20 АМИНОКИСЕЛИНА ПРОТЕИНА И ЊИХОВЕ ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У аминокиселине су органска једињења да протеини формирају који су аминокиселина ланаца. Као што им име каже, они садрже и основне групе (амино, НХ2) и киселинске групе (карбоксил, ЦООХ).

Ове подјединице су кључне за стварање стотина хиљада различитих протеина у организмима различитима као бактерија и слон или гљива и дрво.

Вен дијаграм за аминокиселине (Извор: Амино_Ацидс_Венн_Диаграм.пнг: Клаус Хоффмеиердеривативни рад: солде9 / Публиц домаин, виа Викимедиа Цоммонс)

Описано је више од 200 различитих аминокиселина, али научници овог предмета утврдили су да се протеини свих живих бића (једноставних или сложених) увек састоје од истих 20, који су спојени да формирају карактеристичне линеарне секвенце.

Будући да све аминокиселине имају исту главну „краљежницу“, њихов бочни ланац их разликује; према томе, ови молекули се могу сматрати "абецедом" којом је језик структуре протеина написан ".

Заједничка окосница за свих 20 аминокиселина састоји се од карбоксилне групе (ЦООХ) и амино групе (НХ2) повезане преко атома угљеника, познате као α-угљеник (20 уобичајених аминокиселина су α-аминокиселине).

20 аминокиселина и њихове структуре

А-угљеник је такође придружен атомом водоника (Х) и бочним ланцем. Овај бочни ланац, такође познат као Р група, варира у величини, структури, електричном набоју и растворљивости у зависности од сваке аминокиселине о којој је реч.

Како се класификују аминокиселине?

20 најчешћих аминокиселина, односно протеинских аминокиселина, можемо поделити у две групе: есенцијалне и небитне. Потоње синтетише човеково тело, али прве се морају набавити храном и неопходне су за функционисање ћелија.

Есенцијалне аминокиселине за људе и друге животиње су 9:

- хистидин (Х, Хис)

- изолеуцин (И, Иле)

- леуцин (Л, Леу)

- лизин (К, Лис)

- метионин (М, Мет)

- фенилаланин (Ф, Пхе)

- треонин (Т, Тхр)

- триптофан (В, Трп) и

- валин (В, Вал)

Небитне аминокиселине су 11:

- Аланин (А, Ала)

- аргинин (Р, Арг)

- аспарагин (Н, Асн)

- аспартанска киселина (Д, Асп)

- цистеин (Ц, Цис)

- глутаминска киселина (Е, Глу)

- глутамин (К, Глн)

- глицин (Г, Гли)

- пролин (П, Про)

- серин (С, Сер) и

- тирозин (И, Тир)

Поред ове класификације, 20 протеинских аминокиселина (од којих они формирају протеине) могу се одвојити према карактеристикама њихових Р група у:

- Неполарне или алифатске аминокиселине : глицин, аланин, пролин, валин, леуцин, изолеуцин и метионин.

- Аминокиселине са ароматичним Р групама : фенилаланин, тирозин и триптофан.

- Неиспрањене поларне аминокиселине : серин, треонин, цистеин, аспарагин и глутамин.

- Позитивно набијене поларне аминокиселине : лизин, хистидин и аргинин.

- Негативно наелектрисане поларне аминокиселине : аспарагинска киселина и глутаминска киселина.

20 протеинских аминокиселина

Ево кратког описа главних карактеристика и функција сваког од ових важних једињења:

1. Глицин (Гли, Г)

Ово је аминокиселина са најједноставнијом структуром, пошто се њена Р група састоји од атома водоника (Х), тако да је такође мале величине. Први пут је изолована из желатине 1820. године, али је такође веома богата протеинима који чине свила: фиброин .

Глицин (Извор: Борб, путем Викимедиа Цоммонс)

То није есенцијална аминокиселина за сисар, јер ћелије ове животиње могу да је синтетишу из других аминокиселина, као што су серин и треонин.

