20 амино киселина: имена, формуле, вредност. Аланин, валин, серин, лизин, пролин, тирозин

Хемикалије које садрже структурне компоненте молекуле карбоксилне киселине и амина називају се амино киселине. Ово је уобичајено име групе. органска једињења који садржи угљоводонични ланац, карбоксилну групу (-ЦООХ) и амино групу (-НХ2). Њихови прекурсори су карбоксилне киселине, а молекуле у којима је водоник на првом угљениковом атому замењен амино групом називају се алфа-амино киселине.

Само 20 аминокиселина су драгоцене за ензиматске реакције биосинтезе које се јављају у организму свих живих бића. Ове супстанце се зову стандардне аминокиселине. Постоје и нестандардне аминокиселине, које су укључене у састав неких посебних протеинских молекула. Они се не налазе свуда, иако у природи имају важну функцију. Вероватно су радикали ових киселина модификовани већ након биосинтезе.

Опште информације и списак супстанци

Постоје две велике групе аминокиселина које су изоловане због закона њиховог присуства у природи. Посебно, постоји 20 аминокиселина стандардног типа и 26 нестандардних аминокиселина. Први се налазе у саставу протеина било којег живог организма, док су други специфични за поједине живе организме.

20 стандардних аминокиселина су подељене у 2 типа у зависности од способности да се синтетизују у људском телу. Оне су незаменљиве, које се могу формирати у људским ћелијама од прекурсора, и незамјењиве, за синтезу којих нема ензимских система или супстрата. Заменљиве аминокиселине можда неће бити присутне у храни, као што њихово тело може синтетизовати, допуњујући њихову количину, ако је потребно. Есенцијалне аминокиселине се не могу добити од стране тела независно, и зато морају доћи из хране.

Биохемичари су дефинисали имена амино киселина из групе есенцијалних. Укупно је познато 8:

• метионин;
• треонин;
• изолеуцин;
• леуцин;
• фенилаланин;
• триптофан;
• валине;
• лизин;
• такође често укључују хистидин.

То су супстанце са различитом структуром угљоводоничног радикала, али нужно са присуством карбоксилне групе и амино групе на алфа-Ц-атому.

У групи заменљивих аминокиселина постоји 11 супстанци:

• аланин;
• глицин;
• аргинин;
• аспарагине;
• аспарагинска киселина;
• цистеин;
• глутаминска киселина;
• глутамин;
• пролин;
• серин;
• тирозин.

У суштини, њихова хемијска структура је једноставнија од оне незаменљивих, тако да је њихова синтеза олакшана телу. Већина есенцијалних аминокиселина не може се добити само због одсуства супстрата, то јест, прекурсорског молекула кроз реакцију трансаминације.

Глицин, аланин, валин

У биосинтези протеинских молекула најчешће се користе глицин, валин и аланин (формула сваке супстанце је приказана на слици испод). Ове аминокиселине су најједноставније у хемијској структури. Супстанца глицин је најједноставнија у класи амино киселина, то јест, поред алфа-угљениковог атома, једињење нема радикале. Међутим, чак и најједноставнија структура молекуле игра важну улогу у одржавању живота. Посебно, хемоглобин порфирински прстен и пуринске базе се синтетишу из глицина. Порфирни прстен је протеински део хемоглобина, дизајниран да држи атоме гвожђа у саставу целокупне супстанце.

Глицин је укључен у обезбеђивање функционисања мозга, делујући као инхибиторни посредник централног нервног система. То значи да је више укључен у рад мождане коре - најтеже организовано ткиво. Још важније, глицин је супстрат за синтезу пуринских база, неопходних за формирање нуклеотида који кодирају наследне информације. Поред тога, глицин служи као извор за синтезу још 20 аминокиселина, док се сам може формирати из серина.

Формула аминокиселине аланин је нешто компликованија од глицина, јер има метил радикал који је замењен једним атомом водоника на алфа атому угљеника супстанце. Истовремено, аланин остаје један од најчешће укључених молекула у биосинтези протеина. Она је део било ког протеина у природи.

