- Cum se clasifică aminoacizii?
- Cei 20 de aminoacizi proteici
- Glicină (Gly, G)
- Alanine (Ala, A)
- Proline (Pro, P)
- Valină (Val, V)
- Leucine (Leu, L)
- Isoleucină (Ile, I)
- Metionină (Met, M)
- Fenilalanină (Phe, F)
- Tirozină (Tyr, Y)
- Tryptofan (Trp, W)
- Serine (Ser, S)
- Treonina (Thr, T)
- Cisteină (Cys, C)
- Asparagina (Asn, N)
- Glutamină (Gln, G)
- Lizină (Lys, K)
- Histidină (lui, H)
- Arginină (Arg, R)
- Acid aspartic (Asp, D)
- Acid glutamic (Glu, E)
- Referințe
Cei Aminoacizii sunt compuși organici care proteinele de formă care sunt aminoacizi lanțuri acide. După cum sugerează și numele lor, acestea conțin atât grupuri de bază (amino, NH2) cât și grupuri acide (carboxil, COOH).
Aceste subunități sunt esențiale pentru formarea a sute de mii de proteine diferite în organisme la fel de diferite ca o bacterie și un elefant sau o ciupercă și un copac.
Diagrama Ven pentru aminoacizi (Sursa: Amino_Acids_Venn_Diagram.png: Klaus Hoffmeierderivative Lucrare: solde9 / Domeniu public, prin Wikimedia Commons)
Peste 200 de aminoacizi diferiți au fost descriși, dar savanții subiectului au stabilit că proteinele tuturor ființelor vii (simple sau complexe) sunt întotdeauna alcătuite din aceeași 20, care sunt unite pentru a forma secvențe liniare caracteristice.
Deoarece toți aminoacizii au aceeași „coloană vertebrală” principală, lanțurile lor laterale sunt cele care le diferențiază; prin urmare, aceste molecule pot fi gândite ca fiind „alfabetul” în care limbajul structurii proteinelor este „scris”.
Coloana vertebrală comună pentru toți cei 20 de aminoacizi constă dintr-o grupare carboxil (COOH) și o grupă amino (NH2) legată printr-un atom de carbon, cunoscut sub denumirea de α-carbon (cei 20 de aminoacizi comuni sunt α-aminoacizi).
Cei 20 de aminoacizi și structurile lor
Carbonul α este de asemenea unit de un atom de hidrogen (H) și un lanț lateral. Acest lanț lateral, cunoscut și sub denumirea de grupa R, variază ca mărime, structură, sarcină electrică și solubilitate în funcție de fiecare aminoacid în cauză.
Cum se clasifică aminoacizii?
Cele mai frecvente 20 de aminoacizi, adică aminoacizi proteici, pot fi împărțiți în două grupe: esențiale și neesențiale. Acestea din urmă sunt sintetizate de corpul uman, dar primele trebuie să fie dobândite cu alimente și sunt necesare pentru funcționarea celulelor.
Esențial aminoacizilor pentru oameni și alte animale sunt 9:
- histidină (H, Lui)
- izoleucină (I, Ile)
- leucină (L, Leu)
- lizină (K, Lys)
- metionină (M, Met)
- fenilalanină (F, Phe)
- treonină (T, Thr)
- triptofan (W, Trp) și
- valină (V, Val)
Aminoacizii neesențiali sunt 11:
- Alanine (A, Ala)
- arginină (R, Arg)
- asparagina (N, Asn)
- acid aspartic (D, Asp)
- cisteină (C, Cys)
- acid glutamic (E, Glu)
- glutamina (Q, Gln)
- glicină (G, Gly)
- prolină (P, Pro)
- serină (S, Ser) și
- tirozină (Y, Tyr)
În plus față de această clasificare, cei 20 de aminoacizi proteici (dintre care formează proteine) pot fi separați în funcție de caracteristicile grupărilor R în:
- aminoacizi nepolari sau alifatici : glicină, alanină, prolină, valină, leucină, izoleucină și metionină.
- Aminoacizi cu grupe R aromatice : fenilalanină, tirozină și triptofan.
