PROTEINLERIN 20 AMINO ASIDI VE IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2024

Amino asitler, amino asit zincirleri, bir şekilde proteinler, organik bileşiklerdir. Adından da anlaşılacağı gibi, bunlar hem temel grupları (amino, NH2) hem de asit gruplarını (karboksil, COOH) içerir.

Bu alt birimler, bir bakteri ve bir fil veya bir mantar ve bir ağaç kadar farklı organizmalarda yüz binlerce farklı proteinin oluşumunun anahtarıdır.

Amino asitler için Ven diyagramı (Kaynak: Amino_Acids_Venn_Diagram.png: Klaus Hoffmeierderivative çalışma: solde9 / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

200'den fazla farklı amino asit tanımlanmıştır, ancak konuyu inceleyen kişiler, tüm canlıların (basit veya karmaşık) proteinlerinin her zaman karakteristik doğrusal diziler oluşturmak için birleştirilmiş aynı 20'den oluştuğunu belirlediler.

Tüm amino asitler aynı ana "omurgayı" paylaştıkları için onları farklılaştıran yan zincirleridir; bu nedenle bu moleküller, proteinlerin yapılarının dilinin "yazıldığı" "alfabe" olarak düşünülebilir.

20 amino asit için ortak omurga, bir karboksil grubu (COOH) ve a-karbon olarak bilinen bir karbon atomu aracılığıyla birleştirilmiş bir amino grubundan (NH2) oluşur (20 ortak amino asit, a-amino asitlerdir).

20 amino asit ve yapıları

A-karbon ayrıca bir hidrojen atomu (H) ve bir yan zincir ile birleştirilir. R grubu olarak da bilinen bu yan zincir, söz konusu her bir amino aside göre boyut, yapı, elektrik yükü ve çözünürlük açısından farklılık gösterir.

Amino asitler nasıl sınıflandırılır?

En yaygın 20 amino asit, yani protein amino asitleri iki gruba ayrılabilir: temel ve esas olmayan. İkincisi insan vücudu tarafından sentezlenir, ancak ilki yiyecekle elde edilmelidir ve hücrelerin işleyişi için gereklidir.

İnsanlar ve diğer hayvanlar için temel amino asitler 9'dur:

- histidin (H, His)

- izolösin (I, Ile)

- lösin (L, Leu)

- lizin (K, Lys)

- metiyonin (M, Met)

- fenilalanin (F, Phe)

- treonin (T, Thr)

- triptofan (W, Trp) ve

- valin (V, Val)

Esansiyel olmayan amino asitler 11'dir:

- Alanin (A, Ala)

- arginin (R, Arg)

- asparagin (N, Asn)

- aspartik asit (D, Asp)

- sistein (C, Cys)

- glutamik asit (E, Glu)

- glutamin (Q, Gln)

- glisin (G, Gly)

- prolin (P, Pro)

- serin (S, Ser) ve

- tirozin (Y, Tyr)

Bu sınıflandırmaya ek olarak, 20 protein amino asitleri (bunlardan proteinler oluştururlar) aşağıdaki R gruplarının özelliklerine göre ayrılabilir:

- Polar olmayan veya alifatik amino asitler : glisin, alanin, prolin, valin, lösin, izolösin ve metiyonin.

- Aromatik R gruplu amino asitler : fenilalanin, tirozin ve triptofan.

- Yüklenmemiş polar amino asitler : serin, treonin, sistein, asparagin ve glutamin.

- Pozitif yüklü polar amino asitler : lisin, histidin ve arginin.

- Negatif yüklü polar amino asitler : aspartik asit ve glutamik asit.

20 protein amino asit

İşte bu önemli bileşiklerin her birinin ana özelliklerinin ve işlevlerinin kısa bir açıklaması:

1. Glisin (Gly, G)

Bu, en basit yapıya sahip amino asittir, çünkü R grubu bir hidrojen atomundan (H) oluşur, dolayısıyla boyutu da küçüktür. İlk kez 1820'de jelatinden izole edildi, ancak aynı zamanda ipeği oluşturan protein: fibroin bakımından da çok bol miktarda bulunur .

Glisin (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Bu hayvanların hücreleri tarafından serin ve treonin gibi diğer amino asitlerden sentezlenebildiğinden memeliler için gerekli bir amino asit değildir.

Kalsiyum iyonlarının bir taraftan diğerine geçişini kontrol eden hücre zarlarında bulunan bazı "kanallara" doğrudan katılır. Aynı zamanda merkezi sinir sistemindeki pürinlerin, porfirinlerin ve bazı inhibe edici nörotransmiterlerin senteziyle de ilgilidir.

