OLBALTUMVIELU 20 AMINOSKĀBES UN TO FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Šīs aminoskābes ir organiski savienojumi, kas veido olbaltumvielas, kas ir aminoskābju ķēdes. Kā norāda nosaukums, tie satur gan pamata grupas (aminogrupas, NH2), gan skābes grupas (karboksilgrupa, COOH).

Šīs apakšvienības ir atslēga simtiem tūkstošu dažādu olbaltumvielu veidošanai tikpat atšķirīgos organismos kā baktērija un zilonis vai sēnīte un koks.

Aminoskābju Ven diagramma (Avots: Amino_Acids_Venn_Diagram.png: Klaus Hoffmeier atvasināts darbs: solde9 / Public domain, izmantojot Wikimedia Commons)

Ir aprakstītas vairāk nekā 200 dažādas aminoskābes, bet pētījuma subjekti ir noteikuši, ka visu dzīvo būtņu (vienkāršās vai sarežģītās) olbaltumvielas vienmēr sastāv no tām pašām 20, kas savienojas, veidojot raksturīgas lineāras secības.

Tā kā visām aminoskābēm ir vienāds galvenais “mugurkauls”, tieši to sānu ķēdes tās atšķir; tāpēc šīs molekulas var uzskatīt par “alfabētu”, kurā “rakstīta” olbaltumvielu struktūras valoda.

Kopējais 20 aminoskābju pamats sastāv no karboksilgrupas (COOH) un aminogrupas (NH2), kas savienotas caur oglekļa atomu, kas pazīstams kā α-ogleklis (20 parastās aminoskābes ir α-aminoskābes).

20 aminoskābes un to struktūras

Α-oglekli pievieno arī ūdeņraža atoms (H) un sānu ķēde. Šīs sānu ķēdes, kas pazīstamas arī kā R grupa, lielums, struktūra, elektriskais lādiņš un šķīdība atšķiras atkarībā no katras attiecīgās aminoskābes.

Kā tiek klasificētas aminoskābes?

20 visbiežāk sastopamās aminoskābes, tas ir, olbaltumvielu aminoskābes, var iedalīt divās grupās: neaizstājamās un nebūtiskās. Pēdējos sintezē cilvēka ķermenis, bet pēdējie jāiegūst ar uzturu un ir nepieciešami šūnu funkcionēšanai.

Cilvēkiem un citiem dzīvniekiem neaizstājamās aminoskābes ir 9:

- histidīns (H, His)

- izoleicīns (I, Ile)

- leicīns (L, Leu)

- lizīns (K, Lys)

- metionīns (M, Met)

- fenilalanīns (F, Phe)

- treonīns (T, Thr)

- triptofāns (W, Trp) un

- valīns (V, Val)

The nebūtiskus aminoskābes ir 11:

- alanīns (A, Ala)

- arginīns (R, Arg)

- asparagīns (N, Asn)

- asparagīnskābe (D, Asp)

- cisteīns (C, Cys)

- glutamīnskābe (E, Glu)

- glutamīns (Q, Gln)

- glicīns (G, Gly)

- prolīns (P, Pro)

- serīns (S, Ser) un

- tirozīns (Y, Tyr)

Papildus šai klasifikācijai 20 olbaltumvielu aminoskābes (no kurām tās veido olbaltumvielas) var atdalīt atbilstoši to R grupu īpašībām:

- nepolāras vai alifātiskas aminoskābes : glicīns, alanīns, prolīns, valīns, leicīns, izoleicīns un metionīns.

- aminoskābes ar aromātiskām R grupām : fenilalanīns, tirozīns un triptofāns.

- Neuzlādētas polārās aminoskābes : serīns, treonīns, cisteīns, asparagīns un glutamīns.

- Pozitīvi lādētas polārās aminoskābes : lizīns, histidīns un arginīns.

- Negatīvi uzlādētas polārās aminoskābes : asparagīnskābe un glutamīnskābe.

