Enzymy ve výživě člověka (I.)

Kulturisté lpí na svém stravování v podstatě nejvíce ze všech sportovců. Jakákoliv sebemenší chybička může zkazit prvotřídní formu a zamlžit tak výhled na slušné výsledky. Každý si počítá sacharidy, bílkoviny a tuky. V nejtěžší váhové kategorii dosahují kulturisté váhy přes 100 kg a takový jedinec musí přes den sníst doslova kvanta kvalitního jídla, které mu zajistí dostatek všech živin. Velké množství „naordinovaných“ bílkovin denně není prakticky možné sníst pouze v pevné stravě, která se tráví dlouho, a proto si každý takový kulturista pořizuje doplňky stravy, které usnadňují příjem bílkovin při zachování jejich nejvyšší možné biologické hodnoty. Ať už ale obsahuje takový proteinový suplement jakkoliv kvalitní zdroj bílkovin, nebylo by to k ničemu platné, kdybychom neměli tyto proteiny čím natrávit. To samé platí mj. pro sacharidy, tuky a různé vedlejší složky přijaté potravou. Hlavními pomocníky pro správné natrávení jsou právě trávicí enzymy, o kterých bude řeč.

Ačkoliv by bylo skvělé začít ihned výhodami enzymů pro sportovní výživu, jako všude jinde si nejdříve musíme říct, co ty enzymy vlastně jsou, z čeho se skládají, kde se vlastně v těle vyskytují a proč jsou pro člověka životně důležité. V celé dvoudílné sérii nebudou vysvětleny absolutně všechny biochemické poučky, rozdělení atd., protože článek by se minul účinkem. Cílem totiž není vytvořit další „knihu“ o enzymologii, nýbrž přiblížit, jak jsou enzymy ve výživě člověka důležité.

Enzymy obecně

Zatímco při chemických reakcích in vitro (ve zkumavce) často potřebujeme pracovat za zvýšené teploty, tlaku a použití katalyzátorů (kovů), in vivo (v organismu) tyto „drastické“ podmínky použít nemůžeme. K tomu, aby složité biochemické reakce in vivo mohly proběhnout, je nutná přítomnost tzv. biokatalyzátorů - enzymů. Enzym je z chemického hlediska látka bílkovinné povahy. Povahy proto, protože enzym je složen z dalších chemických látek, které můžou, ale nemusí být bílkovinné povahy. Proto nemůžeme nazvat souhrnně enzymy „stoprocentními“ bílkovinami, jak tomu často bývá.

Složení, struktura a navázání enzymu

Enzym se skládá ze dvou hlavních částí:

• kofaktor (nebílkovinná část)
• apoenzym (bílkovinná část)

Kofaktor se dále dělí dle druhu navázání na apoenzym - buď se jedná o tzv. prostetickou skupinu (pevně navázána na apoenzym), nebo se jedná o známější koenzym (je na apoenzym navázán labilně). Apoenzym ani kofaktor nedokážou sami o sobě vytvořit katalytickou aktivitu, je nutné jejich vzájemné navázání. Koenzym se při katalýze spotřebovává a je často tvořen molekulou vitamínu (to také mj. vysvětluje nezbytnost těchto látek v potravě). Téměř všechny enzymy jsou tedy jednoduché, či složené bílkoviny. Dnes je jich známo velmi mnoho, v lidské buňce se počet druhů enzymů odhaduje až na 50.000.

Stejně tak, jako by nám k ničemu nebylo jídlo, kdybychom neměli enzymy, nemohl by celý výklad enzymů pokračovat bez jídla. Je důležité zmínit, že základní živiny často přijímáme v jejich složité „verzi“. Jenže tělo dokáže využít pouze ty nejmenší molekuly, ze kterých ty složité „verze“ vznikaly. Jakmile tedy člověk v potravě příjme něco, co podléhá štěpení v organismu, stává se taková látka substrátem. Substrát pozná svůj specifický enzym díky tzv. „aktivnímu místu“, které má každý enzym. Celý proces vysvětluje teorie zámku a klíče. Aktivní místo je jakási „prohlubeň“ na povrchu enzymu. Do této „díry“ poté zapadá substrát jako klíč do zámku, aby mohla následně proběhnout celá reakce. Sled celé chemické reakce je následovný:

1. Substrát se naváže na enzym a spolu vytvoří tzv. „enzym-substrátový komplex“, ve kterém proběhne specifická reakce pro daný enzym.
2. Z proběhlého štěpení vzniká „enzym-produktový komplex“.
3. Enzym a produkt se od sebe oddělí.
4. Pokud produkt podléhá dalšímu štěpení, stává se opět substrátem pro jinou reakci a cyklus se opakuje.

