A FEHÉRJÉK 20 AMINOSAVA ÉS FUNKCIÓIK - BIOLÓGIA - 2026

Az aminosavak olyan szerves vegyületek, amelyek fehérjéket képeznek, amelyek aminosavláncok. Amint a neve is sugallja, ezek mind bázikus csoportokat (amino, NH2), mind savcsoportokat (karboxil, COOH) tartalmaznak.

Ezek az alegységek kulcsfontosságúak többszázezer különböző fehérje képződéséhez olyan szervezetekben, amelyek különböznek egymástól, mint a baktérium és az elefánt, vagy a gomba és a fa.

Az aminosavak Ven diagramja (Forrás: Amino_Acids_Venn_Diagram.png: Klaus Hoffmeier származékos munka: solde9 / Public domain, a Wikimedia Commons segítségével)

Több mint 200 különböző aminosavat írtak le, ám a beadott tudósok megállapították, hogy az összes élő lény (egyszerű vagy komplex) fehérje mindig ugyanazon 20-ból áll, amelyek össze vannak kapcsolva jellegzetes lineáris szekvenciák kialakítása céljából.

Mivel az összes aminosav ugyanazzal a fő „gerincvel” rendelkezik, az oldalláncok megkülönböztetik őket; ezért ezeket a molekulákat "ábécé" -nek lehet tekinteni, amelyben a fehérjék szerkezetének nyelvét "írják".

Mind a 20 aminosav közös gerince egy karboxilcsoportból (COOH) és egy aminocsoportból (NH2) áll összekapcsolva egy szénatomon keresztül, az α-szén néven ismert (a 20 közös aminosav α-aminosavak).

A 20 aminosav és szerkezete

Az α-szénatomot szintén hidrogénatom (H) és oldalsó lánc kapcsolja össze. Ez az oldallánc, más néven R-csoport, méretét, szerkezetét, elektromos töltését és oldhatóságát illetően változik az egyes aminosavak.

Hogyan osztályozzák az aminosavakat?

A 20 leggyakoribb aminosavat, azaz a fehérje aminosavakat két csoportra lehet osztani: esszenciális és nem esszenciális. Az utóbbiakat az emberi test szintetizálja, de az előbbieket étellel kell megszerezni, és a sejtek működéséhez szükségesek.

Az emberek és más állatok nélkülözhetetlen aminosavai 9:

- hisztidin (H, His)

- izoleucin (I, Ile)

- leucin (L, Leu)

- lizin (K, Lys)

- metionin (M, Met)

- fenilalanin (F, Phe)

- treonin (T, Thr)

- triptofán (W, Trp) és

- valin (V, Val)

A nélkülözhetetlen aminosavak 11:

- Alanin (A, Ala)

- arginin (R, Arg)

- aszparagin (N, Asn)

- aszparaginsav (D, Asp)

- cisztein (C, Cys)

- glutaminsav (E, Glu)

- glutamin (Q, Gln)

- glicin (G, Gly)

- prolin (P, Pro)

- szerin (S, Ser) és

- tirozin (Y, Tyr)

Ezen a besoroláson kívül a 20 fehérje aminosavat (amelyekből fehérjéket képeznek) R csoportok jellemzői szerint el lehet választani:

- Nem poláris vagy alifás aminosavak: glicin, alanin, prolin, valin, leucin, izoleucin és metionin.

- Aromás R csoportokkal rendelkező aminosavak: fenilalanin, tirozin és triptofán.

- Töltötlen poláris aminosavak: szerin, treonin, cisztein, aszparagin és glutamin.

- Pozitív töltésű poláris aminosavak: lizin, hisztidin és arginin.

- Negatív töltésű poláris aminosavak: aszparaginsav és glutaminsav.

A 20 fehérje aminosav

Az alábbiakban bemutatjuk ezen fontos vegyületek főbb jellemzőit és funkcióit:

1. Glicin (Gly, G)

Ez a legegyszerűbb szerkezetű aminosav, mivel R csoportja hidrogénatomot (H) tartalmaz, tehát kis méretű is. 1820-ban először izolálták a zselatinból, de ez is nagyon bőséges a selyet alkotó fehérjében: fibroin.

Glicin (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Ez nem nélkülözhetetlen aminosav az emlősök számára, mivel ezen állatok sejtjei más aminosavakból, például szerinből és treoninból szintetizálhatók.

