Kemija aminokiselina
Aminokiseline su od velike važnosti u kemijskim procesima živih organizama (biokemija), jer su građevni blokovi proteini (peptidi i proteini). Dvadeset i dvije aminokiseline kodirane su u genetskom materijalu (genomu), iz kojeg su vitalne proteini proizvode se. Te su dvadeset i dvije aminokiseline poznate kao proteinogene aminokiseline.
Aminokiseline su povezane lancima i ovisno o duljini aminokiselinskog lanca, nazivaju se ili peptidima (do 100 aminokiselina) ili proteini (više od 100 aminokiselina). Proteinogene aminokiseline podijeljene su u različite skupine ovisno o tome koji reaktivni bočni lanac imaju. To također rezultira različitim kemijsko-fizičkim svojstvima aminokiselina.
Na primjer, ako aminokiselina ima samo jedan dugi nepolarni bočni lanac, to između ostalog utječe na svojstva topivosti aminokiseline. Uz to, pH vrijednost (mjera kiselog ili osnovnog svojstva vodene otopine) igra važnu ulogu za svojstva bočnog lanca, budući da se bočni lanac ponaša drugačije kada je napunjen ili nenapunjen. Na primjer, u polarnim otapalima, nabijeni bočni lanci čine aminokiselinu topljivijom, dok nenapunjeni bočni lanci čine aminokiselinu netopivijom.
U proteinima se mnoštvo različito nabijenih aminokiselina veže jedna za drugu, što pojedine dijelove čini hidrofilnijima (privlače vodu) ili hidrofobnima (odbijaju vodu). Iz tog razloga, presavijanje i aktivnost enzimi (katalizatori biokemijskih reakcija, ispunjavaju važne funkcije u metabolizmu) ovisi o pH vrijednosti. Isto tako, naboji i ponašanje otapanja bočnih lanaca objašnjavaju zašto proteini mogu biti denaturirani jako kiselim ili bazičnim otopinama.
Aminokiseline su poznate i kao takozvani cviterijoni jer mogu nositi različite naboje ovisno o okolišu (pozitivni ili negativni naboji). Ova pojava je posljedica dvije funkcionalne skupine aminokiseline, tj. Amino i karboksilne skupine. Pojednostavljeno, možemo se sjetiti da aminokiselina otopljena u kiseloj otopini nosi pozitivan naboj, a aminokiselina u alkalnoj otopini negativni naboj.
U neutralnoj vodenoj otopini aminokiseline su jednako prisutne u pozitivnom i negativnom obliku naboja. Kontakt s toplinom, kiselinama i lužinama može uništiti proteine ili aminokiselinske lance i učiniti ih neupotrebljivima. Razvrstavanje proteinogenih aminokiselina u polarne ili nepolarne aminokiseline također se temelji na funkcionalnim skupinama.
Međutim, klasifikacija prema kemijsko-fizičkim svojstvima pojedinih aminokiselina ne temelji se samo na polaritetu, već i na karakteru, kutnjak masa, hidrofobnost (vodoodbojno svojstvo), kiselost ili bazičnost (kisele, bazične ili neutralne aminokiseline) i električna svojstva aminokiselina. Uz proteinogene aminokiseline, postoji i velik broj (više od 400) aminokiselina koje se ne javljaju u proteinima, takozvane neproteinogene aminokiseline. Primjeri toga su L-tiroksin (hormon štitnjače), GABA (inhibitorni neurotransmiter), ornitin (metabolički međuprodukt u urea ciklus) i mnogi drugi.
Većina ne-proteinogenih aminokiselina potječe od proteinogenih aminokiselina. Svaka od 20 proteinogenih aminokiselina ima najmanje dva atoma ugljika (C atoma). Ovaj atom ugljika važan je za klasifikaciju odnosnih aminokiselina.
To znači da atom ugljika na koji je vezana amino skupina određuje o kojoj se klasi aminokiselina radi. Međutim, postoje i aminokiseline u kojima je zastupljeno nekoliko aminokiselina. U takvim slučajevima atom ugljika čija je amino skupina najbliža karboksi ugljiku određuje o kojoj se aminokiselini radi.
Općenito se pravi razlika između alfa-aminokiselina, beta-aminokiselina i gama-aminokiselina: Unutar pojedinih klasa aminokiseline imaju sličnu strukturu, ali se razlikuju u strukturi svog bočnog lanca. Pojedinačne komponente bočnih lanaca odgovorne su za ponašanje aminokiseline u kiselom ili baznom okruženju. U prirodi postoji dvadesetak aminokiselina, dok čovjek sam može samostalno izgraditi neke aminokiseline.
Aminokiseline koje tijelo samo nije sposobno stvoriti nazivaju se esencijalnim aminokiselinama. Ljudi moraju uzimati ove aminokiseline hranom. Osnovne aminokiseline u odraslih ljudi su: Aminokiselina cistein nije bitna u pravom smislu, ali je neophodna kao izvor sumpor za ljudsko tijelo.
U dojenčadi su također neophodni histidin i arginin. Aminokiseline mogu međusobno stvarati lančane kombinacije. Govori se tada o proteinskim molekulama (proteinima).
Kombinacije aminokiselina određuju kako protein funkcionira i koja je njegova glavna funkcija. Kombinacija aminokiselina nije proizvoljna. Daje se (kodira) u odgovarajućem genu.
Uvijek tri osnovna para koja su raspoređena na određeni način odgovaraju takozvanoj kodnoj riječi (= kodon). Ovaj kodon predstavlja građevinski priručnik za odgovarajuću aminokiselinu. - Leucin
- izoleucin
- Metionin
- treonin
- Valin
- Lizin
- fenilalanin
- I triptofan.
- Alfa-aminokiseline: Aminokiselina ove aminokiselinske klase može se naći na drugom atomu ugljika. Drugi naziv za ove aminokiseline su 2-aminokarboksilne kiseline (naziv IUPAC). Najvažniji predstavnik ove klase je aminokiselina glicin, koja ima prilično jednostavnu strukturu.
Sve aminokiseline koje su važne za ljudski organizam klasificiraju se prema svojoj strukturi kao alfa-aminokiseline. U ovom se slučaju govori o takozvanim proteinogenim aminokiselinama. Oni su gradivni blokovi od kojih se grade svi proteini.
- Beta-aminokiseline: Klasa beta-aminokiselina karakterizira činjenica da se njihova aminokiselina nalazi na trećem atomu ugljika. Pojam IUPAC "3-aminokarboksilne kiseline" također se sinonimno koristi za ovu klasu. - gama-aminokiseline: aminokiselina svih aminokiselina iz gama skupine vezana je za četvrti atom ugljika.
Struktura aminokiselina ove klase stoga se značajno razlikuje od strukture proteinogenih aminokiselina. IUPAC oznaka ove skupine je 4-aminokarboksilne kiseline. Iako se gama-aminokiseline ne koriste u ljudskom organizmu za sintezu bjelančevina, neki se predstavnici ove klase mogu naći u ljudi. Najjednostavniji predstavnik ove skupine, gama-aminomaslačna kiselina (GABA ukratko), služi kao inhibitor neurotransmiter (glasnik) u živčani sustav.