1. Alanin (Ala, A)

2-aminopropanoik asit olarak da bilinen bu amino asit, R grubu bir metil grubundan (-CH3) oluştuğu için nispeten basit bir yapıya sahiptir, dolayısıyla boyutu da oldukça küçüktür.

Alanina (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Pek çok proteinin bir parçasıdır ve vücut hücreleri tarafından sentezlenebildiği için gerekli görülmez, ancak metabolik olarak önemlidir. İlk kez 1879'da izole edildiği ipek fibroinde çok bol miktarda bulunur.

Alanin, glikoliz olarak bilinen metabolik bir yolla üretilen ve ATP biçiminde enerji elde etmek için glikozun parçalanmasını içeren bir bileşik olan piruvattan sentezlenebilir .

Karaciğer ile diğer hayvan dokuları arasında yer alan ve karbonhidrat oluşumu ve enerji üretimi için proteine ​​bağlı katabolik bir yol olan glikoz-alanin döngüsüne katılır.

Aynı zamanda glikoneogenezde ve glikolitik enzim piruvat kinazın inhibisyonunda ve ayrıca hepatik otofajide transaminasyon reaksiyonlarının bir parçasıdır.

1. Proline (Pro, P)

Prolin ( pirolidin-2-karboksilik asit ), belirli bir yapıya sahip bir amino asittir, çünkü R grubu, a karbon atomu da dahil olmak üzere birbirine bağlı beş karbon atomundan oluşan bir pirolidin halkasından oluşur.

Proline (Kaynak: Orijinal yükleyici, İtalyan Wikipedia'daki Paginazero'dur. / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Pek çok proteinde, bu amino asidin katı yapısı, "kıvrımlar" veya "kıvrımlar" oluşturmak için çok faydalıdır. Pek çok prolin ve glisin kalıntısından oluşan çoğu omurgalı hayvanda kollajen liflerinde durum böyledir.

Bitkilerde, redoks dengesi ve enerji durumları dahil olmak üzere hücresel homeostazın korunmasına katıldığı gösterilmiştir. Bir sinyal molekülü olarak hareket edebilir ve farklı mitokondriyal fonksiyonları modüle edebilir, hücre çoğalmasını veya ölümünü vb. Etkileyebilir.

1. Valin (Val, V)

Bu, üç karbon atomundan (CH3-CH-CH3) oluşan alifatik bir R grubuna sahip başka bir amino asittir. IUPAC adı 2-3-amino-3-butanoik asittir , ancak literatürde α-aminovalerian asit olarak da bulunabilir .

Valine (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Valin, ilk kez 1856'da bir insanın pankreasının sulu bir özünden saflaştırıldı, ancak adı bazı bitkilerden ekstrakte edilen valerik aside yapısal benzerliği nedeniyle 1906'da türetildi.

Pek çok globüler proteinin yapısının bir parçası olmasının yanı sıra pek çok başka işlevi yerine getiriyor gibi görünse de vücut tarafından sentezlenemediği için esansiyel bir amino asittir.

Bozulmasından örneğin glutamin ve alanin gibi diğer amino asitler sentezlenebilir.

1. Lösin (Leu, L)

Lösin, başka bir temel amino asittir ve valin ve izolösin ile birlikte dallı zincirli amino asitler grubunun bir parçasıdır. Bu bileşiği karakterize eden R grubu, bir izobutil grubudur ( CH2-CH-CH3-CH3 ), bu yüzden çok hidrofobiktir (suyu iter).

Leucine (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

1819'da hayvan kası lifleri ve koyun yünü proteinlerinin bir parçası olarak keşfedildi.

Hemoglobin gibi proteinlerde çok bol miktarda bulunur ve hücre içi sinyalleşme ve genetik ekspresyon açısından aktif bir amino asit olduğu için protein devri ve sentezinin düzenlenmesine doğrudan katılır. Çoğu durumda, bazı yiyeceklerin lezzetini arttırır.

1. İzolösin (Ile, I)

Ayrıca, dallı zincirli bir amino asit olan izolösin, 1904'te kanın pıhtılaşmasında rol oynayan bir protein olan fibrinden keşfedildi.

İzolösin (Kaynak: Taekyubabo, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Lösin gibi, yan zinciri 4 karbon atomlu dallı bir zincirden (CH3-CH-CH2-CH3) oluşan temel bir amino asittir.

Hücresel proteinlerde oldukça yaygındır ve ağırlıklarının% 10'undan fazlasını oluşturabilir. Aynı zamanda, glutamin ve alanin sentezinin yanı sıra dallı zincirli amino asitlerin dengesinde de çalışır.

1. Metiyonin (Met, M)

-Metiltiol -α-aminobütirik asit olarak da adlandırılan metiyonin, inek sütünde bulunan bir protein olan kazeinden izole edilmiş, 20. yüzyılın ilk on yılında keşfedilen bir amino asittir.

