وظائف الأحماض الأمينية

وظائف الأحماض الأمينية

‏الأحماض الأمينية ‏هي الوحدات الكيميائية أو الوحدات البنائية أو "اللبنات" التي تبني البروتينات. وتحتوي الأحماض الأمينية على حوالي 16 بالمائة من النيتروجين. ومن الناحية الكيميائية، فإن هذا هو ما يميزها عن المواد الغذائية الرئيسية الأخرى. ولكي تدرك مدى حيوية هذه الأحماض الأمينية، فإنك يجب أن تدرك مدى ضرورة البروتينات للحياة. فإن البروتين هو الذي يعطي البنية التركيبية لكل الكائنات الحية. فكل كائن حي من أضخم حيوان إلى أدق ميكروب يتكون أساسا من البروتين. والبروتين بمختلف صوره وأشكاله يساهم في العمليات الكيميائية الحيوية التي تحفظ الحياة وتعمل على استمراريتها.

‏والبروتينات تعد جزءا أساسيا وضروريا من كل خلية حية في الجسم. وهي تلي الماء مباشرة في كونها تشكل الجزء الأكبر من وزن الجسم. والمواد البروتينية في الجسم تكون العضلات والأربطة والأوتار والأعضاء والغدد والأظافر والشعر وكثيرا من سوائل الجسم الحيوية، وهي ضرورية لنمو العظام. كما أن الإنزيمات والهرمونات التي تحفز وتنظم جميع العمليات الحيوية بالجسم هي من البروتينات. والبروتينات تساعد على تنظيم التوازن المائي للجسم وتحافظ على الرقم الهيدروجيني pH المناسب داخل الجسم. وهي تساعد في تبادل العناصر الغذائية بين السوائل الخلوية والأنسجة والدم والليمف. ونقص البروتين يمكن أن يسبب اختلالا لتوازن السوائل بالجسم مما يسبب التورم أو الاستسقاء. والبروتينات تكوّن الأساس التركيبي للكروموسومات التي من خلالها تنتقل المعلومات أو الصفات الجينية أو الوراثية من الآباء إلى الأبناء. و´´الشفرة´´ الجينية التي توجد في الحمض النووي DNA في كل خلية هي في الحقيقة عبارة عن المعلومات التي تبين كيفية إنتاج البروتينات بتلك الخلية.

‏وتتكون البروتينات من سلاسل من الأحماض الأمينية ترتبط ببعضها البعض بما يسمى الروابط الببتيدية Peptide Bonds‏. وكل نوع من البروتين يتكون من مجموعة معينة من الأحماض الأمينية في ترتيب كيميائي معين. وتلك الأحماض الأمينية المعينة أو المحددة الموجودة والطريقة التي ترتبط بها ببعضها البعض بشكل متتابع هي ‏التي تعطي البروتينات التي تبني الأنسجة المختلفة وظائفها الفريدة وخصائصها المميزة. وكل بروتين في الجسم يكون مكرسا لوظيفة أو حاجة محددة. فلا يمكن لبروتين أن يحل محل بروتين آخر وظيفيا.
‏والبروتينات التي تشكل بنيان الجسم لا تأتي هكذا مباشرة من الطعام. ولكن البروتين الغذائي يتم هضمه وتحلله في القناة الهضمية حتى يتحول إلى مكوناته من الأحماض الأمينية التي يمتصها الجسم ويمثلها لكي يبني بها البروتينات المحددة التي يحتاجها. وهكذا فإن الأحماض الأمينية بالذات وليست البروتينات مجردة هي التي تعد العناصر الغذائية الضرورية.

‏وبالإضافة إلى اتحاد الأحماض الأمينية معا لتشكيل بروتينات الجسم، فإن بعض الأحماض الأمينية تعمل كناقلات عصبية أو كمواد تتكون منها تلك الناقلات العصبية (وهي الكيميائيات التي تحمل المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى). وهكذا تكون بعض الأحماض الأمينية المعينة ضرورية للمخ لكي يتلقى ويرسل الرسائل العصبية. وبعكس مواد أخرى كثيرة، فإن الناقلات العصبية تكون قادرة على عبور الحاجز بين الدم والمخ. وهذا الحاجز هو نوع من الدرع الدفاعي الذي خلق لحماية المخ من السموم والمواد الغريبة التي قد تسري في مجرى الدم. والخلايا البطانية التي تشكل جدر الشعيرات الدموية في المخ تكون متلاصقة فيما بينها بشكل يغرق ما يوجد في الشعيرات الدموية في أي مكان آخر بالجسم. وهذا يمنع أية مواد خاصة تلك القابلة للذوبان في الماء من التسرب عبر جدر الشعيرات الدموية إلى أنسجة المخ. ونظرا لأن بعض الأحماض الأمينية يمكنها أن تعبر من خلال هذا الحاجز، فإن المخ يمكنه أن يستخدمها للاتصال بالخلايا العصبية التي توجد في أي مكان آخر بالجسم.