Учествује директно у неким "каналима" у ћелијским мембранама који контролишу пролазак калцијумових јона са једне на другу страну. То такође има везе са синтезом пурина, порфирина и неких инхибицијских неуротрансмитера у централном нервном систему.

1. Аланин (Ала, А)

Ова аминокиселина, такође позната и као 2-аминопропанска киселина , има релативно једноставну структуру, пошто се њена Р група састоји од метил групе (-ЦХ3), па је и њена величина прилично мала.

Аланина (Извор: Борб, преко Викимедиа Цоммонс)

Део је многих протеина и, с обзиром на то да га телесне ћелије могу синтетизовати, не сматра се есенцијалним, али је метаболички важан. Веома обилује свиленом фиброином одакле је први пут изолована 1879. године.

Аланин се може синтетизовати из пирувата, једињења које се добија метаболичким путем познатим као гликолиза , што укључује разградњу глукозе да би се добила енергија у облику АТП-а.

Учествује у глукозно-аланинском циклусу који се одвија између јетре и других ткива животиња и који је катаболички пут који зависи од протеина за стварање угљених хидрата и за производњу енергије.

Такође је део реакција трансаминације, у глуконеогенези и инхибицији гликолитичког ензима пируват киназа, као и у јетреној аутофагији.

1. Пролине (Про, П)

Пролин ( пиролидин-2-карбоксилна киселина ) је аминокиселина која има одређену структуру, пошто се њена Р група састоји од пиролидинског прстена, формираног од пет атома угљеника повезаних, укључујући α атом угљеника.

Пролине (Извор: Оригинални учитавач био је Пагиназеро на италијанској Википедији.

У многим протеинима, крута структура ове аминокиселине је врло корисна за увођење "завоја" или "набора". Такав је случај са колагеним влакнима код већине краљежњака, који се састоје од многих остатака пролина и глицина.

У биљкама је показано да учествује у одржавању ћелијске хомеостазе, укључујући редокс равнотежу и енергетска стања. Може деловати као сигнални молекул и модулирати различите функције митохондрија, утицати на пролиферацију или смрт ћелија итд.

1. Валине (Вал, В)

Ово је друга аминокиселина са алифатском Р групом, која је састављена од три атома угљеника (ЦХ3-ЦХ-ЦХ3). Назив ИУПАЦ-а је 2-3-амино-3-бутанојска киселина , мада се у литератури може наћи и као α-аминовалеријанска киселина .

Валине (Извор: Борб, путем Викимедиа Цоммонс)

Валин је први пут пречишћен 1856. године из воденог екстракта панкреаса човека, али је његово име сковано 1906. године, због своје структурне сличности са валеричном киселином која је извучена из неких биљака.

То је есенцијална аминокиселина јер је тело не може синтетизовати, иако изгледа да не обавља и многе друге функције осим што је део структуре многих глобуларних протеина.

Од његове разградње, на пример, могу се синтетизовати друге аминокиселине попут глутамина и аланина.

1. Леуцине (Леу, Л)

Леуцин је друга есенцијална аминокиселина и део је групе аминокиселина разгранатог ланца, заједно са валином и изолеуцином. Р група која карактерише ово једињење је изобутил група ( ЦХ2-ЦХ-ЦХ3-ЦХ3 ), тако да је веома хидрофобна (одбија воду).

Леуцине (Извор: Борб, виа Викимедиа Цоммонс)

Откривен је 1819. године као део протеина животињских мишићних влакана и овчје вуне.

Врло је обилна протеинима попут хемоглобина и директно учествује у регулацији промета и синтезе протеина, јер је активна аминокиселина са становишта унутарћелијске сигнализације и генетске експресије. У многим случајевима то појачава укус неких намирница.

1. Изолеуцин (Иле, И)

Такође аминокиселина разгранатог ланца, изолеуцин је откривена 1904. године из фибрина, протеина који учествује у згрушавању крви.