Metiyonin (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Esaslı bir amino asittir, hidrofobiktir, çünkü R grubu kükürt atomlu (-CH2-CH2-S-CH3) bir alifatik zincirden oluşur.

Hormonlar, derideki proteinler, hayvanların saçları ve tırnakları dahil birçok proteinin sentezi için gereklidir. Doğal gevşetici olarak çalışan, uyumak için yararlı ve ayrıca saç ve tırnakların iyi durumda olmasını sağlayan tabletler şeklinde pazarlanmaktadır.

1. Fenilalanin (Phe, F)

Fenilalanin veya β-fenil-a-aminopropiyonik asit, R grubu bir benzen halkası olan aromatik bir amino asittir. 1879 yılında Fabaceae familyasına ait bir bitkide keşfedilmiştir ve bugün polistiren gibi birçok doğal reçinenin bir parçası olduğu bilinmektedir.

Fenilalanin (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Hidrofobik bir amino asit olarak fenilalanin, proteinlerin hemen hemen tüm hidrofobik alanlarında mevcuttur. Birçok bitkide bu amino asit, fenilpropanoidler ve flavonoidler olarak bilinen ikincil metabolitlerin sentezi için gereklidir.

Hayvanlarda fenilalanin, hepsi nöronal fonksiyon için gerekli olan vazopressin, melanotropin ve enkefalin gibi oldukça önemli peptitlerde de bulunur.

1. Tirozin (Tyr, Y)

Tirozin ( β-parahidroksifenil-α-aminopropionik asit), R grubu bir hidroksil grubu (-OH) ile ilişkili aromatik bir halka olan başka bir aromatik amino asittir, bu nedenle farklı elementlerle etkileşime girebilir. 1846'da keşfedilmiştir ve genellikle fenilalaninden elde edilir.

Tirozin (Kaynak: NEUROtiker / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Esansiyel bir amino asit değildir, ancak biyosentetik yolları başarısız olursa olabilir. İnsan vücudunda, nörotransmitterlerin sentezi için bir substrat olarak katılımı ile adrenalin ve tiroid hormonu gibi hormonların öne çıktığı birçok işlevi vardır.

Güneşin ultraviyole ışınlarına karşı bizi koruyan bir molekül olan melanin sentezi için gereklidir. Aynı zamanda endorfin (endojen ağrı kesiciler) ve E vitamini gibi antioksidanların üretimine katkıda bulunur.

Doğrudan proteinlerin fosforilasyonunda ve ayrıca nitrojen ve kükürt gruplarının eklenmesinde etkilidir.

1. Triptofan (Trp, W)

2-amino-3-indolilpropiyonik asit olarak da bilinen bu amino asit, temel amino asitler grubunun bir parçasıdır ve ayrıca R grubu bir indol grubundan oluştuğu için aromatik bir amino asittir.

Triptofan (Kaynak: Orijinal yükleyici İtalyan Wikipedia'daki Paginazero'dur. / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Hayvanlardaki temel işlevleri, protein sentezine ek olarak , bir nörotransmiter olan serotonin ve uyku ve uyanıklık döngülerinde de çalışan bir antioksidan olan melatonin senteziyle ilgilidir .

Bu amino asit ayrıca hücreler tarafından çoklu oksidasyon-indirgeme enzimatik reaksiyonlara katılan kofaktör NAD'nin oluşumu için bir öncü olarak kullanılır.

Bitkilerde triptofan, bu organizmalardaki büyüme, gelişme ve diğer fizyolojik fonksiyonların düzenlenmesine katılan bitki hormonu oksin sentezinin ana öncülerinden biridir .

1. Serin (Ser, S)

Serin veya 2-amino-3-hidroksipropanoik asit, glisinden üretilebilen zorunlu olmayan bir amino asittir. R grubu, -CH2OH formülüne sahip bir alkoldür, bu nedenle yüksüz bir polar amino asittir.

Serina (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Birçok temel proteinde işlevsel olarak önemlidir ve yağların, yağ asitlerinin ve hücre zarlarının metabolizması için gereklidir. Kas büyümesine ve memelilerin bağışıklık sisteminin sağlığına katılır.

İşlevleri ayrıca sistein, pürinler ve pirimidinlerin (azotlu bazlar), seramid ve fosfatidilserin (bir zar fosfolipidi) sentezi ile ilgilidir. Bakterilerde triptofan sentezine ve geviş getiren hayvanlarda glukoneogenezde yer alır.

Serin proteazlar olarak bilinen hidrolitik aktiviteye sahip enzimlerin aktif bölgesinin bir parçasıdır ve ayrıca diğer proteinlerin fosforilasyonuna da katılır.

