חלבונים

1.      תפקיד מבני – החלבונים הינם המרכיב העיקרי של כל תא ונוזל בגוף.

2.      תפקיד פונקציונאלי – אנזימים, הורמונים וניוטרנסמיטרים.

3.      תפקיד במע' החיסון – האימונולוגית – נוגדנית.

4.      מאזן נוזלי הגוף.

5.      מאזן חומציות ובסיסיות – PH.

6.      נשאים – מסיעים בהעברת חומרים מחוץ התא לתוכו והפוך (המוגלובין בדם).

7.      יכולת החלבונים לספק אנרגיה בשעת הצורך.

 

החלבון הינו פולימר – מולקולה או שרשרת המורכבת מתת יחידות (תת יח' – מונימר).

חומצה אמינו: מולקולות החלבונים בנויים מחומצות אמינו (להלן ח"א), הקשורות זו בזו בקשר פפטידי, כיום ידועות 22 חומצות אמינו המרכיבות חלבונים, החלבון נבדל ממשנהו:

1.      הרכב חומצות אמינו.

2.      סדר חומצות אמינו.

3.      המבנה המרחבי.

חומצות אמינו מורכבות מפחמן, מימן, חמצן וחנקן וחלק כוללות גם זרחן וגופרית.

יצירת הקשר שבין 2 חומצות אמינו משתחררת מולקולת מים אחת.

 

הקשר הנוצר הוא בין הידרוקסיד של הקב' הקוקסילית לחומצות אמינו אחת לבין המימן של חומצות אמינו השניה – זהו קשר פפטידי.

 

חנקן: 17% מהרכב גוף האדם הם החלבונים כך שגוף האדם המכיל 11 ק"ג חלבונים מכיל 1760 גר' חנקן – היחס הוא 6.25 גר' חלבון = 1 גר' חנקן.

קיימות בגוף תרכובות המכילות חנקן כמו בחומצות גרעין, קראטין ויטמינים אבל כמות חנקן זו קטנה ביחס לזו שבחלבון, לכן מזהים את כמותו במזון או כחומר חי עם החנקן החלבוני.

 

החלבונים מתפרקים לחומצות אמינו והן גם לפולי פיפטידים אך אינם מסוגלים להיספג דרך דופן המעי לדם וייתכן שהם גורמים לאלרגיות.

מקום הספיגה העיקרי של החלבונים במע' העיכול הינו במעי הדק, אופן הספיגה:

 

1.      חלק קטן מחומצות אמינו עוברות את דופן המעיים בתהליך דיפוזה.

2.      רובן של חומצות אמינו מעוברות באופן פעיל – בעזרת נשא חלבוני בתהליך המצריך אנרגיה, מהירות הספיגה של חומצות אמינו השונות אינו שווה.

 

המתיונין – שיעור הספיגה הגבוה ביותר. ייתכן שחומצות אמינו מתחברות על אותו מקום במנגנוני הובלה מסוימים.

 

לאחר ספיגתם מובלות חומצות אמינו לכבד, בד"כ ריכוז חומצות אמינו בווריד השער לאחר ארוחה הכוללת חלבון משקף את ריכוז חומצות אמינו הספציפי במזון – את יעילות פירוק החלבונים לחומצות אמינו ע"י מיצי העיכול ומהירות ספיגתם בדופן המעיים, לפירוק והעיכול ההדרגתי של חומצות אמינו, יתרון פזיולוגי ע"י מניעת הצפת הגוף בחומצות אמינו שאין הוא מסוגל לנצלם באותו קצב שהמעיים מספקים אותם.

 

חלק קטן מחלבון המזון אינו מתפרק ונספג במעיים, לכן הוא מופרש בצואה, בתנאים של תזונה מגוונת מפריש אדם בצואתו 1 גרם חנקן, מקור חנקן זה הוא מחלבון המזון שלא יתעכל ולא נספג מחלבון מיצי העיכול שלא נספגו בחזרה מתאי דופן המעיים שנשרו ומהחיידקים הרבים שבצואה, גם כאשר התפריט אינו מכיל חלבון מופרש חנקן בצואה – חנקן זה נקרא חנקן של חילוף החומרים, הוא נמדד ע"י בדיקת צואה לאחר אכילת מזון חסר חלבון.