- aminoacizi polari neîncărcați : serină, treonină, cisteină, asparagină și glutamină.
- aminoacizi polari încărcați pozitiv : lizină, histidină și arginină.
- aminoacizi polari încărcați negativ : acid aspartic și acid glutamic.
Cei 20 de aminoacizi proteici
Iată o scurtă descriere a principalelor caracteristici și funcții ale fiecăruia dintre acești compuși importanți:
Acesta este aminoacidul cu cea mai simplă structură, deoarece grupul său R este format dintr-un atom de hidrogen (H), motiv pentru care are și dimensiuni reduse. A fost izolată pentru prima dată în 1820 de gelatină, dar este foarte abundentă și în proteina care formează mătasea: fibroina .
Glycine (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Nu este un aminoacid esențial pentru mamifere, deoarece poate fi sintetizat de celulele acestor animale din alți aminoacizi precum serină și treonină.
Participă direct la unele „canale” din membranele celulare care controlează trecerea ionilor de calciu dintr-o parte în alta. De asemenea, are legătură cu sinteza purinelor, porfirinelor și a unor neurotransmițători inhibitori din sistemul nervos central.
Acest aminoacid, cunoscut și sub denumirea de acid 2-aminopropanoic , are o structură relativ simplă, deoarece grupul său R este format dintr-o grupare metil (-CH3), deci mărimea sa este și destul de mică.
Alanina (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Face parte din multe proteine și, din moment ce poate fi sintetizat de celulele corpului, nu este considerat esențial, dar este important din punct de vedere metabolic. Este foarte abundent în fibroina de mătase, de unde a fost izolată pentru prima dată în 1879.
Alanina poate fi sintetizată din piruvat, un compus produs de o cale metabolică cunoscută sub numele de glicoliză , care implică descompunerea glucozei pentru a obține energie sub formă de ATP.
Participă la ciclul glucoză-alanină, care are loc între ficat și alte țesuturi ale animalelor și care este o cale catabolică care depinde de proteine pentru formarea carbohidraților și pentru producerea de energie.
De asemenea, face parte din reacțiile de transaminare, în gluconeogeneză și în inhibarea enzimei glicolitice piruvat kinază, precum și în autofagia hepatică.
Prolina ( acidul pirolidin-2-carboxilic ) este un aminoacid care are o structură particulară, deoarece grupa sa R constă dintr-un inel pirolidină, format din cinci atomi de carbon legați între ei, inclusiv atomul de carbon α.
Proline (Sursa: încărcătorul original a fost Paginazero la Wikipedia italiană. / Domeniu public, prin Wikimedia Commons)
În multe proteine, structura rigidă a acestui aminoacid este foarte utilă pentru introducerea de „răsuciri” sau „pliuri”. Acesta este cazul fibrelor de colagen la majoritatea animalelor vertebrate, care sunt formate din multe resturi de prolină și glicină.
La plante s-a demonstrat că participă la întreținerea homeostazei celulare, incluzând echilibrul redox și stările energetice. Poate acționa ca o moleculă de semnalizare și modulează diferite funcții mitocondriale, influențează proliferarea celulară sau moartea etc.
Acesta este un alt aminoacid cu o grupare R alifatică, care este compusă din trei atomi de carbon (CH3-CH-CH3). Numele său IUPAC este acidul 2-3-amino-3-butanoic , deși poate fi găsit și în literatură sub formă de acid α-aminovalerian .
Valine (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Valina a fost purificată pentru prima dată în 1856 dintr-un extract apos de pancreas al unei ființe umane, dar numele său a fost inventat în 1906 datorită asemănării structurale cu acidul valeric extras din unele plante.
Este un aminoacid esențial, deoarece nu poate fi sintetizat de organism, deși nu pare să îndeplinească multe alte funcții, pe lângă faptul că face parte din structura multor proteine globulare.
De la degradare, de exemplu, pot fi sintetizați alți aminoacizi, cum ar fi glutamina și alanina.
Leucina este un alt aminoacid esențial și face parte din grupul aminoacizilor cu lanț ramificat, alături de valină și izoleucină. Grupul R care caracterizează acest compus este o grupare izobutil ( CH2-CH-CH3-CH3 ), deci este foarte hidrofob (respinge apa).