20 olbaltumvielu aminoskābes

Šeit ir īss katra šo svarīgo savienojumu galveno īpašību un funkciju apraksts:

1. Glicīns (Gly, G)

Šī ir aminoskābe ar visvienkāršāko struktūru, jo tās R grupa sastāv no ūdeņraža atoma (H), tāpēc tā ir arī maza izmēra. Pirmo reizi tas tika izolēts 1820. gadā no želatīna, bet tas ir arī ļoti bagātīgs proteīnā, kas veido zīdu: fibroin .

Glicīns (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Tā nav būtiska aminoskābe zīdītājiem, jo ​​šo dzīvnieku šūnas to var sintezēt no citām aminoskābēm, piemēram, serīna un treonīna.

Tas tieši piedalās dažos "kanālos" šūnu membrānās, kas kontrolē kalcija jonu pāreju no vienas puses uz otru. Tas ir saistīts arī ar purīnu, porfirīnu un dažu centrālās nervu sistēmas inhibējošo neirotransmiteru sintēzi.

1. Alanīns (Ala, A)

Šai aminoskābei, kas pazīstama arī kā 2-aminopropanskābe , ir samērā vienkārša struktūra, jo tās R grupa sastāv no metilgrupas (-CH3), tāpēc arī tās lielums ir diezgan mazs.

Alanina (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Tā ir daļa no daudziem proteīniem, un, tā kā to var sintezēt ķermeņa šūnas, to neuzskata par būtisku, bet tā ir metaboliski svarīga. Tas ir ļoti bagātīgs zīda fibroīnā, no kurienes tas pirmo reizi tika izolēts 1879. gadā.

Alanīnu var sintezēt no piruvāta - savienojuma, kas tiek izveidots ar metabolisma ceļu, kas pazīstams kā glikolīze , kas ietver glikozes sadalīšanos, lai iegūtu enerģiju ATP formā.

Tas piedalās glikozes-alanīna ciklā, kas notiek starp dzīvnieku aknām un citiem audiem un kas ir katabolisms ceļš, kas ogļhidrātu veidošanā un enerģijas ražošanā ir atkarīgs no olbaltumvielām.

Tā ir arī daļa no transaminēšanas reakcijām, glikoneoģenēzē un glikolītiskā enzīma piruvāta kināzes nomākumā, kā arī aknu autofagijā.

1. Prolīns (Pro, P)

Prolīns ( pirolidīna-2-karbonskābe ) ir aminoskābe, kurai ir īpaša struktūra, jo tās R grupa sastāv no pirolidīna gredzena, ko veido pieci oglekļa atomi, kas savienoti kopā, ieskaitot α oglekļa atomu.

Proline (Avots: sākotnējais augšupielādētājs bija Paginazero itāļu Vikipēdijā. / Publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons)

Daudzos proteīnos šīs aminoskābes stingrā struktūra ir ļoti noderīga, lai ieviestu "deformējumus" vai "krokas". Tas ir gadījumā ar kolagēna šķiedrām lielākajā daļā mugurkaulnieku, kuras veido daudzas prolīna un glicīna atliekas.

Ir pierādīts, ka augos tas piedalās šūnu homeostāzes uzturēšanā, ieskaitot redoksa līdzsvaru un enerģijas stāvokļus. Tas var darboties kā signālu molekula un modulēt dažādas mitohondriju funkcijas, ietekmēt šūnu proliferāciju vai nāvi utt.

1. Valīna (Val, V)

Šī ir vēl viena aminoskābe ar alifātisku R grupu, kas sastāv no trim oglekļa atomiem (CH3-CH-CH3). Tās IUPAC nosaukums ir 2-3-amino-3-butānskābe , lai gan literatūrā to var atrast arī kā α-aminovalerijas skābi .

Valine (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Valīns pirmo reizi tika attīrīts 1856. gadā no cilvēka aizkuņģa dziedzera ūdens ekstrakta, bet tā nosaukums tika radīts 1906. gadā, pateicoties tā strukturālajai līdzībai ar valerīnskābi, ko ieguva no dažiem augiem.