Pokud danému sledu nerozumíte, možná Vám pomůže příklad z praxe, který ale bude teoreticky předbíhat následující blok. Pokud si po cvičení dáte proteinový hydrolyzát, obsahuje takový suplement aminokyseliny ve formě oligopeptidů (<10 aminokyselin). Organismus ale potřebuje dostat z celé molekuly ty aminokyseliny, ze kterých je daný oligopeptid složen. Oligopeptid (substrát) tudíž podléhá v organismu štěpení specifickým enzymem (proteázou) a z dané reakce vzniknou opět menší peptidy (produkty). Pokud daný peptid není tak malý, aby prošel již do cévního řečiště v tenkém střevě, stává se opět substrátem pro další reakci, ze které vznikají ještě menší molekuly. Tímto způsobem se organismus „doštěpí“ až k aminokyselinám. V případě škrobů se dostane až k monosacharidům a u tuků k mastným kyselinám a glycerolu.

Názvosloví enzymů

Postupně objevované enzymy dostávaly zprvu jména zcela dle libosti objevitelů. Pro některé enzymy trávicího traktu byly zvoleny názvy končící na -in (pepsin, trypsin, ptyalin…); některé z nich se užívají dodnes. Později se ustálil zvyk k názvům enzymů přidávat koncovku -asa (počeštěně -áza). Například amyláza, lipáza apod. Pořádek v názvosloví a klasifikaci enzymů zavedla až Mezinárodní biochemická unie (IUB). Enzymy se klasifikují podle povahy katalyzované reakce. V odborné „hantýrce“ se používá tzv. systematický název, který přesně popisuje katalyzovanou reakci. Skládá z těchto údajů:

OZNAČENÍ SUBSTRÁTU - REAKCE - KONCOVKA (-ASA)

V konkrétním případě to může být například „L-alanin: 2-oxoglutarát-aminotransferáza“. Systematické názvy jsou ale většinou nesmírně dlouhé, a proto se pro snazší značení zavedl ještě triviální název. Je kratší, v tomto případě je to „alaninaminotransferáza“. Často se triviálně ještě označují enzymy pouze substrátem a přidanou koncovkou (sacharáza, maltáza, lipáza…). Některé enzymy jsou produkovány, nebo setrvávají v organismu v inaktivní formě (tzv. proenzymy nebo zymogeny), protože jejich aktivní forma je velmi agresivní a mohla by způsobit natrávení vlastních bílkovin. Inaktivní forma enzymu má buď před názvem předponu pro-, nebo za názvem příponu -ogen. Příklady: prokarboxipeptidáza, pepsinogen.

Klasifikace enzymů

Jak se enzymy třídí? Je šest základních reakcí katalyzovaných enzymy a podle nich IUB zavedla rozčlenění do šesti tříd. Ty se dále ještě dělí na podtřídy a podpodtřídy, ale to není nyní důležité. Mezi šest základních tříd patří:

1. Oxidoreduktázy (přenášejí vodík, kyslík, nebo pouze elektrony z jedné látky na druhou)
2. Transferázy (přenášejí skupiny atomů)
3. Hydrolázy (katalyzují hydrolytické reakce, štěpí substráty za vstupu vody)
4. Lyázy (štěpí vazby mezi uhlíky, nebo mezi uhlíkem a dusíkem bez vstupu vody)
5. Isomerázy (izomerační reakce)
6. Ligázy (spojují dvě sloučeniny za vytvoření nových vazeb)

Pro výživu člověka je nejzajímavější třetí třída - skupina hydroláz. Mezi hydrolázy patří totiž enzymy, které mj. štěpí bílkoviny, sacharidy a tuky. Většina těchto enzymů štěpících hlavní makroživiny je secernována slinivkou břišní, proto je nazýváme pankreatickými. Pankreatická šťáva je vstřikována do tenkého střeva, kde probíhá finální štěpení substrátů. Některé hydrolytické enzymy jsou produkovány samotným žaludkem (pepsin, lipáza) a buňkami tenkého střeva (např. sacharáza).