Közvetlenül részt vesz a sejtmembránok egyes „csatornáiban”, amelyek szabályozzák a kalcium-ionok egyik oldalról a másikra történő áthaladását. Ehhez kapcsolódik a purinek, porfirinek és néhány, a központi idegrendszer gátló neurotranszmittereinek szintézise is.

1. Alanin (Ala, A)

Ennek az aminosavnak, más néven 2-amino-propánsavnak, viszonylag egyszerű szerkezete van, mivel R csoportja metilcsoportból (-CH3) áll, tehát mérete is meglehetősen kicsi.

Alanina (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Ez számos fehérje részét képezi, és mivel testsejtek által szintetizálhatók, ezt nem tekintjük alapvető fontosságúnak, de anyagcsere szempontjából fontos. Nagyon bőséges selyem fibroinban, ahonnan először izolálták 1879-ben.

Az alanin szintetizálható piruvátból, egy olyan vegyületből, amelyet egy glikolízis néven ismert anyagcsere útján állítanak elő, amely magában foglalja a glükóz bontását az ATP-formájú energia előállítása céljából.

Részt vesz a glükóz-alanin ciklusban, amely az állatok mája és más szövete között zajlik, és amely egy olyan katabolikus út, amely a fehérjétől függ a szénhidrátok képzéséhez és az energiatermeléshez.

Ez szintén része a transzaminációs reakcióknak, a glükoneogenezisben és a glikolitikus enzim piruvát-kináz gátlásában, valamint a máj autofágiajában.

1. Proline (Pro, P)

A prolin (pirrolidin-2-karbonsav) egy speciális szerkezetű aminosav, mivel R csoportja egy pirrolidin gyűrűből áll, amelyet öt egymással összekapcsolt szénatom képez, beleértve az a-szénatomot.

Proline (Forrás: Az eredeti feltöltő Paginazero volt az olasz Wikipedia-ban. / Nyilvános domain, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Sok proteinben ennek az aminosavnak a merev szerkezete nagyon hasznos "csavarodások" vagy "redők" bevezetésére. Ez a helyzet a legtöbb gerinces állat kollagénszálaival, amelyek sok prolin- és glicinmaradékból állnak.

A növényekben kimutatták, hogy részt vesz a celluláris homeosztázis fenntartásában, beleértve a redox egyensúlyt és az energiaállapotokat. Jelző molekulaként működhet és modulálja a különböző mitokondriális funkciókat, befolyásolhatja a sejtek proliferációját vagy halálát, stb.

1. Valine (Val, V)

Ez egy másik aminosav alifás R csoporttal, amely három szénatomból áll (CH3-CH-CH3). IUPAC neve 2-3-amino-3-butánsav, bár az irodalomban α-aminovalerinsavként is megtalálható.

Valine (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

A valint először 1856-ban tisztították az ember hasnyálmirigyének vizes kivonatából, de nevét 1906-ban született, szerkezeti hasonlósága miatt egyes növényekből kivont valerinsavval.

Ez nélkülözhetetlen aminosav, mivel a test nem képes arra szintetizálni, bár úgy tűnik, hogy sok más funkciót is ellát, amellett, hogy sok globális fehérje szerkezetének része.

Bomlásából más aminosavak, például glutamin és alanin szintetizálhatók.

1. Leucine (Leu, L)

A leucin egy másik esszenciális aminosav, és az elágazó láncú aminosavak csoportjába tartozik, valamint a valin és az izoleucin. Az R csoport, amely ezt a vegyületet jellemzi, izobutilcsoport (CH2-CH-CH3-CH3), tehát nagyon hidrofób (taszítja a vizet).

Leucine (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

1819-ben fedezték fel az állati izomrostok és a juhgyapjú fehérje részeként.

Nagyon bőséges olyan fehérjékben, mint a hemoglobin, és közvetlenül részt vesz a fehérjeforgalom és szintézis szabályozásában, mivel az intracelluláris jelátvitel és a genetikai expresszió szempontjából aktív aminosav. Sok esetben ez egyes élelmiszerek ízének fokozója.

1. Izoleucin (Ile, I)

Az elágazó láncú aminosavat, az izoleucint 1904-ben fedezték fel a fibrinből, amely a vérrögképződésben részt vevő protein.