 

מדידה: אכילת מזון חסר חלבון ומודדים את חנקן ח"ח. אח"כ אוכלים מזון עם כמות מסוימת של חלבון שאותו רוצים לבדוק את שיעור התעכלותו, אוספים את הצואה במספר ימים, ההפרש של חנקן ח"ח לבין ערכי החנקן בצואה לאחר אכילת ארוחה עם חלבון הוא שיעור החלבון שלא התפרק ולא נספג- אחוז החנקן שנספג נקרא – מקדם התעכלות. לרוב החלבונים מהחי יש מקדם התעכלות דבוה (95%-100%) , מקדמי ההתעכלות מהצומח נמוכים יותר, בד"כ הם תלויים בכמות התאית  שבמזון.

 

דוגמאות: חלבון מקמח לבן קרוב ל- 100%

               חלבון מקמח מלא – קרוב ל 90%

               חלבון מתירס ופולי סויה – קרוב ל 90%.

               חלבון מתפוא – קרוב ל 89%.

               חלבון משעועית – קרוב ל 74%

 

 לאחר ספיגתם במעיים מובלות חומצות אמינו לכבד, חלקן נשארות בכבד כדי לספק את צרכיו, שאר חומצות אמינו נכנסות למחזור הדם ומשם הם נקלטים ברקמות, הכבד והכליות קולטים חלק גדול מחומצות אמינו במחזור הדם, השרירים קולטים פחות והמוח כמעט שאינו קולט, גורלם של חומצות אמינו תלוי במשק האנרגיה, בשעת מחסור הן משמשות מקור לאנרגיה, כאשר מצויות בגוף כמות מספקת של פחמימות ושומן הוא משתמש בהם בכדי לבנות חלבונים וחומרים חנקניים אחרים בעלי חשיבות פיזיולוגית, המצב המטבולי וההזנתי, אלה קובעים את גורל חומצות אמינו בדם ואלו האפשרויות:

 

1.      טרנסאומציה: בתהליך זה חומצות אמינו אחת הופכת להיות חומצות אמינו אחרת.

2.      דאומציה: הפיכת קבוצה אמינית לחומצות אמינו, זהו תהליך המתרחש בעיקר בכבד ובכליות שם נוצרות חומצות אורגניות העשויות להישרף באופן ישיר ולספק אנרגיה או לההפך לפחמימות, הקבוצה האמינית שהופרדה מחומצות אמינו היא מקור השתנן (אוריה) המופרש בשתן.

3.      דאקסומציה: הפרדה של קבוצה קרבוקסילית מתוך חומצות אמינו, חלק קטן מחומצות אמינו עובר מסלול זה המוביל אל חומרים בעלי פעילות פיזיולוגית חשובה ורבה (היסטמין הנוצר מהיסטצין, סרטנון שנוצר מטריטופן).

4.      סנתזת חלבונים.

5.      הפיכה לחומרים אחרים: כמה מחומצות אמינו משמשות כחומרי מצע לתרכובות אחרות:

 

1.      חומצות אמינו גלצין: אחד המרכיבים של הטרי-פפטיד גליטטין המשתתף בביו- סינתזה של אחת מחומצות המרה, וכן משמש כחלק מיצירת הפורינים (מרכיב DNA) וכן יכולת להפוך לחומצות אמינו אחרות כמו סרון וציסטין.

2.      טריפטופן: ממנו נוצר סרטנין והוא הפרוויטמין של חומצות ניקוטיות.

3.      מטיונין: יכול להפוך לציסטין והקבוצה האמינית יכולה להשתתף בביו סינתזה של כולין-קראטנין ואדרנלין.