Tā ir neaizstājama aminoskābe, jo organisms to nevar sintezēt, kaut arī šķiet, ka tā neveic daudzu citu globālu olbaltumvielu struktūras funkcijas arī citās funkcijās.

Pēc tās sadalīšanās var sintezēt citas aminoskābes, piemēram, glutamīnu un alanīnu.

1. Leicīns (Leu, L)

Leicīns ir vēl viena neaizstājama aminoskābe un ietilpst sazarotu ķēžu aminoskābju grupā kopā ar valīnu un izoleicīnu. R grupa, kas raksturo šo savienojumu, ir izobutilgrupa ( CH2-CH-CH3-CH3 ), tāpēc tā ir ļoti hidrofobiska (atgrūž ūdeni).

Leucine (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Tas tika atklāts 1819. gadā kā dzīvnieku muskuļu šķiedru un aitas vilnas olbaltumvielu sastāvdaļa.

Tas ir ļoti bagātīgs olbaltumvielās, piemēram, hemoglobīnā, un tieši piedalās olbaltumvielu aprites un sintēzes regulēšanā, jo tā ir aktīva aminoskābe no intracelulāras signalizācijas un ģenētiskās izpausmes viedokļa. Daudzos gadījumos tas ir dažu ēdienu garšas pastiprinātājs.

1. Izoleicīns (Īle, I)

Arī sazarotas ķēdes aminoskābe izoleicīns tika atklāts 1904. gadā no fibrīna - olbaltumvielas, kas ir iesaistīta asins recēšanā.

Izoleicīns (Avots: Taekyubabo, izmantojot Wikimedia Commons)

Tāpat kā leicīns, tā ir neaizstājama aminoskābe, kuras sānu ķēde sastāv no sazarotas ķēdes ar 4 oglekļa atomiem (CH3-CH-CH2-CH3).

Tas ir ārkārtīgi izplatīts šūnu proteīnos un var pārstāvēt vairāk nekā 10% no viņu svara. Tas darbojas arī glutamīna un alanīna sintēzē, kā arī sazarotu ķēžu aminoskābju līdzsvarā.

1. Metionīns (Met, M)

Metionīns, ko sauc arī par γ-metiltiol-α-aminosviestskābi , ir aminoskābe, kas tika atklāta 20. gadsimta pirmajā desmitgadē, izdalīta no kazeīna - olbaltumvielām, kas atrodas govs pienā.

Metionīns (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Tā ir neaizstājama aminoskābe, tā ir hidrofobiska, jo tās R grupa sastāv no alifātiskas ķēdes ar sēra atomu (-CH2-CH2-S-CH3).

Tas ir nepieciešams daudzu olbaltumvielu, tai skaitā hormonu, olbaltumvielu sintēzei no dzīvnieku ādas, matiem un nagiem. To tirgo tablešu veidā, kas darbojas kā dabiski relaksanti, noderīgi gulēšanai un papildus tam, lai uzturētu labu matu un nagu stāvokli.

1. Fenilalanīns (Phe, F)

Fenilalanīns vai β-fenil-α-aminopropionskābe ir aromātiska aminoskābe, kuras R grupa ir benzola gredzens. Tas tika atklāts 1879. gadā Fabaceae dzimtas augā, un šodien ir zināms, ka tas ir daļa no daudziem dabīgiem sveķiem, piemēram, polistirola.

Fenilalanīns (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Fenilalanīns kā hidrofobiska aminoskābe atrodas praktiski visos olbaltumvielu hidrofobos domēnos. Daudzos augos šī aminoskābe ir būtiska sekundāro metabolītu, kas pazīstami kā fenilpropanoīdi un flavonoīdi, sintēzei.

Dzīvniekiem fenilalanīns ir atrodams arī ļoti svarīgos peptīdos, piemēram, vazopresīnā, melanotropīnā un enkefalīnā, visi tie ir nepieciešami neironu funkcijai.