Leucine (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Acesta a fost descoperit în 1819 ca parte a proteinelor din fibrele musculare animale și lână de oaie.
Este foarte abundent în proteine precum hemoglobina și participă direct la reglarea cifrei de afaceri și a sintezei, deoarece este un aminoacid activ din punct de vedere al semnalizării și exprimării genetice intracelulare. În multe cazuri este un agent de îmbunătățire a aromelor pentru unele alimente.
De asemenea, un aminoacid cu catenă ramificată, izoleucina a fost descoperită în 1904 din fibrină, o proteină care este implicată în coagularea sângelui.
Isoleucine (Sursa: Taekyubabo, prin Wikimedia Commons)
La fel ca leucina, este un aminoacid esențial, al cărui lanț lateral este format dintr-un lanț ramificat de 4 atomi de carbon (CH3-CH-CH2-CH3).
Este extrem de frecvent în proteinele celulare și poate reprezenta mai mult de 10% din greutatea lor. De asemenea, funcționează în sinteza glutaminei și alaninei, precum și în echilibrul aminoacizilor cu lanț ramificat.
Metionina, numită și acid γ-metiltiol-α-aminobutiric , este un aminoacid descoperit în prima decadă a secolului XX, izolat de cazeină, o proteină prezentă în laptele de vacă.
Metionină (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Este un aminoacid esențial, este hidrofob, deoarece grupa sa R constă dintr-un lanț alifatic cu un atom de sulf (-CH2-CH2-S-CH3).
Este esențial pentru sinteza multor proteine, inclusiv hormoni, proteine din piele, păr și unghiile animalelor. Este comercializat sub formă de tablete care funcționează ca relaxante naturale, utile pentru dormit și, în plus, pentru a menține starea bună a părului și a unghiilor.
Acidul fenilalanină sau β-fenil-α-aminopropionic , este un aminoacid aromatic a cărui grupare R este un inel benzenic. A fost descoperită în 1879 într-o plantă din familia Fabaceae și astăzi se știe că face parte din multe rășini naturale, cum ar fi polistirenul.
Fenilalanină (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Ca aminoacid hidrofob, fenilalanina este prezentă în aproape toate domeniile hidrofobe ale proteinelor. În multe plante, acest aminoacid este esențial pentru sinteza metaboliților secundari cunoscuți ca fenilpropanoizi și flavonoizi.
La animale, fenilalanina se găsește, de asemenea, în peptide extrem de importante, cum ar fi vasopresina, melanotropina și enkephalina, toate esențiale pentru funcția neuronală.
Tirozina ( β-parahidroxifenil-α-aminopropionic ) este un alt aminoacid aromatic, al cărui grup R este un inel aromatic asociat cu o grupare hidroxil (-OH), motiv pentru care este capabil să interacționeze cu diferite elemente. A fost descoperit în 1846 și este obținut în general din fenilalanină.
Tyrosine (Sursa: NEUROtiker / Domeniu public, prin Wikimedia Commons)
Nu este un aminoacid esențial, dar se poate întâmpla dacă căile sale biosintetice nu reușesc. Are multe funcții în corpul uman, printre care se remarcă participarea sa ca substrat pentru sinteza neurotransmițătorilor și a hormonilor precum adrenalina și hormonul tiroidian.
Este esențială pentru sinteza melaninei, o moleculă care ne oferă protecție împotriva razelor ultraviolete ale soarelui. De asemenea, contribuie la producerea de endorfine (calmante endogene) și antioxidanți precum vitamina E.
Acționează direct în fosforilarea proteinelor, precum și în adăugarea grupărilor de azot și sulf.
Acest aminoacid, cunoscut și sub denumirea de acid 2-amino-3-indolilpropionic , face parte din grupul aminoacizilor esențiali și este, de asemenea, un aminoacid aromatic, deoarece grupa sa R constă dintr-o grupare indol.