 

הפרשת חומצות אמינו בשתן: רק חלק קטן מחומצות אמינו מופרש בשתן, מפני שרובן מסתננות דרך הבקעות וחוזרות ונספגות באבוביות, הפרשה כוללת של חומצות אמינו בשתן באדם מבוגר 0.2% מהמזון, חומצות אמינו מהמזון מתמזגות עם חומצות אמינו הנוצרות בגוף כתוצאה מפירוק החלבון בגוף, ביחד הן מהוות את מאגר חומצות אמינו המיועדות לבניית חלבוני הגוף, כך שאין להבחין בין חלבון מהמזון לחלבון הרקמות

 

כמות החלבון הנוצרת והמתפרקת מידי יום, מדידה של 1.8% - 1.2% מכלל כמות חלבוני הגוף, שיעור שכלוף החלבון שונה ברקמות הגוף:

תאי רירית המעיים המתחדשות תוך 24-48 שעות.

תאי הקולגן שהינו חלבון ארוך טווח (ברקמות החיבור).

כל הרקמות מסוגלות ליצור חלבון, אבל מרכז משק החלבון הינו הכבד, הוא קולט, מפרק ומסנתז חומצות אמינו, בכבד נוצרים רוב חלבוני הפלזמה שהדם מוביל לרקמות.

ניתן להבחין ב- 2 סוגים עיקריים של חלבוני הפלזמה:

 

1.      אלבומינים: מסיסים במים והמולקולות קטנות.

2.      גלובולינים: פחות מסיסים במים ומולקולות גדולות יותר.

 

מולקולות הגליבונין גדולות יותר מהאלבונין, 1 גר' אלבונין מכיל יותר מולקולות ולכן ישנה פעולה אסמוטית חזקה יותר מאשר הגלבונין, כאשר התזונה לקויה, יורדת כמות החלבון בפלזמה ובעיקר רמת האלבומין! קיים איזון דינמי בין חלבוני הדם לבין חלבוני הרקמות, הפלזמה מובילה חלבון אל הרקמות הזקוקות לו, הכבד בונה חלבון לפי מידת הצורך ומעבירו לדם, אחרי אבידות גדולות וחוזרות של דם תורמים האיברים חלבונים לקיום הריכוז התקין של חלבוני הדם.

 

ההפרש שבין הכנסת החנקן לבין הוצאתו. מאזן חיובי – שהמזון מספק כמות גדולה מאשר הפרשתו, מאזן שלילי – כאשר ההפרשה גדולה יותר מהצריכה.

 

1.      צואה: מקור החנקן בצואה הוא מיצי העיכול שלא נספגו בשלמותם בחזרה, תאי רירית המעיים שנשרו ולא התעכלו לגמרי והמיקרואורגניזם החיים בחלק התחתון במעי כאשר מספיק המזון גוברת הפרשת החנקן בצואה.

2.      שתן: כמות החנקן בשתן תלויה במידה רבה יותר בכמות החנקן במזון, ההפרשה מגיעה למינימום כאשר המזון חסר חלבון ומספק מקורות אנרגיה אחרים במידה מספקת, הלבלב חלק ומוחלט משתמש בגוף בחלבונו בעיקר מהשרותם להפיכת אנרגיה והתוצאה מכך תוצרי הפירוק מכילי החנקן גוברת, בתנאים אידיאליים – כלומר כשהפחמימות והשומנים מספקים לגוף את כל האנרגיה הדרושה, יורדת רמת החנקן בשתן.

3.      עור: כמות זעירה אובדת דרך העור ע"י הזיעה, הציפורניים הנגזזות ובשיער.

                                                                                   

1.      אספקת חלבון: כל עליה בכמות החלבון במזון גוברת הפרשת חנקן בשתן, אכילת חלבון מפעילה מנגנון אנזימטי בגוף המגביר את פירוק החלבון, פעולות אנזימטיות זו פוחתת אם הפחתת כמות החלבון בתפריט, כושרו של הגוף באגירת חלבון מוגבל מאוד, כאשר מספק המזון עודף חלבון, מתחמצנות חומצות אמינו המשתחררות ונהפכות לגלוקוז ואילו הקבוצה האמינית שבהן נהפכות לשתנן המופרש בשתן, ז"א שהגברת פעולת האנזימים הפעילים במשק החלבון או הפחתתן הוא אחד מסימני ההסתגלות של הגוף לשיעור האספקה של החלבון, כמו כן דילול מלאי החלבון בגוף ובהטמעתו מחדש הוא סימן להסתגלות הגוף לשיעור האספקה של החלבון.

