Aminokwasy

Aminokwasy są budulcem białek. W eukariontach znajduje się 20 standardowych aminokwasów, z których wytwarzane są prawie wszystkie białka.

W biochemii aminokwasem jest każda cząsteczka, która posiada zarówno aminowe (NH2+R) jak i karboksylowe (C=O) grupy funkcyjne. W biochemii termin ten odnosi się do alfa-aminokwasów o ogólnym wzorze H2NCHRCOOH, gdzie R jest jedną z wielu bocznych grup (patrz diagram).

Znanych jest około 500 aminokwasów. Dla zwierząt najważniejszą rzeczą, jaką robią aminokwasy, jest wytwarzanie białek, które są bardzo długimi łańcuchami aminokwasów. Każde białko ma swoją własną sekwencję aminokwasów i ta sekwencja sprawia, że białko przybiera różne kształty i ma różne funkcje. Aminokwasy są jak alfabet dla białek; nawet jeśli masz tylko kilka liter, jeśli je połączysz, możesz zrobić wiele różnych zdań.

Dziewięć z 20 standardowych aminokwasów to aminokwasy "niezbędne" dla człowieka. Nie mogą one być budowane (syntetyzowane) z innych związków przez organizm ludzki, a więc muszą być przyjmowane jako pożywienie. Inne mogą być niezbędne w niektórych epokach lub stanach chorobowych. Niezbędne aminokwasy mogą również różnić się w zależności od gatunku. Zwierzęta roślinożerne muszą pobierać niezbędne aminokwasy z ich diety, która dla niektórych jest prawie w całości trawą. Przeżuwacze takie jak krowy dostają pewne aminokwasy przez mikroorganizmy w dwóch pierwszych komorach żołądkowych.

Aminokwasy są produktem końcowym białka. Ogólna struktura α-aminokwasu, z grupą aminową po lewej stronie i grupą karboksylową po prawej.

Struktura

Aminokwas jest chemikaliami organicznymi. Składa się on z atomu α-węglowego, który jest kowalencyjnie związany z czterema grupami.

atom wodoru
grupa aminowa (-NH2)
grupa karboksylowa (-COOH)
zmienna grupa R

Każdy aminokwas ma co najmniej jedną grupę aminową (-NH2) i jedną grupę karboksylową (-COOH), z wyjątkiem proliny.

Ekspresja genów i biochemia

Są to aminokwasy proteinogenne, które są budulcem dla białek. Są one produkowane przez maszyny komórkowe zakodowane w kodzie genetycznym każdego organizmu.

Aminokwas	Krótki	Abbrev.	Kodon(y)	Occurrencein białka ludzkie (%)	Essential‡ u ludzi
Alanine	A	Ala	GCU, GCC, GCA, GCG	7.8	Nie
Cysteina	C	Cys	UGU, UGC	1.9	Warunkowo
Kwas asparaginowy	D	Asp	GAU, GAC	5.3	Nie
Kwas glutaminowy	E	Glu	GAA, GAG	6.3	Warunkowo
Fenyloalanina	F	Phe	UUU, UUC	3.9	Tak
Glycine	G	Gly	GGU, GGC, GGA, GGG	7.2	Warunkowo
Histidyna	H	Jego	CAU, CAC	2.3	Tak
Izoleucyna	I	Ile	AUU, AUC, AUA	5.3	Tak
Łysina	K	Lys	AAA, AAG	5.9	Tak
Leucine	L	Leu	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG	9.1	Tak
Metionina	M	Spotkaliśmy się	AUG	2.3	Tak
Asparagine	N	Asn	AAU, AAC	4.3	Nie
Pirolizyna	O	Pyl	UAG*	0	Nie
Proline	P	Pro	CCU, CCC, CCA, CCG	5.2	Nie
Glutamina	Q	Gln	CAA, CAG	4.2	Nie
Arginina	R	Arg	CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGRESJA	5.1	Warunkowo
Seryna	S	Ser	UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC	6.8	Nie
Threonine	T	Thr	ACU, ACC, ACA, ACG	5.9	Tak
Selenocysteina	U	Sec	UGA**	>0	Nie
Valine	V	Val	GUU, GUC, GUA, GUA, GUG	6.6	Tak
Tryptofan	W	Trp	UGG	1.4	Tak
Tyrozyna	Y	Tyr	UAU, UAC	3.2	Warunkowo
Zatrzymaj kodon†	-	Termin	UAA, UAG, UGA††††	-	-