1. Tirozīns (Tyr, Y)

Tirozīns ( β-parahidroksifenil-α-aminopropionskābe ) ir vēl viena aromātiska aminoskābe, kuras R grupa ir aromātisks gredzens, kas saistīts ar hidroksilgrupu (-OH), tāpēc tas spēj mijiedarboties ar dažādiem elementiem. Tas tika atklāts 1846. gadā un parasti tiek iegūts no fenilalanīna.

Tyrosine (Avots: NEUROtiker / Public Domain, izmantojot Wikimedia Commons)

Tā nav neaizstājama aminoskābe, bet tā var būt, ja tās biosintētiskie ceļi neizdodas. Cilvēka ķermenī tam ir daudz funkciju, starp kuriem izceļas tā dalība neiromediatoru un tādu hormonu kā adrenalīns un vairogdziedzera hormonu sintēzē.

Tas ir nepieciešams melanīna, molekulas, sintēzei, kas mums nodrošina aizsardzību pret saules ultravioletajiem stariem. Tas veicina arī endorfīnu (endogēno sāpju mazinātāju) un antioksidantu, piemēram, E vitamīna, ražošanu.

Tas darbojas tieši olbaltumvielu fosforilēšanā, kā arī slāpekļa un sēra grupu pievienošanā.

1. Triptofāns (Trp, W)

Šī aminoskābe, kas pazīstama arī kā 2-amino-3-indolilpropionskābe , ietilpst neaizvietojamo aminoskābju grupā un ir arī aromātiska aminoskābe, jo tās R grupa sastāv no indola grupas.

Triptofāns (Avots: sākotnējais augšupielādētājs bija Paginazero itāļu Vikipēdijā. / Publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons)

Tās galvenajām funkcijām dzīvniekiem papildus olbaltumvielu sintēzei jāveic arī serotonīna , neirotransmitera, un melatonīna , antioksidanta, kas darbojas arī miega un nomoda ciklos, sintēze .

Šīs aminoskābes šūnas izmanto arī kā priekšteci kofaktora NAD veidošanai, kas piedalās vairākās oksidācijas-reducēšanas enzimātiskās reakcijās.

Augos triptofāns ir viens no galvenajiem augu hormona auksīna sintēzes priekštečiem , kas piedalās šo organismu augšanas, attīstības un citu fizioloģisko funkciju regulēšanā.

1. Serīns (Ser, S)

Serīns vai 2-amino-3-hidroksipropānskābe ir nebūtiska aminoskābe, ko var ražot no glicīna. Tās R grupa ir spirts ar formulu -CH2OH, tāpēc tā ir polārā aminoskābe bez maksas.

Serina (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Tas ir funkcionāli svarīgs daudzos būtiskos proteīnos un ir nepieciešams tauku, taukskābju un šūnu membrānu metabolismam. Piedalās muskuļu augšanā un zīdītāju imūnsistēmas veselībā.

Viņu funkcijas ir saistītas arī ar cisteīna, purīnu un pirimidīnu (slāpekļa bāzes), keramīda un fosfatidilserīna (membrānas fosfolipīds) sintēzi. Baktērijās tas piedalās triptofāna sintēzē, bet atgremotājos - glikoneoģenēzē.

Tas ir daļa no fermentu aktīvās vietas ar hidrolītisko aktivitāti, kas pazīstams kā serīna proteāzes, un arī piedalās citu olbaltumvielu fosforilēšanā.