2.      תמורות מטבוליות: אנבוליזם – כאשר נבנה חלבון והפרשתו מעוטה – מאזן חיובי. בתקופת גדילה, הריון והחלמה ממחלה מתישה.

קטבוליזם – כאשר מתפרק יותר חלבון מאשר נבנה – מאזן שלילי במחלות עם חום שבהן תהליכי מטובוליזם מהירים.

 

גוף האדם מצויד בד"כ במלאי מספק של חלבון ובמצב חולף של פירוק מוגבר של חלבון אינו מביא לנזק, למרות זאת, יש להקפיד על אספקה נכונה של חלבון לחולה, כגון: חולה העומד לפני ניתוח קשה.

 

3.      אחוז הפחמימות בתפריט: כאשר המזון הוא דל בחלבון ורב פחמימות מפרק הגוף פחות חלבון מאשר מפרק כאשר המזון עשיר שומן – ז"א פחמימות חוסכות חלבון!

1.      מפני שחלבון עשוי לשמש חומר מוצא לגלוקוז כאשר אספקת הפחמימות מוגבלת.

2.      מפני שהפחמימות במזון מעודדות את הלבלב להפריש אנסולין ובהשפעתו גובר האנבוליזם של החלבון.

 

3.      מאמץ גופני: אין כל השפעה על מאזן החנקן, כאשר אדם עוסק בפ"ג קשה הוא זקוק לתוספת אנרגיה ואם תוספת זו תבוא משומן ובעיקר מהפחמימות אין כל צורך בתוספת חלבון במזון ובמצב זה לא יהיה שינוי בהפרשת החנקן בשתן.

 

ההמלצה: 0.8 גר' חלבון לכל ק"ג גוף משקל הרצוי.

 

כמות החלבון הנאצרת או הנספגת בעקבות שינויים בכמות אספקת החלבון בגוף, במבוגרים 1.5-3 אחוז מכמות החלבון שבמזון ובילדים מ- 1 אחוז מכמות החלבון שבמזון. חלבון זה מפוזר באיברים שונים: בכבד, במע' העיכול, בעור, בשרירים ואף במוח שמאבד כמות חלבון אפסית.

 

חלבוני המזון נבדלים זה מזה בערכם התזונתי, לכן דרושות כמויות שונות של חלבונים שונים בכדי לשמר את מאזן החנקן, מקור ההבדלים נובע מחומצות אמינו המרכיבות את החלבונים, ניתן לשפר חלבונים בעלי ערך תזונתי (להלן ע"ת) נמוך ע"י השלמתם בחלבון אחר או ע"י חומצות אמינו מסוימות, הגוף מסוגל לסנתז רק חלק מ- 22 חומצות אמינו את חומצות אמינו החיוניות הנותרות עליו לקבל מהמזון מפני שאין הן נמצאות ברקמות, ע"ת  של החלבונים תלוי בריכוז חומצות אמינו החיוניות, ככל שמתכונת חומצות אמינו שבחלבון מסוים דומה יותר לזו של הגוף דרוש פחות מחלבון זה להחלפת חלבוניו ושיעור חומצות אמינו המפרקות והמופרשות בשתן כשתנן קטן יותר – כלומר מתבזבז חלק קטן של חלבוני המזון.

 

שיעור יעילות החלבון: מציין את העלייה במשקל בגרמים לכל גרם חלבון נאכל בתבחין.

 

הערך הביולוגי של החלבון: קביעת אחוז הנאצר בגוף מתוך הכמות הנספגת. בחלבונים בעלי ע"ת גבוה אחוז גבוה יותר נאצר ומופרש פחות חנקן בשתן.