Izoleucin (Forrás: Taekyubabo, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Mint a leucin, ez is nélkülözhetetlen aminosav, amelynek oldallánca 4 szénatomos elágazó láncból (CH3-CH-CH2-CH3) áll.

Rendkívül gyakori a sejtfehérjékben és súlyuk több mint 10% -át képviselheti. A glutamin és az alanin szintézisében, valamint az elágazó láncú aminosavak egyensúlyában is működik.

1. Metionin (Met, M)

A metionin, más néven γ-metiltiol-α-amino-vajsav, a 20. század első évtizedében felfedezett aminosav, amelyet kazeinből, a tehéntejben levő proteinből izoláltak.

Metionin (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Esszenciális aminosav, hidrofób, mivel R csoportja egy kénatomot tartalmazó alifás lánc (-CH2-CH2-S-CH3).

Alapvető fontosságú számos fehérje szintéziséhez, beleértve a hormonokat, az állatok bőréből, szőréből és körméből származó fehérjéket. Olyan tabletták formájában kerül forgalomba, amelyek természetes relaxánsokként szolgálnak, hasznosak az alváshoz, és emellett fenntartják a haj és a köröm jó állapotát.

1. Fenilalanin (Phe, F)

A fenilalanin vagy β-fenil-a-aminopropionsav egy aromás aminosav, amelynek R csoportja benzolgyűrű. 1879-ben fedezték fel a Fabaceae család egyik növényében, és ma ismert, hogy része számos természetes gyantanak, például a polisztirolnak.

Fenilalanin (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Hidrofób aminosavként a fenilalanin gyakorlatilag az összes fehérje hidrofób doménjében található. Sok növényben ez az aminosav nélkülözhetetlen a fenilpropanoidok és flavonoidok néven ismert másodlagos metabolitok szintézisében.

Állatokban a fenilalanin olyan fontos peptidekben is megtalálható, mint például a vazopresszin, a melanotropin és az enkefalin, amelyek nélkülözhetetlenek az idegrendszeri működéshez.

1. Tirozin (Tyr, Y)

A tirozin (β-parahidroxi- fenil -a-aminopropionsav) egy másik aromás aminosav, amelynek R csoportja egy hidroxilcsoporthoz (-OH) kapcsolódó aromás gyűrű, ezért képes kölcsönhatásba lépni különböző elemekkel. 1846-ban fedezték fel, és általában fenilalaninból nyerik.

Tyrosine (Forrás: NEUROtiker / Public Domain, a Wikimedia Commonson keresztül)

Ez nem esszenciális aminosav, de akkor lehet, ha bioszintézis útjai meghiúsulnak. Az emberi testben számos funkcióval rendelkezik, amelyek közül kiemelkedik a neurotranszmitterek és hormonok, például az adrenalin és a pajzsmirigyhormon szintézisének szubsztrátjában való részvétel.

Alapvető fontosságú a melanin szintézisében, egy olyan molekulaban, amely védelmet nyújt nekünk a nap ultraibolya sugarai ellen. Ez hozzájárul továbbá az endorfinok (endogén fájdalomcsillapítók) és az antioxidánsok, például az E-vitamin termeléséhez.

Közvetlenül hat a fehérjék foszforilációjában, valamint nitrogén- és kéncsoportok hozzáadásakor.

1. Triptofán (Trp, W)

Ez az aminosav, más néven 2-amino-3-indolil-propionsav, az esszenciális aminosavak csoportjába tartozik, és ugyanakkor aromás aminosav, mivel R csoportja indolcsoportot tartalmaz.

Triptofán (Forrás: Az eredeti feltöltő Paginazero volt az olasz Wikipedia-ban. / Nyilvános domain, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Fő funkciói az állatokban a proteinszintézis mellett a szerotonin, egy neurotranszmitter és a melatonin szintézisével is járnak, amely egy antioxidáns, amely alvás- és ébrenlétben is működik.

Ezt az aminosavat a sejtek is felhasználják a NAD kofaktor kialakulásának előfutáraként, amely több oxidációs-redukciós enzimatikus reakcióban vesz részt.

A növényekben a triptofán az auxin növényi hormon szintézisének egyik fő prekurzusa, amely részt vesz ezeknek az organizmusoknak a növekedésében, fejlődésében és egyéb élettani funkcióinak szabályozásában.

