini katalize eden enzimlerin yapısı proteindir. Büyüme, hücrelerin çoğalması demek olduğuna göre protein büyüme için bir elzemdir.

Vücudun bütün hücrelerinin büyük bölümü proteinlerden yapılmıştır ve bu hücreler sürekli olarak değişip yenilenmektedir.

Proteinlerin Yapısı Proteinler yağlar ve CHO lar gibi karbon, hidrojen ve oksijen atomlarından oluşur. Ancak bu yapıyı onlardan ayıran en önemli fark ayrıca nitrojen içeriyor olmalarıdır.

Proteinlerin Yapısı Proteinleri oluşturan en küçük yapı birimleri karbon, hidrojen, oksijen ve de nitrojen atomlarından oluştukları için bu yapı taşlarına ‘nitrojenli’ anlamına gelen ‘amino’ adı verilir. AZOT (NH2)

Proteinlerin Yapısı Bunlar bir kenarlarında da asit karakter veren karboksil (-COOH) grubuna sahip olduklarından, proteinleri oluşturan en küçük yapı birimleri amino asit olarak adlandırılır.

Proteinlerin Yapısı CHO’larda bahsedildiği üzere en küçük yapı birimi glikozdur ve hep aynı olup değişmemektedir. Buna karşılık proteinlerin en küçük yapı birimleri olan amino asitler, karboksil grubunun hemen altında yer alan kenar grubunun farklı olması ile birbirinden farklılık göstermektedir.

Amino Asitler Doğada bulunan 22 aminoasitten 9’u organizmamızda yapılamaz. Mutlaka dışarıdan besin yoluyla alınması gereken bu aminoasitlere “ elzem” aminoasitlerde denir. Proteinin her tipi birbiriyle özel kombinasyon ve sırayla bağlı 20 değişik amino asitten oluşur.

Elzem Amino Asitler Hayvan hücreleri amin (NH2) grubunu sentezlemeye yetenekli değildirler. Ancak bitkiler amin grubunu havanın azotundan sentezleyerek amino asit yapabilmektedirler. Hayvanlar bitkileri yiyerek aldıkları NH2 bileşiklerinden vücutlarında amino asitleri dolayısıyla proteinleri yaparlar.

Elzem Amino Asitler İnsan vücudu amino asitleri yapamadığı gibi, amino asitleri birinden diğerine çevirebilmekte sınırlı bir yeteneğe sahiptir. Bu sebeple bu amino asitlerin besinlerden gerektiği kadar alınması zorunludur. Alınması zorunlu olan ve sayısı 9 olarak belirtilen bu amino asitlere elzem (esansiyel) amino asitler adı verilmektedir.

Elzem Amino Asitler Diyetle alınması gereklidir Vücut “gereksinimi” karşılayamaz. Normal vücut büyümesi-korunması-onarımını destekler Dokuz tanedir: PVT TIM HLL theronine phenylalanine lysine valiene tryptophan isoleucine leucine methinonine *histidine Esansiyel amino asitlerden valin, löysin ve izolöysin enerji temini için kasta kullanılırlar.

Elzem Olmayan Amino Asitler Alanine Arginine Asparagine Aspartic Acid Cystine Glutamic Acid Glutamine Glycine Proline Serine Tyrosine

Canlılarda Protein Oluşumu Bitkide, inorganik azottan oluşan NH2, CO2, H2O’nun birleşmesi ile amino asitler ve onlardan da proteinler yapılır. Hayvanlar, bitkilerden aldıkları proteinleri önce amino asitlere ayırırlar ve sonrada bu amino asitleri birbirine değiştirerek ve birleştirerek kendi dokularının proteinini yaparlar. İnsanlar, proteini bitki ve hayvan dokularını yiyerek alırlar.

AA’lerden Proteinin Oluşumu Amino asitlerin birbiri ile karboksil ve alfa amino gruplarından bir molekül su çıkararak birleşmeleri ile peptitler oluşur. Bu bağa ‘Peptit Bağ’ denir. Peptit zincirinde çeşitli amino asitlerin diziliş sırası o proteinin özelliğini verir.

AA’lerden Proteinin Oluşumu İki aminoasidin birleşmesiyle dipeptid, Üç aminosit birleşince tripeptid, Çok sayıda aminoasit peptid bağlarıyla bağlanınca polipepetid oluşur. Polipeptidler sülfit bağlarıyla da belli yerlerden birbirine bağlanırlar. Çeşitli kimyasal bağların güçlendirdiği polipeptidler proteinleri oluştururlar.