החישוב לערך הביולוגי כמות החנקן הנאצר בגוף X 100

                                     כמות החנקן הנספג במעיים

 

מקנה מושג נאמן להתעכלות חלבון והוכח שערכם של החלבונים דומה לשיעור יעילותם.

חשוב לניצול החלבון – ערך הביולוגי של החלבון X מקדם ההתעכלות של החלבון / 100

 

ערכם התזונתי של כל החלבון תלוי בכמות חומצות אמינו החיוניות שבו ביחסן ההדדי ובזמינותם התזונתי, ע"ת של הביצה הינו הגבוה ביותר, ערכם הביולוגי קרוב ל- 100, כל חומצות אמינו מצויות בחלבון הביצה ובמתכונת המתאימה ביותר לצורכי הגוף ובהשוואה לחלבוני הביצה יש לשאר החלבונים עודף בחומצות אמינו מסוימות או גרעון בהם, ניצולו של חלבון זה קטן מזה של חלבוני הביצה, מפני שכל עודף של חומצות אמינו אחרות אינו מועיל ואינו משפר את ע"ת, חומצות אמינו אלו נקראות חומצות אמינו מגבילות, מפני שהן מגבילות את ערכו התזונתי של כל חלבון.

 

על סמך שיעור הגרעון בחומצות אמינו המגבילות קבעו את ע"ת של חלבוני מזון שונים, כלומר נתנו ציון לכל חלבון בהתאם למתכונת חומצות אמינו המגבילות לחלבון שאין בו כל גרעון באף אחת מחומצות אמינו החיוניות – ניתן ציון 100.

 

חומצות אמינו שאין הגוף יכול לסנתז בעצמו, לכן עליו לקבל אותם מהמזון, הגוף מפיק גלוקוז ע"י פירוק חומצות אמינו הלא חיוניות – כל חומצות אמינו החיוניות דרושות לגדילה תקינה = אנבואליזם אפילו שרק אחת מהן מצויה במזון בכמות בלתי מספקת לוקה התפתחותו של האדם, מפני שאינו מסוגל לייצר את כל חלבוניו. לדוגמא: המוגלובין – מכיל אחוז גבוה של חומצות אמינו חיוניות הנקראות ליאוצין, שאם אינה נכללת בתפריט אין האדם מסוגל ליצר המוגלבין, כאשר מקבל אותו אדם את שאר חומצות אמינו בכמות מספקת ורק כמות הליאוצין אינה מספקת  נאלץ הגוף להשתמש בשאר חומצות אמינו כדלק ובדרך זו לבזבזם, אין באפשרותו של הגוף לאוגרם עד שיקבל את הכמות החסרה של ליאוצין ואינו מסוגל ליצר מולקולות חלבון – המוגלובין בצורה אחרת, הכרחי גם שחומצות אמינו החיוניות תשתחררנה בעת ובעונה אחת בזמן העיכול, פיגור רב עיכוב בשחרורם של אחת מחומצות אמינו פוגע בע"ת של החלבון,אספקת חומצות אמינו הבלתי חיוניות אינה מיותרת מפני שהן מספקות חנקן ואנרגיה, שהגוף זקוק להם לשם גדילה והתפתחות תקינה.

 

כשמדובר על חוסר איזון הוא העדר היחסים הדדים הנכונים של חומצות אמינו חיוניות בחלבוני התפריט, מנגנון ויסות האכילה רגיש לכל שינוי באיזון חומצות אמינו בדם, זה גורם לדיכוי התיאבון, ריבוי בכמות אינו מתקן את ליקוי האיכות, צריך להשלים באיכות מחלבונים אחרים וזה יביא לאיזון הרצוי בחומצות אמינו, אין כל צורך בעודף חלבונים כאשר המזון מכיל את כל חומצות אמינו החיוניות בכמות הרצויה וביחס הנכון.