1. Treonīns (Thr, T)

Treonīns vai treo-Ls-α-amino-β-sviestskābe ir vēl viena būtiska aminoskābe, kas ir daļa no liela skaita šūnu olbaltumvielām dzīvniekiem un augiem. Tā bija viena no pēdējām atklātajām aminoskābēm (1936), un tai ir daudzas svarīgas funkcijas šūnās, ieskaitot:

- Tā ir saistoša vieta glikoproteīnu ogļhidrātu ķēdēm

- Tā ir olbaltumvielu kināžu atpazīšanas vieta ar specifiskām funkcijām

- Tā ir daļa no svarīgiem proteīniem, piemēram, tiem, kas veido zobu emalju, elastīnu un kolagēnu, kā arī citi nervu sistēmas

- Farmakoloģiski to lieto kā uztura bagātinātāju, anksiolītisku un antidepresantu

Treonīns (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Treonīna R grupa, tāpat kā serīns, satur -OH grupu, tāpēc tas ir spirts ar struktūru -CH-OH-CH3.

1. Cisteīns (Cys, C)

Šī neaizstājamā aminoskābe tika atklāta 1810. gadā kā galvenā olbaltumvielu sastāvdaļa, kas atrodama dažādu dzīvnieku ragos.

Cisteīns (Avots: sākotnējais augšupielādētājs bija Paginazero itāļu Vikipēdijā. / Publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons)

Tās R grupa sastāv no tiola vai sulfhidrilgrupas (-CH2-SH), tāpēc tā ir būtiska intra- un starpmolekulāro disulfīdu tiltu veidošanai olbaltumvielās, kur tā atrodas, un tas ir ļoti svarīgi struktūras izveidošanai. trīsdimensiju no tiem.

Šī aminoskābe ir iesaistīta arī glutationa, metionīna, liposkābes, tiamīna, koenzīma A un daudzu citu bioloģiski svarīgu molekulu sintēzē. Turklāt tā ir daļa no keratīniem, strukturālajiem proteīniem, kas ir ļoti bagātīgi dzīvniekiem.

1. Asparagīns (Asn, N)

Asparagīns ir neaizstājama aminoskābe, kas pieder pie neuzlādētu polāro aminoskābju grupas. Šī bija pirmā atklātā aminoskābe (1806), kas tika izolēta no sparģeļu sulas.

Asparagīns (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

To raksturo grupa R ir karboksamīds (-CH2-CO-NH2), tāpēc tas var viegli veidot ūdeņraža saites.

Tas ir aktīvs dzīvnieku šūnu metabolismā un ķermeņa fizioloģijā. Tas darbojas arī gēnu ekspresijas un imūnsistēmas regulēšanā, papildus piedaloties nervu sistēmā un amonjaka detoksikācijā.

1. Glutamīns (Gln, G)

Daži autori aprakstīja glutamīna R grupu kā glutamīnskābes sānu ķēdes amīdu (-CH2-CH2-CO-NH2). Šī nav neaizvietojamā aminoskābe, jo dzīvnieku šūnās ir tās biosintēzes ceļi.

Glutamīns (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Tas tieši piedalās olbaltumvielu apmaiņā un šūnu signalizācijā, gēnu ekspresijā un zīdītāju imūnsistēmā. To uzskata par "degvielu" šūnu proliferācijai, un tā darbojas kā šūnu nāves inhibitors.

Glutamīns ir iesaistīts arī purīnu, pirimidīnu, ornitīna, citrulīna, arginīna, prolīna un asparagīna sintēzē.

1. Lizīns (Lys, K)

Lizīns vai ε-aminokaproīnskābe ir būtiska aminoskābe cilvēkiem un citiem dzīvniekiem. Tas tika atklāts 1889. gadā kā kazeīna, želatīna, olu albumīna un citu dzīvnieku olbaltumvielu sastāvdaļa.

Lizīns (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Lizīnam R grupā ir pozitīvi lādēta aminogrupa (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +), kurai raksturīga hidrofobitāte.

Tas darbojas ne tikai kā mikroelementi ķermeņa šūnām, bet arī ir metabolīts dažādu veidu organismiem. Tā ir būtiska muskuļu augšanai un pārveidošanai, kā arī tai piemīt pretvīrusu aktivitāte, olbaltumvielu metilēšanā un citās modifikācijās.