1. Serin (Ser, S)

A szerin vagy a 2-amino-3-hidroxi- propánsav egy esszenciális aminosav, amelyet glicinből lehet előállítani. R csoportja egy -CH2OH képletű alkohol, tehát töltés nélküli poláris aminosav.

Serina (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Funkcionálisan fontos számos alapvető fehérje esetében, és szükséges a zsírok, zsírsavak és a sejtmembránok metabolizmusához. Részt vesz az emlősök izomnövekedésében és immunrendszerének egészségében.

Funkcióik a cisztein, purinek és pirimidinek (nitrogénbázisok), ceramid és foszfatidil-szerin (egy membránfoszfolipid) szintézisével kapcsolatosak. Baktériumokban részt vesz a triptofán szintézisében, és a kérődzőkben a glükoneogenezisben.

A hidrolitikus aktivitású enzimek aktív helyének része, amely szerin proteázok néven ismert, és más fehérjék foszforilációjában is részt vesz.

1. Treonin (Thr, T)

A treonin vagy a treo-Ls-α-amino-β-vajsav egy másik esszenciális aminosav, amely számos állati és növényi sejtfehérje részét képezi. Ez volt az utolsó felfedezett aminosav (1936), és számos fontos funkcióval rendelkezik a sejtekben, ideértve:

- Ez kötőhely a glikoproteinek szénhidrát láncaihoz

- Ez egy specifikus funkcióval rendelkező protein-kinázok felismerési helye

- A fontos fehérjék része, például azok, amelyek fogzománcot, elasztint és kollagént alkotnak, valamint az idegrendszer többi részét

- Farmakológiai szempontból étrend-kiegészítőként, szorongáscsillapítóként és antidepresszánsként használják

Treonin (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

A treonin R csoportja, mint a szeriné, -OH csoportot tartalmaz, tehát -CH-OH-CH3 szerkezetű alkohol.

1. Cisztein (Cys, C)

Ezt a nélkülözhetetlen aminosavat 1810-ben fedezték fel, mint a fehérjék fő alkotóeleme a különböző állatok szarvaiban.

Cisztein (Forrás: Az eredeti feltöltő Paginazero volt az olasz Wikipedia-ban. / Nyilvános domain, a Wikimedia Commons-n keresztül)

R csoportja tiol- vagy szulfhidrilcsoportból (-CH2-SH) áll, tehát elengedhetetlen az intra- és molekuláris diszulfidhidak kialakulásához a fehérjékben, ahol megtalálható, ami nagyon fontos a szerkezet kialakulásához. ezek háromdimenziós.

Ez az aminosav szintén részt vesz a glutation, metionin, lipoinsav, tiamin, koenzim A és sok más biológiailag fontos molekula szintézisében. Ezenkívül része a keratineknek, a strukturális fehérjéknek, amelyek nagyon bőségesek az állatokban.

1. Aszparagin (Asn, N)

Az aszparagin egy nem nélkülözhető aminosav, amely a töltés nélküli poláris aminosavak csoportjába tartozik. Ez volt az első felfedezett aminosav (1806), amelyet spárgaléból izoláltak.

Spárga (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Jellemzője, hogy R csoport egy karboxamid (-CH2-CO-NH2), így könnyen hidrogénkötéseket képezhet.

Aktív az állatok sejt anyagcseréjében és testfizikájában. A génexpresszió és az immunrendszer szabályozásában működik, amellett, hogy részt vesz az idegrendszerben és az ammónia méregtelenítésében.

1. Glutamin (Gln, G)

A glutamin R csoportját egyes szerzők a glutaminsav oldalláncának (-CH2-CH2-CO-NH2) amidjaként írják le. Ez nem nélkülözhetetlen aminosav, mivel az állati sejtekben bioszintézisére is sor kerülhet.

Glutamin (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Közvetlenül részt vesz a fehérjék áramlásában és a sejtek jelátvitelében, a gén expressziójában és az emlősök immunrendszerében. A sejtek szaporodásának "üzemanyagaként" tekintik, és a sejtek halálának gátló funkciója.

A glutamin a purinek, pirimidinek, ornitin, citrullin, arginin, prolin és aszparagin szintézisében is részt vesz.