 

בגיל צעיר ולצורכי גדילה דרושות כמויות גדולות יותר מאשר לקיום בלבד של אדם מבוגר, מנת הצורך גוברת שכמות החלבון המזון עולה מכיוון שיש צורך ביחס מאוזן לניצול היעיל ביותר של חומצות אמינו, הצורך בכל חומצות אמינו החיוניות אינו קבוע אלא תלוי בכמות של שאר חומצות אמינו שבתפריט, כאשר הן גדולות גדל הצורך בחומצות אמינו חיוניות.

 

מתיונין – היא חומצות אמינו המגבילה בחלבוני הקטניות

ליזין – ליזין נמצאת ברוב חלבוני הדגניים

טריפטופן – נמצאת בחלבוני התירס

 

* אלו 3 חומצות אמינו המגבילות הבסיסיות.

 

טריאונין, ולין, איזולאוצין – אלו חומצות אמינו מגבילות בחלבוני החיטה.

טריפטופן – בחלבוני האורז.

 

גרעונן של 2 הקבוצות הנ"ל הוא קטן הרבה יותר לכן חומצות אמינו אלו אינן מגבילות משמעותית.

 

כל חלבון בעל ע"ת נמוך ניתן להשלמה ע"י הוספת חלבון שיש בו עודף של החומצות אמינו

 

חומצות אמינו מגבילה       מתיונין               ליזין

חומצות אמינו בעודף         ליזין                  מתיונין

 

נמצא ששיעור היעילות של חלבוני החיטה , החלב והבשר כשהם נאכלים בנפרד נמוך יותר מאשר השילוב שבין חלבוני הקמח והחלב או בשילוב שבין חלבוני הקמח והבשר, ההשלמה אינה יעילהאלא אם כן נותנים את החלבונים ביחד כאשר אוכלים את כל החלבונים משלימים זה את זה בהפרש של שעות  מתבטל כושר השלמתם, השלמה זו מבטלת את ההבדל בין חלבונים מהחי (ששיעורם גבוה) לבין חלבונים מהצומח (ששיעורם נמוך), דוגמאות – שומשום – דל בליזין ועשיר במתיונין.

 

חומוס – עשיר בליזין ודל במתיונין.

 

1.      מחסור כללי בחלבונים בתפריט – בשל דיאטות הרזיה או תפריט לא מאוזן.

2.      צריכת חלבון לא מאוזנת – החלבון בעל ע"ת נמוך.

3.      תזונה בלתי מאוזנת – פגיעה במטבוליזם של חומצות אמינו – חסר בויטמין או מינראל.

4.      הפרעות עיכול וספיגה.

5.      סטרס – יש עליה בהפרשת הורמונים קטבולים – פירוק חלבון – חומצות אמינו עוברות במסלול הגליקו-ניאו-גנזיס להפקת גלוקוז בכדי לקבל אנרגיה.

6.      לקיחת תרופות מסוימות.

7.      גנטיות – פגיעה במטבוליזם של חומצות אמינו, דוגמא: פניל-קטורניה – פיגור שיכלי ותפרוחות בעור כתוצאה מליקוי באחד האנזימים הלוקחים חלק במטבוליזם של הפניל אנלין – בתהליך הפיכתו לטירוזין, ישנה הצטברות של פניל- אנלין בדם וזה פוגע בתהליכים במוח.

 

1.      דלדול שרירים.

2.      ירידה במשקל.

3.      ירידה ברמת האלבומין בדם – אינדיקציה לרמת חלבונים בדם ולמידת פירוק חלבוני הכבד.

4.      ירידה במע' החיסון.

5.      בצקות – ADMA – ריכוז החלבון בתאים ובדם יורד, נוזלים יוצאים מהתאים לחלל הבין תאי ויוצרים בצקת.

6.      ירידה בכמות אנזימי הכבד ובכלל.

7.      חולשה כללית.

8.      מחלות מחוסר חלבון ספציפיות – בעיקר בילדים בארצות נחשלות, מחסור חלבון זה מלווה גם במחסור אנרגיה: MARASMUS ו- KWASHIOVKOR.