חומצות אמינו

חומצות אמינו וחלבונים הם אמצעי הביניים מהעולם מהמינרלים לחומר חי.
כפי ששמם מעיד, חומצות אמינו הן חומרים אורגניים דו-פונקציונליים: המורכבים מתפקוד האמינו (-NH2) ומתפקוד הקרבוקסיל (-COOH); הם יכולים להיות α, β, γ וכו ', בהתאם למיקום שתופסת קבוצת האמינו ביחס לקבוצת הקרבוקסי:

חומצות האמינו החשובות ביולוגית הן כולן חומצות אמינו α.
מבני החלבון מורכבים מעשרים חומצות אמינו.
כפי שניתן לראות מהמבנים הגנריים המוצגים לעיל, לכל חומצות האמינו יש חלק משותף וחלק אחר המאפיין אותן (המיוצגות באופן כללי עם R).

מתוך עשרים חומצות האמינו, תשע עשרה פעילות אופטית (הן מסיטות את מטוס האור המקוטב).
לרוב חומצות האמינו יש רק קבוצת אמינו אחת וקרבוקסיל אחד ולכן הן נקראות חומצות אמינו ניטרליות; קוראים לאלה שיש להם קרבוקסיל נוסף חומצות אמינו חומצות בעוד אלו עם קבוצת אמינו נוספת חומצות אמינו בסיסיות.
חומצות אמינו הן מוצקים גבישים ובעלי מסיסות טובות במים.

המחסור בכמה חומצות אמינו בתזונה גורם לשינויים רציניים בהתפתחות; למעשה, האורגניזם האנושי אינו מסוגל לסנתז כמה חומצות אמינו הנקראות במדויק חיוניות (יש להכניס אותן לתזונה), בעוד שהוא יכול לייצר בעצמו רק כמה חומצות אמינו (הלא חיוניות).

אחת המחלות בשל המחסור בחומצות אמינו חיוניות היא זו המוכרת בשם קוואשיורקור (מילה שמקורה בניב אפריקני שפירושו פירושו "ראשון ושני"); מחלה זו פוגעת בבכור אך לאחר לידת הילד השני מכיוון שלילד הראשון חסר חלב האם המכיל את אספקת החלבונים הנכונה. מחלה זו, אם כן, נפוצה בקרב אוכלוסיות בתת -תזונה וכוללת שלשולים, חוסר תיאבון המוביל להיחלשות הדרגתית של האורגניזם.

כפי שכבר צוין, חומצות אמינו טבעיות, למעט גליצין (זוהי חומצת א-אמינו עם מימן במקום קבוצת R והיא הקטנה ביותר מבין העשרים), בעלות פעילות אופטית בשל הימצאותה של אסימטרית אחת לפחות. פַּחמָן. בחומצות אמינו טבעיות התצורה המוחלטת של הפחמן האסימטרי שעליו רק קבוצות האמינו והקרבוקסי מקושרות שייכת לסדרת L;

חומצות אמינו D לעולם אינן הופכות לחלק ממבנה החלבון.
אנו זוכרים כי:

DNA ---- שעתוק → m-RNA ---- תרגום → חלבון

התעתיק מסוגל לקודד כחומצות אמינו; חומצות D-אמינו יכולות להיות כלולות במבנים שאינם חלבונים (למשל בדופן רירית החיידקים: בחיידקים אין "מידע גנטי לקיום חומצות אמינו בתפקיד מגן, אולם קיים" מידע גנטי לאנזימים. העוסקים בדופן הציפוי החיידקי).
נחזור לחומצות אמינו: המבנה השונה של קבוצת R מגדיר את המאפיינים האישיים של כל חומצת אמינו ותורם תרומה ספציפית למאפייני החלבונים.
לכן חשבו לחלק חומצות אמינו על פי אופי קבוצת R:

חומצות אמינו קוטביות אך לא טעונות:

גליצין (R = H-)
Serine (R = HO-CH2-)
תראונין

חִיוּנִי

לתראונין שני מוקדי סימטריה: רק 2S, 3R תראונין קיים בטבע.
תראונין היא חומצת אמינו חיונית (אין להתבלבל עם הכרחית: כל חומצות האמינו חיוניות), ולכן יש ליטול אותה עם הדיאטה, כלומר על ידי אכילת מזון המכיל אותה מכיוון שכאמור, המורשת הגנטית אינה קיימת תאי בני האדם מסוגלים לייצר חומצת אמינו זו (מורשת זו קיימת בצמחים רבים ובטובים יותר).