Валин, који није у стању да синтетише у људском телу, је аминокиселина са разгранатим угљоводоничним ланцем који се састоји од три атома угљеника. Изопропилни радикал даје молекули већу тежину, али због тога је немогуће наћи супстрат за биосинтезу у ћелијама људских органа. Стога валин мора нужно потјецати из хране. Присутан је углавном у структурним мишићним протеинима.

Резултати истраживања потврђују да је валин неопходан за функционисање централног нервног система. Посебно, због своје способности да обнови мијелинску овојницу нервних влакана, може се користити као помоћ у лечењу мултипле склерозе, зависности од дроге и депресије. Налази се у великим количинама у месним производима, пиринчу, сушеном грашку.

Тирозин, хистидин, триптофан

У организму се тирозин може синтетизирати из фенилаланина, иако долази у великим количинама од млијечних намирница, углавном од скуте и сирева. Укључено у казеин - животињски протеин који се налази у вишку у крављем сиру и производима од сира. Кључна вредност тирозина је да његов молекул постаје супстрат за синтезу катехоламина. То су адреналин, норепинефрин, допамин - медијатори хуморалног система регулације телесних функција. Тирозин је у стању да брзо продре и прође крвно-мождана баријера, где се брзо претвара у допамин. Молекул тирозина је укључен у синтезу меланина, обезбеђујући пигментацију коже, косе и ириса.

Хидидидинска аминокиселина је део структурних и ензимских протеина у телу, супстрат за синтезу хистамина. Потоњи регулише излучивање желуца, учествује у имуним реакцијама, регулише зарастање повреда. Хистидин је есенцијална аминокиселина, а тијело обнавља своје резерве само из хране.

Триптофан се такође не може синтетизовати у организму због комплексности његовог угљоводоничног ланца. Она је део протеина и супстрат за синтезу серотонина. Потоњи је посредник нервног система, дизајниран да регулише циклусе будности и сна. Триптофан и тирозин - ова имена аминокиселина треба да памте неурофизиолози, јер се од њих синтетишу главни медијатори лимбиц систем (серотонин и допамин), обезбеђујући присуство емоција. Истовремено, не постоји молекуларна форма која осигурава акумулацију есенцијалних аминокиселина у ткивима, због чега морају бити присутни у храни дневно. Протеинска храна у количини од 70 грама дневно у потпуности задовољава ове потребе организма.

Фенилаланин, леуцин и изолеуцин

Фенилаланин је изванредан по томе што синтетизује аминокиселину тирозин са његовим недостатком. Фенилаланин је сама по себи структурна компонента свих протеина у природи. То је метаболички прекурсор неуротрансмитера фенилетиламина, који обезбеђује менталну концентрацију, подизање расположења и психостимулацију. У Руској Федерацији у концентрацији већој од 15%, промет ове супстанце је забрањен. Ефекат фенилетиламина је сличан ефекту амфетамина, међутим, први се не разликује по свом штетном утицају на организам и разликује се само у развоју психолошке зависности.

Једна од главних супстанци групе аминокиселина је леуцин, из којег се синтетишу пептидни ланци било ког хуманог протеина, укључујући ензиме. Једињење које се користи у свом чистом облику је у стању да регулише функције јетре, убрза регенерацију својих ћелија и обезбеди подмлађивање тела. Према томе, леуцин је аминокиселина која је доступна као лек. Врло је ефикасан у помоћном третману цирозе јетре, анемије и леукемије. Леуцин је аминокиселина која увелико олакшава рехабилитацију пацијената након хемотерапије.

Изолеуцин, као и леуцин, не може да се синтетизује од стране тела независно и припада групи есенцијалних. Међутим, ова супстанца није лек, јер тело има малу потребу у њој. У основи, само једна од његових стереоизомера (2С, 3С) -2-амино-3-метилпентанска киселина је укључена у биосинтезу.