Изолеуцин (Извор: Таекиубабо, виа Викимедиа Цоммонс)

Као и леуцин, то је есенцијална аминокиселина, чији се бочни ланац састоји од разгранатог ланца од 4 атома угљеника (ЦХ3-ЦХ-ЦХ2-ЦХ3).

Изузетно је чест у ћелијским протеинима и може представљати више од 10% њихове тежине. Такође делује у синтези глутамина и аланина, као и у равнотежи аминокиселина разгранатог ланца.

1. Метионин (Мет, М)

Метионин, који се такође назива γ-метилтиол-а- амино -маслачна киселина , је аминокиселина откривена током прве деценије КСКС века, изолована из казеина, протеина присутног у крављем млеку.

Метионин (Извор: Борб, преко Викимедиа Цоммонс)

То је есенцијална аминокиселина, хидрофобна је, јер се њена Р група састоји од алифатичног ланца са атомом сумпора (-ЦХ2-ЦХ2-С-ЦХ3).

Есенцијалан је за синтезу многих протеина, укључујући хормоне, протеине са коже, длака и ноктију животиња. Продаје се у облику таблета које делују као природни опуштајући снови, корисне за спавање и, поред тога, за одржавање доброг стања косе и ноктију.

1. Фенилаланин (Пхе, Ф)

Фенилаланин или β-фенил-α-аминопропионска киселина, је ароматична аминокиселина чија је Р група бензенски прстен. Откривен је 1879. године у биљци породице Фабацеае, а данас се зна да је део многих природних смола, попут полистирена.

Фенилаланин (Извор: Борб, преко Викимедиа Цоммонс)

Као хидрофобна аминокиселина, фенилаланин је присутан у практично свим хидрофобним доменима протеина. У многим биљкама ова аминокиселина је неопходна за синтезу секундарних метаболита познатих као фенилпропаноиди и флавоноиди.

У животиња се фенилаланин такође налази у веома важним пептидима као што су вазопресин, меланотропин и енкефалин, а сви су неопходни за функцију неурона.

1. Тирозин (Тир, И)

Тирозин ( β-парахидроксифенил-α-аминопропионска киселина) је друга ароматична аминокиселина, чија је Р група ароматични прстен повезан са хидроксилном групом (-ОХ), због чега је способан да комуницира са различитим елементима. Откривен је 1846. године и углавном се добија од фенилаланина.

Тирозин (Извор: НЕУРОтикер / Публиц домаин, виа Викимедиа Цоммонс)

Није битна аминокиселина, али може бити ако јој биосинтетски путеви пропадну. Има много функција у људском телу, међу којима се истичу његово учешће као супстрат за синтезу неуротрансмитера и хормона попут адреналина и хормона штитне жлезде.

Есенцијалан је за синтезу меланина, молекула који нам пружа заштиту од сунчевих ултраљубичастих зрака. Такође доприноси производњи ендорфина (ендогених средстава против болова) и антиоксиданата, попут витамина Е.

Делује директно у фосфорилацији протеина, као и у додавању азотних и сумпорних група.

1. Триптофан (Трп, В)

Ова аминокиселина, такође позната и као 2-амино-3-индолилпропионска киселина , део је групе есенцијалних аминокиселина и такође је ароматична аминокиселина, пошто се њена Р група састоји од индонске групе.

Триптопхан (Извор: Оригинални учитавач био је Пагиназеро на италијанској Википедији. / Јавна домена, путем Викимедиа Цоммонс)

Његове главне функције у животињама морају бити осим синтезе протеина синтезом серотонина , неуротрансмитера и мелатонина , антиоксиданса који такође делује у циклусима спавања и будности.

Ову аминокиселину ћелије такође користе као прекурсор за формирање кофакторског НАД, који учествује у вишеструким ензиматским реакцијама оксидационе-редукције.

У биљкама је триптофан један од главних прекурсора за синтезу биљног хормона ауксина , који учествује у регулацији раста, развоја и других физиолошких функција ових организама.