‏والأحماض الأمينية أيضا تمكن الفيتامينات والمعادن من أداء وظائفها بكفاءة. فحتى لو قام الجسم بامتصاص الفيتامينات والمعادن وتمثيلها، فإنها لا تكون فعالة إلا في وجود الأحماض الأمينية الضرورية (فعلى سبيل المثال، فإن انخفاض مستويات الحمض الأميني التيروسين Tyrosine ‏قد يؤدي إلى نقص الحديد). كما أن نقص أو انخفاض أيض الأحماض الأمينية الميثيونين والتورين ترتبط بحالات الحساسية واضطرابات المناعة الذاتية. وكثير من الأشخاص المسنين ‏يعانون الاكتئاب أو المشكلات العصبية التي قد تكون مصحوبة بحالات نقص الأحماض الأمينية التيروسين والتريبتوفان والفينيل ألانين والهيستيدين وكذلك الأحماض الأمينية ذوات السلاسل المتفرعة: الفالين والأيسوليوسين والليوسين، وهي أحماض أمينية يمكن أن تستخدم لإعطاء الطاقة مباشرة إلى النسيج العضلي. وتستخدم جرعات عالية من الأحماض الأمينية متفرعة السلاسل في المستشفيات لعلاج الأشخاص الذين يعانون الإصابات والعدوى.

‏ويوجد 28 ‏حمضا أمينياً تقريبا من الأحماض الأمينية المعروفة والشائعة التي ترتبط ببعضها بطرق مختلفة لتشكيل مئات من الأنواع المختلفة من البروتينات التي توجد في جميع الكائنات الحية. وفي جسم الإنسان ينتج الكبد حوالي 80% من الأحماض الأمينية التي يحتاجها الجسم. والـ 20% الباقية يجب أن يحصل عليها الجسم من الغذاء. وهذه تسمى الأحماض الأمينية الأساسية Essential Amino. والأحماض الأمينية الأساسية التي يجب أن يحصل عليها الجسم من الغذاء هي: الهيستيدين والأيسوليوسين والليوسين واللايسين والميثيونين والفينيل ألانين والثريونين والتريبتوفان والفالين. وأما الأحماض الأمينية غير الأساسية Nonessential Amino التي يمكن تخليقها في الجسم من أحماض أمينية أخرى يتم الحصول عليها من مصادر غذائية فتشمل: الألانين والأرجينين والأسباراجين وحمض الأسبارتيك والسيترولين والسيستيين والسيستين وحمض الجاما-أمينوبيوتيريك وحمض الجلوتاميك والجلوتامين والجلايسين والأورنيثين والبرولين والسيرين والتورين والتيروسين. وتسمية تلك الأحماض الأمينية غير الأساسية لا تعني أنها غير ضرورية، بل تعني فقط أنها لا يشترط توافرها في الغذاء إذ إن الجسم يمكنه إنتاجها عند الحاجة إليها.

‏إن عمليات تمثيل الأحماض الأمينية لصنع البروتينات، وتكسير البروتينات إلى أحماض أمينية ليستخدمها الجسم هي عمليات مستمرة. فعندما نحتاج إلى بروتينات لصنع الإنزيمات، فإن الجسم ينتج المزيد من البروتينات الخاصة بالإنزيمات. وعندما نحتاج إلى مزيد من الخلايا، فإن الجسم ينتج المزيد من بروتينات الخلايا. وهذه الأنواع المختلفة من البروتينات يتم إنتاجها كلما ظهرت الحاجة إليها. فإذا نضب المخزون من الأحماض الأمينية الأساسية، فإن الجسم لن يمكنه إنتاج البروتينات التي تحتاج إلى تلك الأحماض الأمينية. وحتى لو غاب حمض أميني أساسي واحد، فإن الجسم لن يمكنه الاستمرار في إنتاج البروتين بكفاءة. وهذا قد يؤدي إلى نقص في البروتينات الحيوية في الجسم مما قد يسبب مشكلات تتراوح من عسر الهضم إلى الاكتئاب إلى توقف النمو.