ניתן להעריך את קבוצת ההידרוקסיל של הסרין והטראונין באמצעות קבוצת זרחן (קבלת פוספוזרין ופוספוטרונין), תהליך זה נקרא זרחון; זרחון משמש בטבע לתרגום אותות בין התא והחלק החיצוני של התא.

ציסטאין (R = HS-CH2-)

הסולפידריל של ציסטאין ניתנת לביטון בקלות רבה יותר מהידרוקסיל של הסרין: גופרית וחמצן הם שניהם מהקבוצה השישית אך הגופרית ניתנת לחימצון בקלות רבה יותר מכיוון שיש לה ממדים גדולים יותר.

טירוזין [R = HO- (C6H4) -CH2-]

N.B.
(C6H4) = טבעת בנזן דו-תחליפית
בדומה לסרין ולטראונין, ניתן לאתר את ההידרוקסיל (זרחון).

אספרגין (R = NH2-CO-CH2-)
גלוטמין (R = NH2-CO-CH2-CH2-)

חומצות אמינו לא קוטביות

בעלי קבוצות צד הידרופוביות; בתוך מחלקה זו אנו מבחינים:

אליפטיות:

אלנין (R = CH3-)
ואלין (R = (CH3) 2-CH-) חיוני
לאוצין (R = (CH3) 2-CH-CH2-) חיוני

איזולאוצין (R =

) חיוני

מתיונין (R = CH3-S-CH2-CH2-) חיוני

ממברנות התא מורכבות משכבה ליפידית עם חלבונים המעוגנים הודות לאופיים ההידרופובי שלהם, ולכן הם מכילים אלאנין, ואלין, איזולאוצין ולאוצין. מתיונין, לעומת זאת, היא חומצת אמינו שכמעט תמיד קיימת בכמויות קטנות (כ -1%).

פרולין

אֲרוֹמָתִי:

פנילאלנין (R = Ph-CH2-) Ph = פניל: בנזן חד-תחומי חיוני

טריפטופן (R =

חִיוּנִי

שתי חומצות אמינו אלה, בהיותן ארומטיות, סופגות ליד קרינה אולטרה סגולה (כ -300 ננומטר); לכן ניתן לנצל את הטכניקה של ספקטרופוטומטריה UV כדי לקבוע את ריכוז החלבון הידוע המכיל חומצות אמינו אלה.

חומצות אמינו טעונות

בתורם הם מחולקים ל:

חומצות אמינו חומציות (בעלות שאריות קוטביות עם מטען שלילי ב- pH 7) הן כאלה מכיוון שהן מסוגלות להניב מטען H + חיובי:

חומצה אספרטית

חומצה גלוטמית (R =

)

חומצות אמינו אלה נובעות מאספרגין וגלוטמין בהתאמה; כל הארבעה קיימים בטבע ופירוש הדבר ש c "הוא מידע ספציפי לכל אחד מהם, כלומר c" הוא שלישיית בסיס ב- DNA המקודד לכל אחד מהם.

חומצות אמינו בסיסיות (בעלות שאריות קוטביות עם מטען חיובי ב- pH 7) הן כאלה מכיוון שהן מסוגלות לקבל מטען H + חיובי:

ליזין (R =

) חיוני

ארגינין (R =

)

היסטידין (R =

)

ישנם חלבונים שבהם יש נגזרות של חומצות אמינו בשרשראות הצד: למשל, יתכן שיש פוספוזרין (אין מידע גנטי המקודד פוספוזרין, רק זה לסרין); פוספוזרין הוא שינוי פוסט-תרגום: לאחר סינתזת חלבון

DNA ---- שעתוק → m-RNA ---- תרגום → חלבון

שינויים לאחר הטרנסלציה יכולים להתרחש בשרשראות הצד של החלבון.