Tryptofan (Sursa: încărcătorul original a fost Paginazero la Wikipedia italiană / Domeniu public, prin Wikimedia Commons)
Principalele sale funcții la animale trebuie să o facă, pe lângă sinteza proteinelor, cu sinteza serotoninei , a unui neurotransmițător și a melatoninei , un antioxidant care funcționează și în ciclurile de somn și trezire.
Acest aminoacid este folosit și de celule ca precursor pentru formarea cofactorului NAD, care participă la reacții enzimatice multiple de reducere a oxidării.
La plante, triptofanul este unul dintre principalii precursori pentru sinteza hormonului vegetal auxin , care participă la reglarea creșterii, dezvoltării și a altor funcții fiziologice din aceste organisme.
Serina, sau acidul 2-amino-3-hidroxipropanoic , este un aminoacid neesențial care poate fi produs din glicină. Grupa sa R este un alcool cu formula -CH2OH, deci este un aminoacid polar fără încărcare.
Serina (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Este important funcțional în multe proteine esențiale și este necesar pentru metabolismul grăsimilor, acizilor grași și membranelor celulare. Participa la cresterea musculara si la sanatatea sistemului imunitar al mamiferelor.
Funcțiile lor sunt, de asemenea, legate de sinteza cisteinei, purinelor și pirimidinelor (baze azotate), ceramide și fosfatidilserinei (o fosfolipidă a membranei). La bacterii participă la sinteza triptofanului și la rumegători în gluconeogeneză.
Face parte din situsul activ al enzimelor cu activitate hidrolitică cunoscută sub numele de serin proteaze și, de asemenea, participă la fosforilarea altor proteine.
Treonina sau treo-Ls-α-amino-β-butiricul acid este un alt aminoacid esențial care face parte dintr-un număr mare de proteine celulare la animale și plante. A fost unul dintre ultimii aminoacizi descoperiti (1936) si are multe functii importante in celule, printre care:
- Este un loc de legare pentru lanțurile de glucide ale glicoproteinelor
- Este un loc de recunoaștere a protein kinazelor cu funcții specifice
- Face parte din proteine importante, precum cele care formează smalțul dinților, elastina și colagenul, precum și altele din sistemul nervos
- Farmacologic este utilizat ca supliment alimentar, anxiolitic și antidepresiv
Threonine (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Grupa R a treoninei, ca cea a serinei, conține o grupare -OH, deci este un alcool cu structura -CH-OH-CH3.
Acest aminoacid neesențial a fost descoperit în 1810 ca element principal al proteinei care se găsește în coarnele diferitelor animale.
Cysteine (Sursa: încărcătorul original a fost Paginazero la Wikipedia italiană. / Domeniu public, prin Wikimedia Commons)
Grupa sa R este formată dintr-o grupare tiol sau sulfhidril (-CH2-SH), deci este esențială pentru formarea de punți disulfură intra- și intermoleculare în proteine unde se găsește, ceea ce este foarte important pentru stabilirea structurii. tridimensional dintre acestea.
Acest aminoacid este de asemenea implicat în sinteza glutationului, metioninei, acidului lipoic, tiaminei, coenzimei A și a multor alte molecule biologice importante. În plus, face parte din cheratine, proteine structurale care sunt foarte abundente la animale.
Asparagina este un aminoacid neesențial, aparținând grupului de aminoacizi polari neîncărcați. Acesta a fost primul aminoacid descoperit (1806), izolat de sucul de sparanghel.
Asparagine (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Se caracterizează printr-un grup R este o carboxamidă (-CH2-CO-NH2), deci poate forma cu ușurință legături de hidrogen.
Este activ în metabolismul celular și în fiziologia corpului animalelor. Funcționează în reglarea expresiei genice și a sistemului imunitar, pe lângă participarea la sistemul nervos și la detoxifierea amoniacului.
Grupul R de glutamină este descris de unii autori ca o amidă a lanțului lateral al acidului glutamic (-CH2-CH2-CO-NH2). Acesta nu este un aminoacid esențial, deoarece există rute pentru biosinteza sa în celulele animale.
Glutamină (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Participă direct la cifra de afaceri a proteinelor și la semnalizarea celulelor, la exprimarea genelor și la sistemul imunitar al mamiferelor. Este considerat drept „combustibil” pentru proliferarea celulelor și are funcții de inhibitor al morții celulare.