Proteinlerin Vücuttaki Dağılımı

Proteinlerin Kaynakları

Proteinler nereden sağlanır

Protein Sindirimi Ana hedef: Proteinlerin polipeptidlere yıkımı, AA’lere dönüşümü

Protein Sindirimi ve Emilimi Parsiyal protein sindirimi Mide asiti HCl ve pepsin enzimiyle oluşur.--Polipeptid Amino asitler portal vene emilirler ve karaciğere taşınırlar. Buradan genel dolaşıma geçerler. Daha ileri protein sindirimi İ.B pankreasdan salınan enzimlerle oluşur. trypsin, chymotrypsin, carboxypeptidase Proteinler sonuçta barsak hücreleri içinde amino asitlere çevrilir. Çok az miktarda protein Dışkıyla atılır.(%10)

Besin öğelerinin Aktif Transportla emilimi

Protein & N Metabolizması protein alımı GI tract Vücut amino asitleri, proteinler N out (deri, kıl) N idrar N ter =NOUT N fecal =undigested proteins

Protein tükettiğinizde, vücutta ne olur? Mide ve İB’da enzimlerle protein parçalanır Kan ve Vücut Sıvılarında AA Sentez Yıkım Enzimler Hormonlar Vücut Yapıları Antikorlar Deaminasyon (kc’de olur) Üre (böbreklerle atılır) Karbon Residue Nitrojen Yağlar CHO Diyet Proteini

Sıvı-dokulardan vücut prot.yıkılır. (amonyak-ürik asit-creatinin) AMİNO ASİT HAVUZU (%90) Sıvı-dokulardan vücut prot.yıkılır. SENTEZ VÜCUT PROTEİN HAVUZU DİYET ALIMI (100g/gün) 300 g/gün BARSAK DEGREDASYON ENERJİ HAVUZU YAĞ&CHO DEPOLARI KARBON İSKELETİ KREB’S DÖNGÜSÜ De Nova Sentezi Transaminasyon TÜM VÜCUT PROTEİN METABOLİZMASI CO2 + H2O ATP deaminasyon NH3 Alfa-keto asit Vücut yagi ÜRE (amonyak-ürik asit-creatinin) DIŞKI İDRAR DERİ 10g/gün 88g/gün 2g/gün ATIM

Proteinlerin Vücuttaki Temel Görevleri Vücutta enerji sağlamaktadırlar, Kas ve diğer yumuşak dokular ile enzimlerin temel yapı taşıdırlar, Proteinlerin vücuttaki temel görevleri ise; -Büyüme ve gelişimden, -Kasların ve bağlantı dokularının beslenmesinden, -Doku yapımı ve onarımından, -Ana hormonların ve enzimlerin üretimi ve düzenlenmesinden -Vücudun su dengesinin düzenlenmesinden, -Alyuvarlara rengini veren hemoglobinin oluşmasından, -Bağışıklık sisteminin düzgün çalışmasından, sorumludurlar.

Sağlıklı ergen erkek ve kadınlar için, günlük gerekli miktar, kg başına 0,8 gram olarak hesaplanmıştır.  Yani vücut ağırlığına göre, ortalama bir insanın, günlük 40- 65 gr arası Protein alması gereklidir.   Günlük 2000 kalorilik beslenme rejimi uygulayan bir ergen kişi için; 50 gram protein alması uygundur. Eğer düzenli egzersiz ve spor yapan birisi iseniz; bu miktarın egzersiz yaptığınız günlerin sayısına bağlı olarak 25-50 arttırılması gerekir. 

Sportif performans söz konusu olduğunda Glutamik asit önemli bir yer alır. Elzem aminoasitlerden valin, löysin ve izoloysin enerji temini için kasta kullanılan aminoasitlerdir. Bu enzimlerin hepsi kas hareketleri esnasında yardımcıdırlar.

Egzersiz Süresince Protein Dengesi Hafif egzersiz Orta egzersiz Ağır egzersiz Bacaklardan Alanine kullanımı mM.dk-1 Dinlenim Egzersiz (40 dk) Dinlenim Egzersiz (40 dk) Dinlenim Egzersiz (40 dk)

Nitrojen Dengesi Protein met.nın belirlenmesinde en yaygın kullanılan ölçümlerden biridir. Sadece idrar ve fekal nitrojen atımından dolayı çok kesin değil. (ter, deri, saç ve tırnakla) FAO – WHO nitrojen alımı değiştiğinde protein gereksiniminin belirlenmesinde minimum 10 günlük adaptasyon süresi önermektedir.