1. Histidīns (Viņa, H)

Tā ir "daļēji neaizvietojama" aminoskābe, jo pieaugušajiem cilvēkiem ir tās sintēzes ceļi, taču tie ne vienmēr atbilst ķermeņa prasībām.

Histidīns (Avots: NEUROtiker / Public Domain, izmantojot Wikimedia Commons)

Tā ir polāra aminoskābe, kurai ir R grupa, kas pazīstama kā imidazolijs, kurai ir cikliska struktūra ar diviem slāpekļa atomiem, kuras īpašības ļauj tai piedalīties dažādās fermentatīvās reakcijās, kur notiek protonu pārnešana.

Histidīns piedalās olbaltumvielu metilēšanā, ir daļa no hemoglobīna struktūras (olbaltumvielas, kas pārvadā skābekli dzīvnieku asinīs), ir dažos antioksidantu dipeptīdos un ir citu svarīgu molekulu, piemēram, histamīna, priekštecis.

1. Arginīns (Arg, R)

Šī pozitīvi lādētā aminoskābe pirmo reizi tika izdalīta 1895. gadā no dažu dzīvnieku skudru olbaltumvielām. Tā nav neaizstājama aminoskābe, bet tā ir ļoti svarīga urīnvielas sintēzei - vienam no veidiem, kā dzīvnieki izdalās slāpekli.

Arginīns (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Tās R grupa ir -CH2-CH2-CH2-NH-C-NH-NH2 un darbojas kā antioksidants, hormonālās sekrēcijas regulators, amonija detoksikants, gēnu ekspresijas regulators, slāpekļa rezervuārs, olbaltumvielu metilēšanā utt. .

1. Asparagīnskābe (Asp, D)

Asparagīnskābei ir viena R grupa ar otro karboksilgrupu (-CH2-COOH), un tā ir daļa no negatīvi lādētu aminoskābju grupas.

Asparīnskābe (Avots: sākotnējais augšupielādētājs bija Paginazero itāļu Vikipēdijā. / Publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons)

Tās galvenās funkcijas ir saistītas ar purīnu, pirimidīnu, asparagīna un arginīna sintēzi. Tas piedalās transaminēšanas reakcijās, urīnvielas ciklā un inozīta sintēzē.

1. Glutamīnskābe (Glu, E)

Tas pieder arī negatīvi lādētu aminoskābju grupai ar R grupu ar struktūru -CH2-CH2-COOH, kas ir ļoti līdzīga asparagīnskābei. Tas tika atklāts 1866. gadā no hidrolizēta kviešu lipekļa, un ir zināms, ka tā ir daļa no daudziem kopējiem olbaltumvielām daudzās dzīvās lietās.

Glutamīnskābe (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Šai nebūtiskajai aminoskābei ir daudz svarīgu funkciju dzīvnieku šūnās, īpaši glutamīna un arginīna, divu citu olbaltumvielu aminoskābju, sintēzē.

Turklāt tas ir svarīgs mediators ierosmes signālu pārnešanai mugurkaulnieku centrālajā nervu sistēmā, tāpēc tā klātbūtne noteiktos proteīnos ir būtiska smadzeņu darbībai, izziņas attīstībai, atmiņai un mācībām.

Atsauces

1. Fonnum, F. (1984). Glutamāts: neirotransmiters zīdītāju smadzenēs. Journal of Neurochemistry, 18 (1), 27. – 33.
2. Nelsons, DL, Lehingers, AL, & Cox, MM (2008). Lehingera bioķīmijas principi. Makmillans.
3. Szabados, L., & Savoure, A. (2010). Prolīns: daudzfunkcionāla aminoskābe. Tendences augu zinātnē, 15 (2), 89-97.
4. Wu, G. (2009). Aminoskābes: metabolisms, funkcijas un uzturs. Aminoskābes, 37 (1), 1-17.
5. Wu, G. (2013). Aminoskābes: bioķīmija un uzturs. CRC Press.