Αμινοξέα: Λειτουργία, δομή, τύποι

Αμινοξέα είναι ένα από τα τέσσερα κύρια μακρομόρια της ζωής, οι άλλοι είναι υδατάνθρακες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα. Χρησιμεύουν κυρίως ως μονομερείς μονάδες πρωτεΐνες. Τα 20 φυσικά απαντώμενα αμινοξέα βρίσκονται σε όλα τα έμβια όντα, από βακτήρια έως ανθρώπους.

Δεδομένου ότι τα αμινοξέα κάνουν τις πρωτεΐνες και οι πρωτεΐνες αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του σώματός σας, αυτά τα οξέα είναι κυριολεκτικά το υλικό από το οποίο παράγονται οι άνθρωποι (και άλλα ζώα).

Τα ελλείμματα σε ένα ή περισσότερα αμινοξέα μπορούν να οδηγήσουν σε ατελείς ή κακώς κατασκευασμένους ιστούς και πιστεύεται επίσης ότι παίζουν ρόλο στη γένεση ορισμένων καρκίνων.

Το ανθρώπινο σώμα είναι ικανό να συνθέσει 10 από αυτά τα οξέα, αλλά τα άλλα 10 πρέπει να ληφθούν από διατροφικές πηγές και επομένως ονομάζονται απαραίτητα αμινοξέα. Αυτά προσφέρονται μερικές φορές ως απαραίτητα συμπληρώματα αμινοξέων.

Τα αμινοξέα που το σώμα μπορεί να κατασκευάσει ονομάζονται μη απαραίτητα αμινοξέα, ένας κάπως παραπλανητικός όρος δεδομένου ότι το σώμα τα απαιτεί στην πραγματικότητα.

Κάθε αμινοξύ έχει κεφαλαία συντομογραφία ενός γράμματος και συντομογραφία τριών γραμμάτων (π.χ., τυροσίνη πηγαίνει από το "tyr" και το "Y"). Μερικές φορές, τα αμινοξέα τροποποιούνται αφού έχουν ήδη ενσωματωθεί πρωτεΐνες (ένα παράδειγμα είναι η υδροξυλίωση της προλίνης).

Τα αμινοξέα έχουν γίνει δημοφιλή στα συμπληρώματα διατροφής μεταξύ των ατόμων που ενδιαφέρονται για τη γενική υγεία και εκείνοι που ελπίζουν να χτίσουν μυϊκή μάζα μέσω ενός συνδυασμού προπόνησης βάρους και διατροφικής παρεμβάσεις.

• Το πρώτο αμινοξύ που ταυτοποιήθηκε ήταν η ασπαραγίνη, που απομονώθηκε από το χυμό σπαραγγιού το 1806.

Η καθολική δομή όλων των αμινοξέων είναι ένα κεντρικό άτομο άνθρακα που έχει καρβοξυλ ομάδα, ένα αμινομάδα, ένα άτομο υδρογόνου και ένα Πλευρική αλυσίδα "R" που ποικίλλει από αμινοξύ σε αμινοξύ δεσμευμένο σε αυτό.

ο καρβοξυλ ομάδα αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα διπλό-συνδεδεμένο με ένα άτομο οξυγόνου και επίσης συνδέεται με μια ομάδα υδροξυλίου (-ΟΗ). Μπορεί να αναπαρασταθεί ως -CO (OH) και είναι αυτό που κερδίζει σε αυτές τις ενώσεις την ονομασία "οξύ", καθώς το άτομο υδρογόνου στο υδροξυλικό συστατικό δωρίζεται εύκολα, αφήνοντας πίσω ένα -CO (O-) ομάδα.

Τα 20 αμινοξέα που βρίσκονται στη φύση ονομάζονται άλφα-αμινοξέα επειδή η αμινομάδα (-NH2) συνδέεται με τον άλφα άνθρακα του καρβοξυλικού οξέος, που είναι ο άνθρακας δίπλα στην ομάδα -CO (OH). Αυτός ο άνθρακας είναι επίσης ο "κεντρικός" άνθρακας που περιγράφεται παραπάνω.

Τα αμινοξέα ποικίλλουν σε μάζα από 75 γραμμάρια ανά γραμμομόριο (γλυκίνη) έως 204 γραμμάρια ανά γραμμομόριο (τρυπτοφάνη) και κατά μέσο όρο είναι μικρότερα από τη γλυκόζη σακχάρου (180 γραμμάρια ανά γραμμομόριο).

Εάν παρατηρήθηκε κάθε αμινοξύ με ίση συχνότητα στη φύση, το καθένα θα αντιστοιχούσε σε περίπου 5 τοις εκατό των αμινοξέων στις πρωτεϊνικές δομές (100 τοις εκατό διαιρούμενο με 20 αμινοξέα = 5 τοις εκατό ανά αμινοξέων).