Hesaplanan gereksinim ve alım miktarları (mg/kg/gün) Amino asit Hesaplanan gereksinim Hesaplanan alım WHO/FAO* Young et.al** Diyet*** Diyet**** Leucine 14 39 100 57 Isoleucine 10 23 63 36 Valine 24 70 40 Threonine 9 21 50 29 Phenylalanine & Tyrosine 19 55 31 Trytophan 3,5 6 8 Methionine & Cysteine 13 16 30 17 Lysine 12 42 84 48 Histidine 8-10 - *World Health Organization 1985 **Young et.al 1989 ***Butterfield et.al 1990. haftada 44,8km koşan ve 77,8 g protein ve 1980kcal tüketen 6 kadın 4 gün besin tartımı ****National Research Council, Food & Nutrition Board (1989) önerilen protein alımı amino asit kompozisyon cetvelinden

Ne kadar protein kas yapar? Kasın 1/2kg’ı 70-105 g protein içerir. Haftada 500g kas oluşturabilmek için: -Vücut günde 10-14 g ilave protein gerektirir. -Vücut haftada sadece 1 kg kas oluşturabilir. Tek başına protein alımı kas kitlesi oluşturmaz. Kas oluşturucu rejim kuvvet antrenmanları ve ekstra enerji gerektirir. Performance Power. US Army Research Institute of Environmental Medicine.1999.

PROTEİN GEREKSİNİMİNİ NE BELİRLER? Elzem AA’in grk bağlıdır. WHO Kaslar BCAA kullanır, özellikle egzersizde leusine. VO2max’ın %50 2 saat egz.Leusine oks. miktarı toplam günlük grk %90’ıdır. Kaslarda okside AA prt kullanımının arttığını gösterirken, bu toplam protein turnoverini göstermez.

Effect of Exercise on Nitrogen Balance

AA Turnoveri ve Toplam Protein kullanımını etkileyen faktörler Vücut kompozisyonu (RDA kg) Protein fazlalığında kuvvet antrenmanıyla kas kitlesinde artış. –Yağ depo Aktivite seviyesi Egz.süre/şiddet prt kullanımını artırır. Dyn.prg. İlk 2 hafta prt grk artar. Leusine oks.antrenmalılarda daha düşük.Antrenman adaptasyon geliştirir. Enerji ve CHO yeterli olup olmaması Enerji yetersizse prt grk artar. Protein kalitesi EAA minimal N atılır. Karışık bir diyetle prt grk az artar. Hormonlar Büyümede prt.grk artar. Hastalık, sakatlık Yanık, ateş, kırık, ceraahi travmada aşırı prt kaybı olur. Kısa süreli kemik kırıklı yatan sporcuda vücut prt’lerinin 0,3-0,7 kg kayıp olur.

Protein alım zamanı Egz. Sonrası CHO ile bazı proteinler insülini uyararak glikojen resentezini artırdığı gösterilmiştir. Kuvvet ant sonrası CHO ile protein kombinasyonu insülin ve GH’nun salınmasıyla kas hipertrofisini stimüle edebilir. Roy BD, Tarnopolsky MA:J Appl Physiol. 1997, 82:1882-1888

Amino Asitlerin Vücutta protein Olarak Depolanması Asitler hücre içine girdikten sonra, proteinleri oluşturmak için peptit bağlarına bağlanırlar. Burada amino asit olarak değil protein olarak depo edildiği kabul edilmektedir. Ancak kullanılmak istendiğinde peptit bağlarından ayrılarak tekrar amino asitlere ayrışır ve kana geri taşınırlar. (Guyton & Hall) Fiziksel aktivitede protein katabolizmasının yükselmesi amino asitlarin salınımını yükseltmektedir. (G.Lac & F.Maso)

Glutamik Asit Glutaminde bir amino asittir. Glutamin ammonia amino asit tarafından üretilir. Ürenin atılması için önemlidir. Protein kaybını engellemek için dışarıdan alınması gerekir. (G.Lac & F.Maso )

PROTEİN GEREKSİNİMİ Sporcular genelde performanslarını arttırmak ve kas gelişimini sağlamak için fazla miktarda protein tüketme eğilimindedir. Yapılan araştırmalar; günlük gereksinimin üzerinde protein alınması performansı arttırmadığı gibi sağlık sorunlarına da yol açtığını göstermiştir.

PROTEİN GEREKSİNİMİ Egzersizlerde vücuttaki protein yıkım oranı artmaktadır. Alınan toplam enerji miktarı gereksinimin üzerinde ise; protein yetersizde salınsa, enerji ihtiyacı için protein yıkımı azalacağından amino asit dengesi bozulmayacaktır. Enerji alımı yetersiz olduğunda da tam tersi olacağından amino asit dengesi bozulacaktır. Vücutta protein depolamada yüksek protein alımından çok, düşük protein alımı daha etkili olmaktadır.