‏كيف يمكن أن يحدث مثل هذا الموقف؟ إن الأمر أكثر سهولة مما تتصور. فتوجد عوامل كثيرة يمكن أن تساهم في حدوث حالات نقص ‏في الأحماض الأمينية الأساسية حتى لو تناولت غذاء جيدا متوازنا يحتوي على ما يكفي من البروتين. ومن هذه العوامل: نقص الامتصاص، العدوى، الإصابات، التوتر، تعاطي الكحوليات أو المخدرات، التقدم في السن، اختلال التوازن في العناصر الغذائية الأخرى. وهذه العوامل يمكن أن تؤثر على توافر الأحماض الأمينية الأساسية في الجسم. وإذا لم يكن الغذاء متوازنا بشكل سليم -أي إذا لم يمد الجسم بكميات كافية من الأحماض الأمينية الأساسية- فإنه عاجلا أو آجلا سوف يظهر هذا النقص في صورة نوع من الخلل الجسماني.

‏ومع ذلك، فهذا لا يعني أن الحل يكمن في تناول طعام يحتوي على كميات هائلة من البروتين. فهذا في الواقع يكون حلا غير صحي. فكثرة البروتين تضع عبئا ثقيلا على الكبد والكلى اللذين يكون لزاما عليهما التعامل مع نفايات التمثيل الغذائي للبروتين والتخلص منها. وحوالي نصف الأحماض الأمينية في بروتين الغذاء يتحول إلى جلوكوز عن طريق الكبد ويتم الاستفادة بهذا الجلوكوز للحصول على الطاقة اللازمة لنشاط الخلايا. وهذه العملية ينتج عنها إحدى النفايات وهي النشادر (الأمونيا). والنشادر مادة سامة للجسم، لذا فإن الجسم يحمي نفسه بجعل الكبد يقوم بتحويل النشادر إلى مادة أقل سمية من البولينا (اليوريا) التي تسري مع تيار الدم إلى الكليتين حيث يتم ترشيحها والتخلص منها مع البول.

‏وطالما أن كمية البروتين التي يتم تناولها ليست كبيرة جدا والكبد يعمل بكفاءة، فإن النشادر يتم معادلتها أولا بأول تقريبا لذا فإنها لا تسبب ضررا للجسم. ومع ذلك فإذا تكونت كميات كبيرة من النشادر أكبر من قدرة الكبد على التعامل معها بسبب الإسراف في تناول البروتين أو بسبب عسر الهضم أو بسبب خلل في وظائف الكبد، فقد يحدث تراكم للنشادر إلى مستويات سامة. وممارسة مجهود جسماني مضن يميل أيضا إلى التسبب في تراكم النشادر في الدم. وهذا قد يسبب مشكلات صحية خطيرة وتتضمن الاختلال المرضي المخي Encephalopathy أو الغيبوبة الكبدية Hepatic Coma. وارتفاع مستويات اليوريا بشكل غير طبيعي يمكن أن يسبب مشكلات صحية وتتضمن التهاب الكلى وآلام الظهر. لذا فإن المهم في الأمر ليس مجرد كمية البروتين التي يتم تناولها، ولكن الأهم هو نوعية هذا البروتين وما يحتويه من أحماض أمينية يحتاجها الجسم.
‏ومن الممكن تناول مكملات تحتوي على الأحماض الأمينية (أساسية وغير أساسية). وعند الإصابة باضطرابات مرضية معينة يكون من المفيد تناول مكملات تحتوي على حمض أميني محدد أو مجموعة من أحماض أمينية بعينها، وهي تقوم حينئذ بتدعيم عمليات الأيض ‏التي يكون الخلل فيها مسئولا عما أصابك من حالة مرضية. ويجب على النباتيين بصفة خاصة الحرص على أن يتضمن غذاؤهم جميع الأحماض الأمينية التي يحتاجها الجسم وإلا اصيبوا بالمرض