1. Серине (Сер, С)

Серин, или 2-амино-3-хидроксипропанска киселина, је небитна аминокиселина која се може произвести из глицина. Његова Р група је алкохол формуле -ЦХ2ОХ, па је поларна аминокиселина без набоја.

Серина (Извор: Борб, преко Викимедиа Цоммонс)

Функционално је важан за многе есенцијалне протеине и потребан је за метаболизам масти, масних киселина и ћелијских мембрана. Учествује у мишићном расту и здрављу имунолошког система сисара.

Њихове функције су такође повезане са синтезом цистеина, пурина и пиримидина (азотне базе), церамида и фосфатидилсерина (мембрански фосфолипид). У бактеријама учествује у синтези триптофана, а у преживарима у глуконеогенези.

Део је активног места ензима са хидролизним деловањем познатим као серинске протеазе и такође учествује у фосфорилацији других протеина.

1. Тхреонине (Тхр, Т)

Треонин или трео-Лс-α-амино-п-маслачна киселина је друга есенцијална аминокиселина која је део великог броја ћелијских протеина код животиња и биљака. Била је једна од последњих откривених аминокиселина (1936) и има много важних функција у ћелијама, укључујући:

- То је везно место за угљене хидрате у ланцима гликопротеина

- То је место препознавања протеин киназа са специфичним функцијама

- Део је важних протеина попут оних који формирају зубну цаклину, еластина и колагена, као и других нервног система

- Фармаколошки се користи као додатак исхрани, анксиолитички и антидепресив

Тхреонине (Извор: Борб, путем Викимедиа Цоммонс)

Р група треонина, попут оне серина, садржи -ОХ групу, тако да је то алкохол са структуром -ЦХ-ОХ-ЦХ3.

1. Цистеин (Цис, Ц)

Ова неесенцијална аминокиселина откривена је 1810. године као главни састојак протеина који се налази у роговима различитих животиња.

Цистеин (Извор: Оригинални учитавач био је Пагиназеро на италијанској Википедији. / Јавна домена, преко Викимедиа Цоммонс)

Његова Р група састоји се од тиолне или сулфхидрилне групе (-ЦХ2-СХ), тако да је неопходна за формирање интра- и интермолекуларних дисулфидних мостова у протеинима где се налази, што је веома важно за успостављање структуре. тродимензионални од њих.

Ова аминокиселина је такође укључена у синтезу глутатиона, метионина, липоичне киселине, тиамина, коензима А и многих других биолошки важних молекула. Поред тога, део је кератина, структурних протеина којих у животињи има врло много.

1. Аспарагин (Асн, Н)

Аспарагин је неесенцијална аминокиселина која спада у групу неиспуњених поларних аминокиселина. Ово је прва откривена аминокиселина (1806), изолована из сока шпарога.

Аспарагине (Извор: Борб, путем Викимедиа Цоммонс)

Карактерише га група Р је карбоксамид (-ЦХ2-ЦО-НХ2), тако да лако може да формира водоничне везе.

Активан је у ћелијском метаболизму и физиологији тела животиња. Делује на регулисању експресије гена и имуног система, поред учешћа у нервном систему и у детоксикацији амонијака.

1. Глутамин (Глн, Г)

Р групе глутамина неки аутори описују као амид бочног ланца глутаминске киселине (-ЦХ2-ЦХ2-ЦО-НХ2). Ово није есенцијална аминокиселина, јер постоје путеви за њену биосинтезу у животињским ћелијама.

Глутамин (Извор: Борб, преко Викимедиа Цоммонс)

Учествује директно у промету протеина и у ћелијској сигнализацији, у експресији гена и у имунолошком систему сисара. Сматра се „горивом“ за размножавајуће ћелије и има функцију инхибитора ћелијске смрти.

Глутамин је такође укључен у синтезу пурина, пиримидина, орнитина, цитрулина, аргинина, пролина и аспарагина.

1. Лизин (Лис, К)

Лизин или ε-аминокапрона киселина је есенцијална аминокиселина за људе и друге животиње. Откривен је 1889. године као део казеина, желатине, албумина из јаја и других животињских протеина.