Protein Sentezi Adaptasyonu Hücre içerisinde hücre işlevini ve genetik kodları bağlayan bir mekanizma oluşur. (Meerson 1965) Buna bağlı olarak da protein sentezlenmesi artırılır (örn: kasların kasılım sentezi, hormonların salgılanması). Bu proteinler hem işlevsel aktiviteyi hem de önemli metabolik yolu katalize eden enzim proteinleridir. Sonuç olarak, daralan hücre yapıları genişler, enzim moleküllerin sayısı artar.Bu nedenle bu süreç protein sentezine adaptasyon olarak tanımlanır.

Protein Sentezi Adaptasyonu Antrenman Birimi Antrenman egzersizlerinin; enzim proteinlerini uyaracak ve matabolitlerin birikmesine yol açacağı arsayılmıştır.(Viru1984,1994) Antrenman birimi olarak hormonal değişikliklerin arasında metabolitlerin uyarıcı etkisini arttıranlarda bulunmaktadır. Hormanal etki böylece olağan yapı yenilenmesi ve enzim proteinleri için gerekenden çok protein sentez hızını arttırmak için gereklidir. Böylece adaptasyon gerçekleşecek, yapılar genişleyecek ve miktarları artmış olacaktır. Performans egzersizleri PROTEİN SENTEZİNE ADAPTASYON

Protein Sentezinin Adaptasyonu CONTROL 1.5h egzersizden sonra Protein Sentezinin Adaptasyonu 12h egzersizden sonra 24h egzersizden sonra 48h egzersizden sonra 25 8 20 15 10 5 FG FOG SO FG FOG SO Egzersiz sonrasında protein sentezinin artışında troid in işlevinin önemi ( Konovalova et al 1997)

ANTRENMAN SIRASINDA PROTEİN SENTEZİ VE İNDİRGENMESİ Bir çok araştırmacı; “ Egzersiz sırasında vücuttaki tüm protein sentezlenmesinde bir düşüş olduğunu” belirtmişlerdir. “ Egzersiz sonucunda kaslardaki protein sentezinde de bir düşüş olduğunu” saptamışlardır. ( GRAHAM , RUSH &MACLEAN)

ANTRENMAN SIRASINDA PROTEİN SENTEZİ VE İNDİRGENMESİ Karaciğerden protein sentezine, egzersizin etkileri treadmill koşusunda (1 saatlik) - karaciğerden protein sentezi %20 azalmış, - egzersizden sonra vücutta bitkinlik oluşmuş, Tüm bunların sonucunda da; protein sentezinde %65 azalma belirlenmiştir. (Dohn)

ANTRENMAN SIRASINDA PROTEİN SENTEZİ VE İNDİRGENMESİ Yapılan bir başka çalışmada da ; Kas protein sentezlenmesinde %35-%55 e varan bir azalma tespit edilmiş, Karaciğerde ve kaslarda protein sentezinin azalmasını egzersizin yoğunluğu ve süresine bağlıdır sonucunu bulmuştur. (Dohn)

Şekil 5. Dallanmış aminoasit zincirinin transdeaminasyonu (BCAA): BCAA, NH3 grubunu, 2-oxoglutarat’a (2-OG) vererek, glutamat ve dallanmış oxo asit zinciri (BCOA) oluşturur. Bu olaylar BCAA amino transferaz (BCAAT) tarafından katalizlenir. Glutamat, glutamat dehidro-genaz (GDH) tarafından deamine edilir ve hem 2-OG hemde amonyak oluşur. BCOA, karaciğerdeki daha ileri meta-bolizma için dışarı verilebilir veya dallan-mış oxo asit zinciri dehidrogenaz (BCOADH) yoluyla kasta dekarboksilas-yon geçirebilir. Bu enzim, BCAA yükseltgenmesinde hızın sınırlandığı basamağı kataliz eder. Bu basamağın ürünleri olan asetil Co-A ve süksinil Co-A TCA siklüsünün ara ürünleridir. Hem karaciğer hem kas proteininin parçalan-ması egzersiz sırasında kas içi metabolizmada BCAA’nın önemli kaynaklarıdır.

Fujii ve ark.’nın (1998)’de yaptıkları bir çalışmaya göre; iskelet kasındaki branched-chain alpha-keto asit dehydrogenase bileşiğinin aktivite düzeyi antrenmanlı ve antrenmansız ratlarda koşu egzersizi ile düşürülmüştür. Ancak antrenmanlı ratlardaki düşüş, antrenmansız ratlardan belirgin oranda yüksek çıkmıştır. Bileşiğin egzersize bağlı aktivasyonu üzerinde antrenman etkisini açıklamak için kasta fosforilizasyonla bileşiğin inaktivasyonundan sorumlu olan branched-chain alpha-keto asit dehydrogenase kinaz protein miktarı ölçülmüş ve dayanıklılık antrenmanının kaslarda protein kinaz içeriğini yaklaşık %30 oranında düşürdüğü sonucuna ulaşılmıştır.

25 20 15 10 5