Az aminosavak kémiája Mik az aminosavak?

Az aminosavak kémiája

Az aminosavak nagy jelentőséggel bírnak az élő szervezetek kémiai folyamataiban (biokémia), mivel ezek az építőelemek fehérjék (peptidek és fehérjék). Huszonkét aminosav van kódolva a genetikai anyagban (genomban), amelyből létfontosságú fehérjék előállítják. Ez a huszonkét aminosav proteinogén aminosavként ismert.

Az aminosavakat láncokban fűzik össze, és az aminosavlánc hosszától függően vagy peptideknek (legfeljebb 100 aminosav), vagy fehérjék (több mint 100 aminosav). A proteinogén aminosavak különböző csoportokba vannak osztva attól függően, hogy melyik reaktív oldalláncuk van. Ez az aminosavak különböző kémiai-fizikai tulajdonságait is eredményezi.

Például, ha egy aminosavnak csak egy hosszú, nem poláros oldallánca van, ez többek között befolyásolja az aminosav oldhatósági tulajdonságait. Ezenkívül a pH-érték (a vizes oldat savas vagy bázikus tulajdonságának mértéke) fontos szerepet játszik az oldallánc tulajdonságai szempontjából, mivel az oldallánc töltéskor vagy töltés nélkül másként viselkedik. Például poláros oldószerekben a töltött oldalláncok oldhatóbbá teszik az aminosavat, míg a töltés nélküli oldalláncok oldhatatlanabbá teszik az aminosavat.

A fehérjékben sok különböző töltésű aminosav kapcsolódik egymáshoz, így egyes szakaszok hidrofilebbek (víz-vonzóbbak) vagy hidrofóbabbak (víztaszítóak). Emiatt a enzimek (a biokémiai reakciók katalizátorai, az anyagcserében fontos funkciókat látnak el) a pH-értéktől függ. Hasonlóképpen, az oldalláncok töltései és oldódási viselkedése megmagyarázza, miért denaturálhatók a fehérjék erősen savas vagy bázikus oldatokkal.

Az aminosavakat úgynevezett zwitterionoknak is nevezik, mivel a környezettől függően különböző töltéseket képesek hordozni (pozitív vagy negatív töltések). Ez a jelenség az aminosav két funkcionális csoportjának, vagyis az amino- és a karboxilcsoportnak köszönhető. Leegyszerűsítve emlékezhetünk arra, hogy egy savas oldatban oldott aminosav pozitív töltést, míg egy lúgos oldatban lévő aminosav negatív töltést hordoz.

Semleges vizes oldatban az aminosavak pozitív és negatív töltés formájában egyaránt jelen vannak. A hővel, savakkal és lúgokkal való érintkezés tönkreteheti a fehérjéket vagy az aminosavláncokat, és használhatatlanná teheti azokat. A proteinogén aminosavak poláros vagy nem poláros aminosavakba történő besorolása szintén a funkcionális csoportokon alapul.

Az egyes aminosavak kémiai-fizikai tulajdonságai szerinti osztályozás azonban nemcsak a polaritáson, hanem a karakteren is alapul, mól- tömeg, hidrofóbitás (víztaszító tulajdonság), savasság vagy lúgosság (savas, lúgos vagy semleges aminosavak) és az aminosavak elektromos tulajdonságai. A proteinogén aminosavak mellett nagyszámú (több mint 400) aminosav is található, amelyek a fehérjékben nem fordulnak elő, az úgynevezett nem proteinogén aminosavak. Ilyenek például L-tiroxin (pajzsmirigyhormon), GABA (gátló neurotranszmitter), ornitin (metabolikus köztitermék a karbamid ciklus), és még sokan mások.

A legtöbb nem proteinogén aminosav a proteinogén aminosavakból származik. A 20 proteinogén aminosav mindegyikének van legalább két szénatomja (C-atom). Ez a szénatom elengedhetetlen a megfelelő aminosav osztályozásához.

Ez azt jelenti, hogy az a szénatom, amelyhez az aminocsoport kapcsolódik, meghatározza, hogy melyik aminosavosztályról van szó. Vannak azonban olyan aminosavak is, amelyekben több aminocsoport képviselteti magát. Ilyen esetekben az a szénatom, amelynek aminocsoportja a legközelebb van a karboxi-szénatomhoz, meghatározza, hogy melyik aminosavosztályról van szó.

Általában megkülönböztetünk alfa-aminosavakat, béta-aminosavakat és gamma-aminosavakat: Az egyes osztályokon belül az aminosavak szerkezete hasonló, de oldalláncuk szerkezetében különbözik egymástól. Az aminosav savas vagy bázikus környezetben való viselkedéséért az oldalláncok egyes komponensei felelősek. A természetben körülbelül húsz aminosav létezik, míg az ember csak néhány aminosavat képes önállóan felépíteni.

Azokat az aminosavakat, amelyeket a test maga nem képes kialakítani, esszenciális aminosavaknak nevezzük. Az embernek táplálékon keresztül kell felvennie ezeket az aminosavakat. A felnőtt emberek esszenciális aminosavai a következők: A cisztein aminosav nem elengedhetetlen a valódi értelmében, de nélkülözhetetlen kén az emberi test számára.

Csecsemőknél a hisztidin és az arginin is elengedhetetlen. Az aminosavak láncszerű kombinációkat képezhetnek egymással. Az egyik a fehérjemolekulákról (fehérjékről) beszél.

Az aminosavak kombinációi meghatározzák, hogy egy fehérje hogyan működik és mi a fő funkciója. Az aminosavak kombinációja nem önkényes. A megfelelő génben van megadva (kódolva).

Mindig három, bizonyos módon elrendezett bázispár felel meg egy úgynevezett kódszónak (= kodon). Ez a kodon az adott aminosav építési kézikönyvét jelenti. - Leucin

  • Izoleucin
  • Metonin
  • treonin
  • Valin
  • Lizin
  • fenilalanin
  • És triptofán.
  • Alfa-aminosavak: Ennek az aminosav-csoportnak az aminocsoportja megtalálható a második szénatomon. Ezen aminosavak másik neve a 2-aminokarbonsavak (IUPAC név). Ennek az osztálynak a legfontosabb képviselője a glicin aminosav, amelynek szerkezete meglehetősen egyszerű.

Az emberi szervezet számára fontos összes aminosavat szerkezetük szerint alfa-aminosavakként osztályozzák. Ebben az esetben az úgynevezett proteinogén aminosavakról beszélünk. Ezek az építőelemek, amelyekből az összes fehérje felépül.

  • Béta-aminosavak: A béta-aminosavak osztályát az jellemzi, hogy aminocsoportjuk a harmadik szénatomon helyezkedik el. Az IUPAC „3-aminokarbonsavak” kifejezést szintén szinonimaként használják erre az osztályra. - Gamma-aminosavak: A gamma-csoport összes aminosavjának aminocsoportja a negyedik szénatomhoz kapcsolódik.

Az ebbe az osztályba tartozó aminosavak szerkezete tehát jelentősen eltér a proteinogén aminosavak szerkezetétől. Ennek a csoportnak az IUPAC jelölése 4-aminokarbonsav. Noha a gamma-aminosavakat az emberi szervezet nem használja fel fehérjék szintézisére, ennek az osztálynak néhány képviselője megtalálható az emberben. Ennek a csoportnak a legegyszerűbb képviselője, a gamma-amino-vajsav (röviden GABA) gátlószerként szolgál. neurotranszmitter (messenger) a idegrendszer.