Αμινοξέα

Τα αμινοξέα και οι πρωτεΐνες είναι τα ενδιάμεσα περάσματα από τον ορυκτό κόσμο στη ζωντανή ύλη.
Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, τα αμινοξέα είναι διλειτουργικές οργανικές ουσίες: που αποτελούνται από τη λειτουργία αμινοξέων (-NH2) και τη λειτουργία καρβοξυλίου (-COOH). μπορεί να είναι α, β, γ, κ.λπ., ανάλογα με τη θέση που καταλαμβάνει η αμινομάδα σε σχέση με την καρβοξυ ομάδα:

Τα βιολογικά σημαντικά αμινοξέα είναι όλα τα α-αμινοξέα.
Οι πρωτεϊνικές δομές αποτελούνται από είκοσι αμινοξέα.
Όπως φαίνεται από τις γενικές δομές που φαίνονται παραπάνω, τα αμινοξέα έχουν όλα ένα κοινό μέρος και ένα διαφορετικό μέρος που τα χαρακτηρίζει (αντιπροσωπεύεται γενικά με το R).

Από τα είκοσι αμινοξέα, δεκαεννέα είναι οπτικά ενεργά (εκτρέπουν το επίπεδο του πολωμένου φωτός).
Τα περισσότερα αμινοξέα έχουν μόνο μία αμινομάδα και ένα καρβοξύλιο επομένως ονομάζονται ουδέτερα αμινοξέα? αυτά που έχουν επιπλέον καρβοξύλιο ονομάζονται όξινα αμινοξέα ενώ αυτά με μια επιπλέον αμινομάδα είναι βασικά αμινοξέα.
Τα αμινοξέα είναι κρυσταλλικά στερεά και έχουν καλή υδατοδιαλυτότητα.

Η έλλειψη ορισμένων αμινοξέων στη διατροφή προκαλεί σοβαρές αλλαγές στην ανάπτυξη. Στην πραγματικότητα, ο ανθρώπινος οργανισμός δεν είναι σε θέση να συνθέσει ορισμένα αμινοξέα που ονομάζονται ακριβώς απαραίτητα (πρέπει να εισαχθούν με τη διατροφή), ενώ μπορεί να παράγει από μόνο του μόνο μερικά αμινοξέα (τα μη απαραίτητα).

Μία από τις ασθένειες που οφείλονται στην έλλειψη απαραίτητων αμινοξέων είναι αυτή που είναι γνωστή με το όνομα kwashiorkor (μια λέξη που προέρχεται από μια αφρικανική διάλεκτο που μεταφράζεται σημαίνει "πρώτη και δεύτερη"). Αυτή η ασθένεια επηρεάζει τα πρωτότοκα αλλά μετά τη γέννηση του δεύτερου παιδιού επειδή το πρώτο παιδί στερείται το μητρικό γάλα που περιέχει τη σωστή παροχή πρωτεϊνών. Αυτή η ασθένεια, επομένως, είναι διαδεδομένη μεταξύ υποσιτισμένων πληθυσμών και περιλαμβάνει διάρροια, έλλειψη όρεξης που οδηγεί σε προοδευτική εξασθένηση του οργανισμού.

Όπως ήδη αναφέρθηκε, τα φυσικά αμινοξέα, με εξαίρεση τη γλυκίνη (είναι α-αμινοξύ με υδρογόνο αντί για την ομάδα R και είναι το μικρότερο από τα είκοσι), διαθέτουν οπτική δραστηριότητα λόγω της παρουσίας τουλάχιστον ενός ασύμμετρου άνθρακας. Στα φυσικά αμινοξέα η απόλυτη διαμόρφωση του ασύμμετρου άνθρακα με τον οποίο συνδέονται μόνο οι αμινο και καρβοξυ ομάδες ανήκει στη σειρά L.

Τα D-αμινοξέα δεν γίνονται ποτέ μέρος της δομής μιας πρωτεΐνης.
Θυμόμαστε ότι:

DNA ---- μεταγραφή → m-RNA ---- μετάφραση → πρωτεΐνη

Η μεταγραφή είναι ικανή να κωδικοποιήσει ως L-αμινοξέα. Τα D-αμινοξέα μπορούν να περιέχονται σε δομές μη πρωτεΐνης (π.χ. στο τοίχωμα των βακτηριδίων: στα βακτήρια δεν υπάρχουν "γενετικές πληροφορίες για την ύπαρξη D-αμινοξέων για προστατευτικό ρόλο, ωστόσο, υπάρχουν" γενετικές πληροφορίες για τα ένζυμα που ασχολούνται με το βακτηριακό τοίχωμα επένδυσης).
Ας επιστρέψουμε στα αμινοξέα: η διαφορετική δομή της ομάδας R καθορίζει τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά κάθε αμινοξέος και συμβάλλει συγκεκριμένα στα χαρακτηριστικά των πρωτεϊνών.
Συνεπώς, θεωρήθηκε ότι διαιρούσε τα αμινοξέα με βάση τη φύση της ομάδας R:

Πολικά αλλά μη φορτισμένα αμινοξέα:

Γλυκίνη (R = H-)
Σερίνη (R = HO-CH2-)
Θρεονίνη

ουσιώδης

Η θρεονίνη έχει δύο κέντρα συμμετρίας: μόνο η θρεονίνη 2S, 3R υπάρχει στη φύση.
Η θρεονίνη είναι ένα απαραίτητο αμινοξύ (δεν πρέπει να συγχέεται με το απαραίτητο: όλα τα αμινοξέα είναι απαραίτητα), οπότε πρέπει να λαμβάνεται με τη διατροφή, δηλαδή τρώγοντας τρόφιμα που την περιέχουν επειδή, όπως ήδη αναφέρθηκε, η γενετική κληρονομιά δεν υπάρχει τα κύτταρα των ανθρώπων. ικανά να παράγουν αυτό το αμινοξύ (αυτή η κληρονομιά υπάρχει σε πολλά φυτά και καλύτερα).