Пролин, серин, цистеин

Супстанца пролин је аминокиселина са цикличним угљоводоничним радикалом. Његова главна вредност је у присуству кетонске групе ланца, због чега се супстанца активно користи у синтези структурних протеина. Редукција кетона хетероцикла у хидроксилну групу да би се формирао хидроксипролин формира вишеструке водикове везе између ланаца колагена. Као резултат, нити овог протеина су заједно ткане и дају јаку интермолекуларну структуру.

Пролин - аминокиселина која обезбеђује механичку снагу људског ткива и његовог скелета. Најчешће се налази у колагену, који је део костију, хрскавице и везивно ткиво. Као и пролин, цистеин је аминокиселина из које се синтетизује структурни протеин. Међутим, ово није колаген, већ група алфа-кератинских супстанци. Они формирају стратум цорнеум коже, нокте, укључени су у састав љусака за косу.

Супстанца серин је аминокиселина која постоји као оптички Л и Д-изомери. Ово је заменљива супстанца која се синтетише из фосфоглицерата. Серин се може формирати током ензимске реакције из глицина. Ова интеракција је реверзибилна, па се глицин може формирати из серина. Главна вредност ове последње је да се ензимски протеини, тачније њихови активни центри, синтетишу из серина. Широк серин је присутан у саставу структурних протеина.

Аргинин, метионин, треонин

Биохемичари су утврдили да прекомјерна конзумација аргинина изазива развој Алзхеимерове болести. Међутим, поред негативне вредности супстанце присутне су и виталне функције за репродукцију. Посебно, због присуства гванидинске групе која се налази у ћелији у катионском облику, једињење је способно да формира велику количину интермолекуларних веза водоника. Због тога, аргинин у облику звиттерион-а стиче способност везивања са фосфатним регионима молекула ДНК. Резултат интеракције је формирање више нуклеопротеина - облик паковања ДНК. Аргинин током промене пХ нуклеарног матрикса ћелије може да се одвоји од нуклеопротеина, обезбеђујући одвајање ДНК ланца и почетак транслације за биосинтезу протеина.

У својој структури аминокиселина метионин садржи атом сумпора, због чега чиста супстанца у кристалном облику има непријатан трули мирис због емитованог сумпороводика. Код људи метионин врши регенеративну функцију, промовишући зарастање мембрана ћелија јетре. Због тога се производи у облику аминокиселинског лијека. Метионин се синтетизује и други лек намењен за дијагностику тумора. Синтетише се заменом једног атома угљеника са изотопом Ц11. У овом облику, активно се акумулира у туморским ћелијама, што омогућава одређивање величине можданих неоплазми.

За разлику од горе наведених аминокиселина, треонин је мање важан: аминокиселине се не синтетишу из њега, а његов садржај у ткивима је мали. Главна вредност треонина - укључивање протеина. Ова амино киселина нема специфичне функције.

Аспарагин, лизин, глутамин

Аспарагин је уобичајена, заменљива аминокиселина која је присутна као Л-изомер слатког укуса и горки Д-изомер. Протеини у телу се формирају из аспарагина, а оксалоацетат се синтетише глуконеогенезом. Ова супстанца је у стању да оксидује у циклусу трикарбоксилне киселине и производи енергију. То значи да, поред структурне функције, аспарагин обавља и енергетску функцију.

Није могуће синтетизовати у људском телу лизин је аминокиселина са алкалним својствима. Углавном се ради о синтетизираним имуним протеинима, ензимима и хормонима. У исто време, лизин је аминокиселина која независно развија антивирусна средства против херпес вируса. Међутим, супстанца се не користи као лек.

Аминокиселина глутамин је присутна у крви у концентрацијама далеко већим од садржаја других аминокиселина. Она игра главну улогу у биохемијским механизмима метаболизма азота и излучивања метаболита, учествује у синтези нуклеинске киселине ензими, хормони, могу ојачати имунолошки систем, иако се не користи као лијек. Међутим, глутамин се широко користи код спортиста, јер помаже у опоравку од тренинга, уклања метаболите азота и бутира из крви и мишића. Овај механизам за убрзавање опоравка спортисте не сматра се вјештачким и не признаје се као допинг. Штавише, не постоје лабораторијске методе за откривање спортиста у таквом допингу. Глутамин је такође присутан у значајним количинама у храни.