Στην πραγματικότητα, αυτές οι συχνότητες εμφάνισης κυμαίνονται από λίγο πάνω από 1,2 τοις εκατό (τρυπτοφάνη και κυστεΐνη) έως λίγο κάτω από το 10 τοις εκατό (λευκίνη).

ο Πλευρικές αλυσίδες "R", ή απλά οι αλυσίδες R, εμπίπτουν σε διάφορες υποκατηγορίες που περιγράφουν και καθορίζουν τη βιοχημική συμπεριφορά του αμινοξέος στο σύνολό της. Ένα κοινό σχήμα κατηγοριοποιεί τα αμινοξέα ως υδροφόβος, υδρόφιλο (ή πολικός), φορτισμένα ή αμφιπαθητικός.

Υδροφόβος προέρχεται από τα ελληνικά για «φοβισμένοι στο νερό», και αυτά τα οκτώ αμινοξέα φέρουν την ετικέτα τόσο επειδή οι πλευρικές αλυσίδες τους μη πολικό, που σημαίνει ότι δεν φέρουν καθαρό ηλεκτροστατικό φορτίο ή ασύμμετρα κατανεμημένο φορτίο. Ως αποτέλεσμα αυτής της ιδιοκτησίας, υδροφόβος Τα αμινοξέα βρίσκονται συνήθως στο εσωτερικό των πρωτεϊνών, «ασφαλή» από το νερό.

Ομοίως, αυτά τα οξέα υδρόφιλο Οι συνομηλίκοι τείνουν να συγκεντρώνονται στις εξωτερικές επιφάνειες των πρωτεϊνών. Φορτισμένα και αμφιπαθητικός Τα μόρια, εν τω μεταξύ, εμφανίζουν τις δικές τους γοητείες και ιδιαιτερότητες.

Ακολουθεί μια λίστα μεμονωμένων αμινοξέων μαζί με ορισμένα από τα χαρακτηριστικά τους. Παρουσιάζονται με τη σειρά των συντομογραφιών ενός γράμματος για ευκολία αναφοράς, αλλά αν επιλέξετε να προσπαθήσετε να απομνημονεύσετε το ονόματα των αμινοξέων, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε σχήμα ομαδοποίησης ή άλλα κόλπα που κάνουν αυτή την εργασία όσο το δυνατόν πιο εύκολη.

Αυτά τα οκτώ αμινοξέα γενικά ομαδοποιούνται και μερικές φορές ονομάζονται "μη πολικά" αντί υδρόφοβα, αν και ουσιαστικά σημαίνουν το ίδιο πράγμα. Συμμετέχουν στο εσωτερικό των πρωτεϊνών στο αλληλεπιδράσεις van der Waals, που είναι ομοιοπολικά ή ιοντικοί δεσμοί αλλά πολύ πιο αδύναμο και πιο παροδικό.

• Αλανίνη (ala ή A): Το δεύτερο ελαφρύτερο καθώς και το δεύτερο άφθονο αμινοξύ.
• Γλυκίνη (gly ή G): Δεν έχει στην πραγματικότητα μια πλήρη πλευρική αλυσίδα (η πλευρική αλυσίδα για τη γλυκίνη είναι ένα μόνο υδρογόνο) και επομένως τοποθετείται με άλλη μη πολικές ενώσεις από προεπιλογή, αλλά συχνά βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια των πρωτεϊνών και μπορεί εύλογα να χαρακτηριστούν "υδρόφιλες" για αυτό λόγος.
• Φαινυλαλανίνη (phe ή F): Όπως η τυροσίνη και η τρυπτοφάνη, αυτό είναι ένα αρωματικό αμινοξύ, το οποίο δεν έχει καμία σχέση με τη μυρωδιά του (τα αμινοξέα είναι άοσμο) και αντ 'αυτού υποδηλώνει την παρουσία μιας ομάδας φαινυλίου (ένας δακτύλιος έξι ατόμων άνθρακα που περιέχει τρεις διπλούς δεσμούς).
• Ισολευκίνη (ile ή I): Ενα ισομέρεια λευκίνης με μία μόνο ομάδα μεθυλίου (-CH3) συνδεδεμένη με διαφορετικό άνθρακα στην R-αλυσίδα. (Τα ισομερή έχουν τον ίδιο αριθμό και τύπο ατόμων, αλλά διαφορετικές χωρικές διευθετήσεις.)
• Λευκίνη (leu ή L): Όπως με το ισομερές της, η λευκίνη είναι α αμινοξύ διακλαδισμένης αλυσίδας (BCAA), μια αναφορά στην κατασκευή της αλυσίδας R. Επειδή τα περισσότερα ζώα δεν μπορούν να συνθέσουν BCAA, αυτά είναι δύο από τα απαραίτητα αμινοξέα.
• Μεθειονίνη (συναντάται ή Μ): Ένα από τα δύο αμινοξέα που περιέχουν θείο, το άλλο είναι κυστεΐνη. Μερικές φορές ταξινομείται ως αμφιπαθητική ή ακόμη και πολική ανάλογα με το περιβάλλον της.
• Προλίνη (pro ή P): Η αμινομάδα της προλίνης υπάρχει σε δακτύλιο πέντε ατόμων αντί ως τερματική ομάδα -ΝΗ2.
• Βαλίνη (val ή V): Ένα άλλο BCAA; ισοδύναμο με ένα μόριο λευκίνης με αποκοπή μεθυλομάδας σπονδυλικής στήλης.