Η υδροξυλομάδα σερίνης και θρεονίνης μπορεί να εστεροποιηθεί με μια ομάδα φωσφορυλίου (λήψη φωσφοσερίνης και φωσφοτρεονίνης), αυτή η διαδικασία ονομάζεται φωσφορυλίωση? Η φωσφορυλίωση χρησιμοποιείται στη φύση για τη μετάφραση σημάτων μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του κυττάρου.

Κυστεΐνη (R = HS-CH2-)

Το σουλφυδρύλιο της κυστεΐνης είναι πιο εύκολα πρωτονιώσιμο από το υδροξύλιο της σερίνης: το θείο και το οξυγόνο είναι και τα δύο της έκτης ομάδας, αλλά το θείο οξειδώνεται πιο εύκολα επειδή έχει μεγαλύτερες διαστάσεις.

Τυροσίνη [R = HO- (C6H4) -CH2-]

N.B.
(C6H4) = δι-υποκατεστημένος δακτύλιος βενζολίου
Όπως και με τη σερίνη και τη θρεονίνη, το υδροξύλιο μπορεί να εστεροποιηθεί (φωσφορυλιώνεται).

Ασπαραγίνη (R = NH2-CO-CH2-)
Γλουταμίνη (R = NH2-CO-CH2-CH2-)

Μη πολικά αμινοξέα

έχουν υδρόφοβες πλευρικές ομάδες. σε αυτήν την τάξη διακρίνουμε:

Αλιφατικά:

Αλανίνη (R = CH3-)
Βαλίνη (R = (CH3) 2-CH-) απαραίτητη
Λευκίνη (R = (CH3) 2-CH-CH2-) απαραίτητη

Ισολευκίνη (R =

) απαραίτητο

Μεθειονίνη (R = CH3-S-CH2-CH2-) απαραίτητη

Οι κυτταρικές μεμβράνες αποτελούνται από μια λιπιδική διπλή στιβάδα με πρωτεΐνες αγκυρωμένες χάρη στον υδρόφοβο χαρακτήρα τους, επομένως περιέχουν αλανίνη, βαλίνη, ισολευκίνη και λευκίνη. Η μεθειονίνη, από την άλλη πλευρά, είναι ένα αμινοξύ σχεδόν πάντα σε μικρές ποσότητες (περίπου 1%).

Προλίνη

Αρωματικός:

Φαινυλαλανίνη (R = Ph-CH2-) Ph = φαινύλιο: απαραίτητο μονοϋποκατεστημένο βενζόλιο

Τρυπτοφάνη (R =

ουσιώδης

Αυτά τα δύο αμινοξέα, όντας αρωματικά, απορροφούν κοντά στην υπεριώδη ακτινοβολία (περίπου 300 nm). Ως εκ τούτου, είναι δυνατόν να αξιοποιηθεί η τεχνική της φασματοφωτομετρίας UV για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης μιας γνωστής πρωτεΐνης που περιέχει αυτά τα αμινοξέα.

Φορτισμένα αμινοξέα

Με τη σειρά τους χωρίζονται σε:

Τα όξινα αμινοξέα (που έχουν πολικά κατάλοιπα με αρνητικό φορτίο σε ρΗ 7) είναι τέτοια επειδή είναι σε θέση να αποδώσουν ένα θετικό φορτίο H +:

Ασπαρτικό οξύ

Γλουταμινικό οξύ (R =

)

Αυτά τα αμινοξέα προέρχονται από ασπαραγίνη και γλουταμίνη αντίστοιχα. και τα τέσσερα υπάρχουν στη φύση και αυτό σημαίνει ότι το c "είναι μια συγκεκριμένη πληροφορία για καθένα από αυτά, δηλαδή το c" είναι μια τριπλή βάση στο DNA που κωδικοποιεί για καθένα από αυτά.

Τα βασικά αμινοξέα (που έχουν πολικά υπολείμματα με θετικό φορτίο σε ρΗ 7) είναι τέτοια επειδή είναι σε θέση να δεχτούν ένα θετικό φορτίο H +:

Λυσίνη (R =

) απαραίτητο

Αργινίνη (R =

)

Ιστιδίνη (R =

)

Υπάρχουν πρωτεΐνες στις οποίες υπάρχουν παράγωγα αμινοξέων στις πλευρικές αλυσίδες: για παράδειγμα, μπορεί να υπάρχει φωσφοσερίνη (δεν υπάρχουν γενετικές πληροφορίες που να κωδικοποιούν τη φωσφοσερίνη, μόνο αυτή της σερίνης) · η φωσφοσερίνη είναι μια τροποποίηση μετα-μεταφραστική: μετά την πρωτεϊνική σύνθεση

DNA ---- μεταγραφή → m-RNA ---- μετάφραση → πρωτεΐνη

τέτοιες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις μπορούν να συμβούν στις πλευρικές αλυσίδες της πρωτεΐνης.