* UAG to zwykle bursztynowy koder stopu, ale koduje pirolizynę, jeśli występuje element PYLIS.
** UGA jest zwykle opalowym (lub bursztynowym) koderem stopu, ale koduje selenocysteinę, jeśli występuje element SECIS.
† Kodeon zatrzymujący nie jest aminokwasem, ale jest uwzględniany dla kompletności.
†† UAG i UGA nie zawsze działają jako kodeony zatrzymujące (patrz powyżej).
† Niezbędny aminokwas nie może być syntetyzowany u ludzi. Musi on być dostarczany w diecie. Warunkowo niezbędne aminokwasy nie są normalnie wymagane w diecie, ale muszą być dostarczane do populacji, które nie robią wystarczająco dużo z niego.

Do tych α-aminokwasów w dalszej kolejności w procesach biosyntezy pojawiających się w procesach biosyntezy nieistotnych są powiązane strukturalnie (tutaj za pomocą notacji SMILES):

OC(=O)C(N)-

├ H ... V Glycine
├ C ... P Alanine
│├ C ... kwas 2-aminobutanowy
││├ C ... Norvaline
│││├ -2H ... _ Prolina (Dehydronorwalina)
│││├ C ... Norleucine
││││└ N ... Z Łysina
││││ └ C(=O)C1N=CCC1C ... ^ Pirolizyna
│││└ NC(=N)N ... a Arginina
││├ C(=O)N ... ` Glutamina
││├ C(=O)O ... T Kwas glutaminowy
││├ O ... Homoseryna
││└ S ... Homocysteina
││ └ C ... \ Metionina
│├ C(C)C ... [ Leucine
│├ C(=O)N ... ] Sparagine
│├ C(=O)O ... S Kwas asparaginowy
│├ C1=CNC=N1 ... W Histidine
│├ c1ccccc1 ... U Fenyloalanina
│├ c1ccc(O)cc1 ... h Tyrozyna
│├ C1=CNc2ccccc12 ... f Tryptofan
│├ C1=CNc2ccc(O)cc12 ... Oxitriptan
│├ c(cc1I)cc(I)c1-O-c2cc(I)c(O)c(I)c2 ... Tyroksyna
│├ O ... b Seryna
│├ S ... R Cysteina
│└ [SeH] ... d Selenocysteina
├ C(C)C ... e Valine
├ C(C)O ... c Threonine
└ C(C)CC ... X Izoleucyna

Pytania i odpowiedzi

P: Co to są aminokwasy?

A: Aminokwasy to cząsteczki, które mają zarówno aminowe (NH2+R), jak i karboksylowe (C=O) grupy funkcyjne i są budulcem białek.

P: Ile "standardowych" aminokwasów występuje u eukariontów?

O: U eukariontów istnieje 20 "standardowych" aminokwasów, z których zbudowane są prawie wszystkie białka.

P: Jaki jest ogólny wzór na alfa-aminokwasy?

A: Ogólny wzór alfa-aminokwasów to H2NCHRCOOH, gdzie R jest jedną z wielu grup bocznych.

P: Do czego odnosi się biochemia, kiedy mówi o aminokwasach?

O: W biochemii termin "aminokwas" odnosi się do alfa-aminokwasów o wzorze ogólnym H2NCHRCOOH, gdzie R jest jedną z wielu grup bocznych.

P: Jaką strukturę mają białka?

O: Białka uzyskują swoją strukturę z połączenia różnych typów aminokwasów.

P: Jaką rolę odgrywają aminowe i karboksylowe grupy funkcyjne w cząsteczce aminokwasu?

A: Aminowe i karboksylowe grupy funkcyjne tworzą cząsteczkę aminokwasu; dostarczają atom azotu i atom węgla, które mogą tworzyć wiązania z innymi cząsteczkami.