Η τρυπτοφάνη περιλαμβάνεται μερικές φορές σε αυτήν την ομάδα, αλλά στην πραγματικότητα είναι αμφιπαθητική.

Αυτά τα αμινοξέα ονομάζονται συχνά «πολικά, αλλά χωρίς φόρτιση». Πιπερίζουν τις εξωτερικές επιφάνειες των πρωτεϊνών και δεν υποχωρούν παρουσία νερού.

• Κυστεΐνη (cys ή C): Περιέχει ένα άτομο θείου. αντιπροσωπεύει μόνο το 1,2% των αμινοξέων στη φύση.
• Ιστιδίνη (δική του ή Η): Η ιστιδίνη δεν περιέχει μία αλλά δύο -ΝΗ2 ομάδες, καθιστώντας το ένα πολύ ευέλικτο αμινοξύ χάρη στην ικανότητά του να λαμβάνει ή να αποφορτώνει πρωτόνια (δηλαδή, άτομα υδρογόνου) σε πολλές θέσεις. Σε ορισμένες πηγές, η ιστιδίνη αναφέρεται κυρίως ως αμφιπαθητική.
• Ασπαραγίνη (asn ή N): Χημικά, αυτό είναι το ασπαρτικό οξύ με μια αμινομάδα που αντικαθιστά το όξινο υδρογόνο της καρβοξυλικής ομάδας.
• Γλουταμίνη (gln ή Q): Πανομοιότυπο με το γλουταμινικό οξύ με αμινομάδα που αντικαθιστά το όξινο υδρογόνο της καρβοξυλομάδας.
• Σερίνη (ser ή S): Οι υδρόφιλες ιδιότητες της σερίνης οφείλονται στο γεγονός ότι περιέχει μια ομάδα υδροξυλίου.
• Θρεονίνη (thr ή T): Παρόμοια δομή με μια ζάχαρη που ονομάζεται θρεόζη, και πήρε το όνομά της.

Αυτές οι ενώσεις συμπεριφέρονται σαν υδρόφιλα (πολικά) αμινοξέα στο ότι αλληλεπιδρούν εύκολα με το νερό, αλλά φέρουν καθαρό φορτίο +1 ή -1. Αυτό τους καθιστά οξέα (δότες πρωτονίων) ή βάσεις (δέκτες πρωτονίων) στο pHή οξύτητα του ανθρώπινου σώματος.

• Ασπαρτικό οξύ (asp ή D): Αποπρωτονιωμένο σε φυσιολογικό (σωματικό) ρΗ, προσδίδοντας αρνητικό φορτίο στο μόριο. Ονομάζεται επίσης ασπαρτικό.
• Γλουταμικό οξύ (γλου ή Ε): Αποπρωτονιωμένο σε φυσιολογικό ρΗ. Ονομάζεται επίσης γλουταμινικό.
• Λυσίνη (lys ή K): Βάση και πρωτονιωμένη σε φυσιολογικό ρΗ.
• Αργινίνη (arg ή R): Επίσης μια βάση και πρωτονιωμένη σε φυσιολογικό ρΗ.

Το «Αμφιπαθικό» μεταφράζεται περίπου στο «αίσθημα και των δύο» στα Ελληνικά και αυτά τα αμινοξέα μπορούν να λειτουργήσουν τόσο ως μη πολικά (υδρόφοβα) όσο και ως πολικά (υδρόφιλα), σχεδόν σαν ένας παίκτης σόφτμπολ που δεν είναι σούπερ σταρ ή κτύπημα αλλά μπορεί να λειτουργήσει ικανοποιητικά και στους δύο ρόλους σε ένα άθλημα στο οποίο οι ικανότητες των περισσότερων παικτών ειδικευμένος.

Δεν φέρουν καθαρό φορτίο, αλλά η διανομή ηλεκτρικού φορτίου κατά μήκος των αλυσίδων R αυτών αμινοξέα είναι αισθητά ασύμμετρη.

• Τυροσίνη (tyr ή T): Η ομάδα υδροξυλίου της μπορεί να δωρίσει και να αποδεχτεί έναν δεσμό υδρογόνου, έτσι η τυροσίνη μερικές φορές "δρα" υδρόφιλη.
• Τρυπτοφάνη (δοκιμή ή W): Το μεγαλύτερο αμινοξύ; πρόδρομος του νευροδιαβιβαστή σεροτονίνη (5-υδροξυτρυπταμίνη).