Аспартинска и глутаминска киселина

Аспартичне и глутаминске аминокиселине су изузетно корисне за људско тело због њихових својстава која активирају неуротрансмитере. Они убрзавају пренос информација између неурона, осигуравајући одржавање ефикасности можданих структура које леже испод кортекса. У таквим структурама важна је поузданост и конзистентност, јер ови центри регулишу дисање и циркулацију крви. Према томе, у крви постоји огромна количина аспартинске киселине и аминокиселине глутамина. Просторна структурна формула амино киселина је приказана на слици испод.

Аспартинска киселина је укључена у синтезу урее, елиминишући амонијак из мозга. То је значајна супстанца за одржавање високе стопе репродукције и обнове крвних ћелија. Наравно, уз леукемију, овај механизам је штетан, и стога, да би се постигла ремисија, користе се препарати ензима који уништавају аспартинску амино киселину.

Једна четвртина броја свих аминокиселина у телу је глутаминска киселина. То је неуротрансмитер постсинаптичких рецептора, неопходних за синаптичку трансмисију импулса између процеса неурона. Међутим, глутаминску киселину карактерише екстра-синаптички начин преношења информација - волуметријска неуротрансмисија. Ова метода је основа памћења и неурофизиолошка загонетка, јер још није јасно који рецептори одређују количину глутамата изван ћелије и изван синапси. Међутим, претпоставља се да је количина супстанце изван синапсе важна за масовну неуротрансмисију.

Хемијска структура

Све нестандардне и 20 стандардних аминокиселина имају заједнички план структуре. Он укључује циклични или алифатски угљоводонични ланац са или без радикала, амино групу на алфа угљениковом атому и карбоксилну групу. Хидроугљични ланац може бити било који, тако да супстанца има реактивност аминокиселина, важно је место главних радикала.

Амино група и карбоксилна група морају бити везане за први атом угљеника ланца. Према номенклатури усвојеној у биохемији, она се назива алфа атом. Важан је за формирање пептидне групе - најважније хемијске везе, због чега постоји протеин. Са становишта биолошке хемије, живот се назива начином постојања протеинских молекула. Главна вредност аминокиселина је формирање пептидне везе. У чланку је приказана општа структурна формула аминокиселина.

Пхисицал пропертиес

Упркос сличној структури ланца угљоводоника, аминокиселине су значајно различите у физичким својствима од карбоксилних киселина. На собној температури, то су хидрофилне кристалне супстанце које се добро растварају у води. У органском растварачу услед дисоцијације на карбоксилној групи и уклањању протона, аминокиселине се слабо растварају, формирајући мешавине супстанци, али не и права решења. Многе аминокиселине имају слатки укус, док су карбоксилне киселине - киселе.

Ова физичка својства су последица присуства две функционалне хемијске групе, због чега се супстанца у води понаша као растворена со. Под дејством молекула воде, протон се одцепи од карбоксилне групе, чији је акцептор амино група. Услед померања електронске густине молекула и одсуства слободног кретања протона пХ (индекс киселости), раствор остаје прилично стабилан када се додају киселине или алкали са високим константама дисоцијације. То значи да су аминокиселине способне да формирају слабе пуферске системе, одржавајући хомеостазу тела.

Важно је да модул наелектрисања дисоцираног молекула амино киселине буде нула, пошто се протон који се одваја од хидроксилне групе узима душиков атом. Међутим, позитиван набој се формира на азоту у раствору, а негативни набој се формира на карбоксилној групи. Способност дисоцијације директно зависи од киселости, па стога за растворе аминокиселина постоји изоелектрична тачка. То је пХ (индекс киселости) код којег највећи број молекула има нулти набој. У овом стању, они су стационарни у електричном пољу и не воде струју.