Glutamina este de asemenea implicată în sinteza purinelor, pirimidinelor, ornitinei, citrulinei, argininei, prolinei și asparaginei.
Lizina sau acidul ε-aminocaproic este un aminoacid esențial pentru om și alte animale. Acesta a fost descoperit în 1889 ca parte a cazeinei, gelatinei, albuminei de ou și a altor proteine animale.
Lysine (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
În grupa sa R, lizina are o grupare amino încărcată pozitiv (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +) caracterizată prin hidrofobicitatea sa.
Acesta nu numai că acționează ca un micronutrient pentru celulele din organism, dar este, de asemenea, un metabolit pentru diferite tipuri de organisme. Este esențial pentru creșterea și remodelarea mușchilor și, de asemenea, pare să aibă activitate antivirală, în metilarea proteinelor și în alte modificări.
Este un aminoacid „semi-esențial”, deoarece există rute pentru sinteza acestuia la ființele umane adulte, dar acestea nu întotdeauna îndeplinesc cerințele organismului.
Histidine (Sursa: NEUROtiker / Domeniu public, prin Wikimedia Commons)
Este un aminoacid polar care are o grupare R cunoscută sub numele de imidazolium, care are o structură ciclică cu doi atomi de azot ale căror caracteristici îi permit să participe la reacții enzimatice diferite, unde au loc transferuri de protoni.
Histidina participă la metilarea proteinelor, face parte din structura hemoglobinei (proteina care transportă oxigen în sângele animalelor), se află în unele dipeptide antioxidante și este un precursor al altor molecule importante, cum ar fi histamina.
Acest aminoacid încărcat pozitiv a fost izolat pentru prima dată în 1895 din proteinele antler ale unor animale. Nu este un aminoacid esențial, dar este foarte important pentru sinteza ureei, unul dintre modurile prin care azotul este excretat la animale.
Arginine (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Grupa sa R este -CH2-CH2-CH2-NH-C-NH-NH2 și acționează ca un antioxidant, regulator al secreției hormonale, detoxifiant de amoniu, regulator al expresiei genice, rezervor de azot, în metilarea proteinelor etc. .
Acidul aspartic are o grupare R cu oa doua grupare carboxil (-CH2-COOH) și face parte din grupul aminoacizilor încărcați negativ.
Acidul aspartic (Sursa: încărcătorul original a fost Paginazero la Wikipedia italiană. / Domeniu public, prin Wikimedia Commons)
Principalele sale funcții au legătură cu sinteza purinelor, pirimidinelor, asparaginei și argininei. Participă la reacțiile de transaminare, în ciclul ureei și la sinteza inozitolului.
De asemenea, aparține grupului de aminoacizi încărcați negativ, cu o grupare R cu structura -CH2-CH2-COOH, foarte asemănătoare cu cea a acidului aspartic. A fost descoperit în 1866 din glutenul de grâu hidrolizat și este cunoscut ca făcând parte din multe proteine comune în multe lucruri vii.
Acid glutamic (Sursa: Borb, prin Wikimedia Commons)
Acest aminoacid neesențial are multe funcții importante în celulele animale, în special în sinteza glutaminei și argininei, alți doi aminoacizi proteici.
Mai mult decât atât, este un mediator important al transmiterii de semnale excitate în sistemul nervos central al animalelor vertebrate, astfel că prezența sa în anumite proteine este crucială pentru funcția creierului, pentru dezvoltarea cognitivă, memoria și învățarea.
Referințe
- Fonnum, F. (1984). Glutamat: un neurotransmițător în creierul mamiferului. Journal of Neurochemistry, 18 (1), 27–33.
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Principiile biochimiei Lehninger. Macmillan.
- Szabados, L., & Savoure, A. (2010). Prolina: un aminoacid multifuncțional. Tendințe în știința plantelor, 15 (2), 89-97.
- Wu, G. (2009). Aminoacizi: metabolism, funcții și nutriție. Aminoacizi, 37 (1), 1-17.
- Wu, G. (2013). Aminoacizi: biochimie și nutriție. CRC Press.