Лисине (Извор: Борб, виа Викимедиа Цоммонс)

У својој Р групи лизин има позитивно наелектрисану амино групу (-ЦХ2-ЦХ2-ЦХ2-ЦХ2-НХ3 +) коју карактерише хидрофобност.

Не само да делује као микронутријент за ћелије у телу, већ је и метаболит за различите врсте организама. Есенцијалан је за раст и обнављање мишића, а чини се да има и антивирусно деловање, у метилацији протеина и другим модификацијама.

1. Хистидин (Хис, Х)

То је „полу-есенцијална“ аминокиселина, јер постоје путеви за њену синтезу код одраслих људи, али оне не испуњавају увек захтеве тела.

Хистидин (Извор: НЕУРОтикер / Публиц домаин, виа Викимедиа Цоммонс)

То је поларна аминокиселина која има Р групу познату као имидазолијум, која има цикличку структуру са два атома азота чије карактеристике јој омогућавају да учествује у различитим ензиматским реакцијама где долази до преноса протона.

Хистидин учествује у метилацији протеина, део је структуре хемоглобина (протеина који носи кисеоник у крви животиња), садржи неке антиоксидантне дипептиде и прекурсор је других важних молекула, попут хистамина.

1. Аргинин (Арг, Р)

Ова позитивно набијена аминокиселина је први пут изолована 1895. године из протеина рога неких животиња. То није есенцијална аминокиселина, али је веома важна за синтезу урее, једног од начина на који се азот излучује у животиња.

Аргинин (Извор: Борб, преко Викимедиа Цоммонс)

Његова Р група је -ЦХ2-ЦХ2-ЦХ2-НХ-Ц-НХ-НХ2 и делује као антиоксиданс, регулатор хормонске секреције, амонијум детоксификатор, регулатор експресије гена, резервоар азота, у метилацији протеина итд. .

1. Аспартанска киселина (Асп, Д)

Аспартанска киселина има једну Р групу са другом карбоксилном групом (-ЦХ2-ЦООХ) и део је групе негативно набијених аминокиселина.

Аспартинска киселина (Извор: Првобитни учитавач је био Пагиназеро на италијанској Википедији. / Јавна домена, преко Викимедиа Цоммонс)

Његове главне функције имају везе са синтезом пурина, пиримидина, аспарагина и аргинина. Учествује у реакцијама трансаминације, у циклусу урее и у синтези инозитола.

1. Глутаминска киселина (Глу, Е)

Такође припада групи негативно набијених аминокиселина, са Р групом са структуром -ЦХ2-ЦХ2-ЦООХ, врло сличном оној у аспартанској киселини. Откривен је 1866. године од хидролизованог пшеничног глутена и познато је да је део многих уобичајених протеина у многим живим бићима.

Глутаминска киселина (Извор: Борб, путем Викимедиа Цоммонс)

Ова небитна аминокиселина има много важних функција у животињским ћелијама, посебно у синтези глутамина и аргинина, две друге аминокиселине протеина.

Даље, важан је посредник у преношењу ексцитацијских сигнала у централном нервном систему кичмењака, па је његово присуство у одређеним протеинима кључно за рад мозга, когнитивни развој, памћење и учење.

Референце

1. Фоннум, Ф. (1984). Глутамат: неуротрансмитер у мозгу сисара. Часопис за неурохемију, 18 (1), 27–33.
2. Нелсон, ДЛ, Лехнингер, АЛ и Цок, ММ (2008). Лехнингерови принципи биохемије. Мацмиллан.
3. Сзабадос, Л., и Савоуре, А. (2010). Пролин: мултифункционална аминокиселина. Трендови у науци о биљци, 15 (2), 89-97.
4. Ву, Г. (2009). Аминокиселине: метаболизам, функције и исхрана. Аминокиселине, 37 (1), 1-17.
5. Ву, Г. (2013). Аминокиселине: биохемија и исхрана. ЦРЦ Пресс.