1. Lizin (Lys, K)

A lizin vagy ε-amino-kapronsav nélkülözhetetlen aminosav az emberek és más állatok számára. 1889-ben fedezték fel kazein, zselatin, tojásalbumin és egyéb állati fehérjék részeként.

Lizin (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

R-csoportjában a lizinnek pozitív töltésű aminocsoportja (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +) van, hidrofób tulajdonsággal jellemezve.

Nem csak mikrotápanyagként szolgál a test sejtjei számára, hanem metabolitként szolgál a különféle típusú szervezetek számára is. Alapvető fontosságú az izomnövekedéshez és az átalakuláshoz, és úgy tűnik, hogy antivirális aktivitással is rendelkezik, a fehérje metilezésében és más módosításokban.

1. Hisztidin (His, H)

Ez egy "félig esszenciális" aminosav, mivel felnőtt emberekben vannak szintézis útjai, de nem mindig felelnek meg a test igényeinek.

Hisztidin (Forrás: NEUROtiker / Public domain, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Egy olyan poláris aminosav, amelyben egy imidazolium néven ismert R csoport van, és amelynek ciklikus szerkezete két nitrogénatommal rendelkezik, amelynek tulajdonságai lehetővé teszik a különböző enzimatikus reakciókban való részvételt, ahol protonátvitel történik.

A hisztidin részt vesz a fehérjék metilezésében, része a hemoglobin (az állatok vérében oxigént hordozó protein) szerkezetének, néhány antioxidáns dipeptidben található, és más fontos molekulák, például hisztamin elődeje.

1. Arginin (Arg, R)

Ezt a pozitív töltésű aminosavat először 1895-ben izolálták egyes állatok agancsfehérjéiből. Ez nem esszenciális aminosav, de nagyon fontos a karbamid szintézisében, amely az nitrogén kiválasztásának egyik módja az állatokban.

Arginin (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

R csoportja -CH2-CH2-CH2-NH-C-NH-NH2 és antioxidánsként, a hormonális szekréció szabályozójaként, ammónium-méregtelenítőként, a gén expressziójának szabályozójaként, nitrogéntartályként, a fehérje metilezésében stb..

1. Aszparaginsav (Asp, D)

Az aszparaginsavnak egy R csoportja van egy második karboxilcsoporttal (-CH2-COOH), és a negatívan töltött aminosavak csoportjába tartozik.

Aszparaginsav (Forrás: Az eredeti feltöltő Paginazero volt az olasz Wikipedia-ban. / Nyilvános domain, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Fő funkciói a purinek, pirimidinek, aszparagin és arginin szintézisével kapcsolatosak. Részt vesz a transzaminációs reakciókban, a karbamid-ciklusban és az inozit szintézisében.

1. Glutaminsav (Glu, E)

Ugyancsak tartozik a negatív töltésű aminosavak csoportjába, amelynek R-szerkezetű -CH2-CH2-COOH szerkezete nagyon hasonló az aszparaginsavhoz. 1866-ban fedezték fel hidrolizált búzagluténből, és ismert, hogy számos élő fehérje része sok élőlényben.

Glutaminsav (Forrás: Borb, a Wikimedia Commons-n keresztül)

Ennek a nem esszenciális aminosavnak számos fontos funkciója van az állati sejtekben, különösen a glutamin és az arginin szintézisében, két másik fehérje aminosavban.

Ezenkívül fontos közvetítője az gerjesztő jelek átvitelének a gerinces állatok központi idegrendszerében, ezért bizonyos fehérjékben való jelenléte kulcsfontosságú az agy működése, a kognitív fejlődés, a memória és a tanulás szempontjából.

Irodalom

1. Fonnum, F. (1984). Glutamát: neurotranszmitter az emlősök agyában. Journal of Neurochemistry, 18 (1), 27–33.
2. Nelson, DL, Lehninger, AL, és Cox, MM (2008). A biokémia Lehninger alapelvei. Macmillan.
3. Szabados, L., és Savoure, A. (2010). Prolin: multifunkcionális aminosav. Trendek a növénytudományban, 15 (2), 89-97.
4. Wu, G. (2009). Aminosavak: anyagcsere, funkciók és táplálkozás. Aminosavak, 37 (1), 1-17.
5. Wu, G. (2013). Aminosavak: biokémia és táplálkozás. CRC Press.