Аминокиселина
Аминокиселините са градивните елементи на протеините. При еукариотите има 20 стандартни аминокиселини, от които се изграждат почти всички белтъци.
В биохимията аминокиселина е всяка молекула, която има едновременно аминна (NH2+R) и карбоксилна (C=O) функционална група. В биохимията този термин се отнася за алфа-аминокиселини с обща формула H2NCHRCOOH, където R е една от многото странични групи (вж. схемата).
Известни са около 500 аминокиселини. За животните най-важното нещо, което правят аминокиселините, е да създават протеини, които са много дълги вериги от аминокиселини. Всеки белтък има своя собствена последователност от аминокиселини и тази последователност кара белтъка да приема различни форми и да има различни функции. Аминокиселините са като азбуката за белтъците; въпреки че имате само няколко букви, ако ги свържете, можете да направите много различни изречения.
Девет от 20-те стандартни аминокиселини са "незаменими" аминокиселини за човека. Те не могат да бъдат изградени (синтезирани) от други съединения от човешкия организъм и затова трябва да се приемат с храната. Други могат да бъдат от съществено значение за някои възрасти или медицински състояния. Есенциалните аминокиселини могат да се различават и при различните видове. Билкоядните животни трябва да си набавят незаменимите аминокиселини от храната си, която при някои от тях е почти изцяло трева. Преживните животни, като кравите, получават някои аминокиселини чрез микробите в първите две камери на стомаха.
Аминокиселините са крайният продукт на белтъчините.Обща структура на α-аминокиселина, с аминогрупа вляво и карбоксилна група вдясно.
Структура
Аминокиселината е органичен химикал. Състои се от α-въглероден атом, който е ковалентно свързан с четири групи.
- водороден атом
- аминогрупа (-NH2)
- карбоксилна група (-COOH)
- променлива група R
Всяка аминокиселина има поне една аминогрупа (-NH2) и една карбоксилна група (-COOH), с изключение на пролина.
Генна експресия и биохимия
Това са протеиногенните аминокиселини, които са градивните елементи на протеините. Те се произвеждат от клетъчни механизми, кодирани в генетичния код на всеки организъм.
| Аминокиселини | Кратък | Съкращение. | Кодон(и) | Среща в | Essential‡ при хора |
| A | Ala | GCU, GCC, GCA, GCG | 7.8 | Не | |
| C | Cys | UGU, UGC | 1.9 | Условно | |
| Аспарагинова киселина | D | Asp | GAU, GAC | 5.3 | Не |
| Глутаминова киселина | E | Glu | GAA, GAG | 6.3 | Условно |
| Фенилаланин | F | Phe | UUU, UUC | 3.9 | Да |
| Глицин | G | Gly | GGU, GGC, GGA, GGG | 7.2 | Условно |
| Хистидин | H | Неговият | CAU, CAC | 2.3 | Да |
| Изолевцин | I | Ile | AUU, AUC, AUA | 5.3 | Да |
| Лизин | K | Lys | AAA, AAG | 5.9 | Да |
| Левцин | L | Leu | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG | 9.1 | Да |
| Метионин | M | Met | AUG | 2.3 | Да |
| Аспарагин | N | Asn | AAU, AAC | 4.3 | Не |
| Пиролизин | O | Pyl | UAG* | 0 | Не |
| Proline | P | Pro | CCU, CCC, CCA, CCG | 5.2 | Не |
| Глутамин | Q | Gln | CAA, CAG | 4.2 | Не |
| Аргинин | R | Arg | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | 5.1 | Условно |
| Серин | S | Сер | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC | 6.8 | Не |
| Треонин | T | Thr | ACU, ACC, ACA, ACG | 5.9 | Да |
| Селеноцистеин | U | Секция | UGA** | >0 | Не |
| Валин | V | Вал | GUU, GUC, GUA, GUG | 6.6 | Да |
| W | Trp | UGG | 1.4 | Да | |
| Y | Tyr | UAU, UAC | 3.2 | Условно | |
| Стоп кодон† | - | Срок | UAA, UAG, UGA†† | - | - |
* UAG обикновено е кехлибареният стоп кодон, но кодира пиролизин, ако е налице елемент PYLIS.
** UGA обикновено е стоп кодонът с цвят опал (или умбер), но кодира селеноцистеин, ако е налице елемент SECIS.
† Стоп кодонът не е аминокиселина, но е включен за пълнота.
†† UAG и UGA не винаги действат като стоп кодони (вж. по-горе).
‡ Есенциална аминокиселина не може да се синтезира при хората. Тя трябва да се набавя с храната. Условно незаменимите аминокиселини обикновено не се изискват в храната, но трябва да се доставят на популации, които не произвеждат достатъчно от нея.
Към тези α-аминокиселини, които по-нататък в процесите на биосинтеза се появяват неесенциални, са структурно свързани (тук чрез използване на SMILES нотация):
OC(=O)C(N)-
- ├ H .. V Глицин
- ├ C .. P Аланин
- │├ C .. 2-аминобутанова киселина
- ││├ C .. Norvaline
- │││├ -2H .. _ Пролин (дехидронорвалин)
- │││├ C .. Norleucine
- ││││└ N .. Z Лизин
- ││││ └ C(=O)C1N=CCC1C .. ^ Пиролизин
- │││└ NC(=N)N .. a Аргинин
- ││├ C(=O)N .. ` Глутамин
- ││├ C(=O)O .. T Глутаминова киселина
- ││├ O .. Хомосерин
- ││└ S .. Хомоцистеин
- ││ └ C .. \ Метионин
- │├ C(C)C .. [ Левцин
- │├ C(=O)N .. ] Аспарагин
- │├ C(=O)O .. S Аспарагинова киселина
- │├ C1=CNC=N1 .. W Хистидин
- │├ c1ccccc1 .. U Фенилаланин
- │├ c1ccc(O)cc1 .. h Тирозин
- │├ C1=CNc2ccccc12 .. f Триптофан
- │├ C1=CNc2ccc(O)cc12 ... Окситриптан
- │├ c(cc1I)cc(I)c1-O-c2cc(I)c(O)c(I)c2 ... Тироксин
- │├ O .. b Серин
- │├ S .. R Цистеин
- │└ [SeH] .. d Селеноцистеин
- ├ C(C)C .. e Валин
- ├ C(C)O .. c Треонин
- └ C(C)CC .. X Изолевцин
Въпроси и отговори
В: Какво представляват аминокиселините?
О: Аминокиселините са молекули, които имат както аминни (NH2+R), така и карбоксилни (C=O) функционални групи, и са градивните елементи на белтъците.
В: Колко "стандартни" аминокиселини съществуват при еукариотите?
О: В еукариотите има 20 "стандартни" аминокиселини, от които са изградени почти всички белтъци.
В: Каква е общата формула на алфа-аминокиселините?
О: Общата формула на алфа-аминокиселините е H2NCHRCOOH, където R е една от многото странични групи.
В: Какво се има предвид в биохимията, когато се говори за аминокиселини?
О: В биохимията терминът "аминокиселина" се отнася за алфа-аминокиселини с обща формула H2NCHRCOOH, където R е една от многото странични групи.
В: Как протеините получават своята структура?
О: Белтъците получават своята структура от комбинацията на различни видове аминокиселини.
В: Каква роля играят амино и карбоксилните функционални групи в молекулата на аминокиселината?
О: Аминните и карбоксилните функционални групи изграждат молекулата на аминокиселината; те осигуряват азотен атом, както и въглероден атом, които могат да образуват връзки с други молекули.