1. Treonin (Thr, T)

Treonin veya threo-Ls-α-amino-β-butirik asit , hayvanlarda ve bitkilerde çok sayıda hücresel proteinin bir parçası olan başka bir temel amino asittir. Keşfedilen son amino asitlerden biriydi (1936) ve hücrelerde aşağıdakiler dahil birçok önemli işlevi vardır:

- Glikoproteinlerin karbonhidrat zincirlerinin bağlanma yeridir.

- Spesifik fonksiyonlara sahip protein kinazlar için bir tanıma bölgesidir

- Diş minesini, elastin ve kollajeni oluşturanların yanı sıra sinir sisteminin diğerlerini oluşturan önemli proteinlerin bir parçasıdır.

- Farmakolojik olarak gıda takviyesi, anksiyolitik ve antidepresan olarak kullanılır.

Threonine (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Serininki gibi treoninin R grubu bir -OH grubu içerir, bu nedenle -CH-OH-CH3 yapısına sahip bir alkoldür.

1. Sistein (Cys, C)

Bu gerekli olmayan amino asit, 1810 yılında farklı hayvanların boynuzlarında bulunan proteinin ana bileşeni olarak keşfedildi.

Sistein (Kaynak: Orijinal yükleyici, İtalyan Wikipedia'daki Paginazero idi. / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

R grubu bir tiyol veya sülfhidril grubundan (-CH2-SH) oluşur, bu nedenle bulunduğu proteinlerde moleküller arası ve moleküller arası disülfür köprülerinin oluşumu için gereklidir ki bu da yapının kurulması için çok önemlidir. bunların üç boyutlu.

Bu amino asit ayrıca glutatyon, metiyonin, lipoik asit, tiamin, koenzim A ve diğer biyolojik olarak önemli moleküllerin sentezinde rol oynar. Ek olarak, hayvanlarda çok bol bulunan yapısal proteinler olan keratinlerin bir parçasıdır.

1. Kuşkonmaz (Asn, N)

Asparagin, yüksüz polar amino asitler grubuna ait, zaruri olmayan bir amino asittir. Bu, kuşkonmaz suyundan izole edilen keşfedilen ilk amino asitti (1806).

Kuşkonmaz (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Bir grup R'nin bir karboksamid (-CH2-CO-NH2) olmasıyla karakterize edilir, bu nedenle kolayca hidrojen bağları oluşturabilir.

Hayvanların hücre metabolizmasında ve vücut fizyolojisinde aktiftir. Sinir sistemine ve amonyağın detoksifikasyonuna ek olarak gen ekspresyonunun ve bağışıklık sisteminin düzenlenmesinde çalışır.

1. Glutamin (Gln, G)

Glutaminin R grubu, bazı yazarlar tarafından glutamik asidin (-CH2-CH2-CO-NH2) yan zincirinin bir amidi olarak tanımlanmıştır. Hayvan hücrelerinde biyosentezi için yollar olduğu için bu gerekli bir amino asit değildir.

Glutamin (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Doğrudan proteinlerin dönüşümüne ve hücre sinyallemesine, gen ifadesine ve memelilerin bağışıklık sistemine katılır. Hücrelerin çoğalması için bir "yakıt" olarak kabul edilir ve hücre ölümünün bir inhibitörü olarak işlev görür.

Glutamin ayrıca pürin, pirimidin, ornitin, sitrülin, arginin, prolin ve asparaginin sentezinde de rol oynar.

1. Lizin (Lys, K)

Lizin veya ε-aminokaproik asit , insanlar ve diğer hayvanlar için gerekli bir amino asittir. 1889'da kazein, jelatin, yumurta albümini ve diğer hayvan proteinlerinin bir parçası olarak keşfedildi.

Lizin (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

R grubunda lizin, hidrofobikliği ile karakterize edilen pozitif yüklü bir amino grubuna (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +) sahiptir.

Sadece vücuttaki hücreler için mikro besin görevi görmez, aynı zamanda farklı organizma türleri için bir metabolittir. Kas büyümesi ve yeniden şekillenmesi için gereklidir ve ayrıca protein metilasyonunda ve diğer modifikasyonlarda antiviral aktiviteye sahip olduğu görülmektedir.

1. Histidin (His, H)

Yetişkin insanlarda sentezi için yollar olduğundan "yarı gerekli" bir amino asittir, ancak her zaman vücudun gereksinimlerini karşılamazlar.

Histidin (Kaynak: NEUROtiker / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Özellikleri proton transferlerinin gerçekleştiği farklı enzimatik reaksiyonlara katılmasına izin veren iki nitrojen atomlu siklik bir yapıya sahip, imidazolyum olarak bilinen bir R grubuna sahip polar bir amino asittir.

Histidin, proteinlerin metilasyonuna katılır, hemoglobinin yapısının bir parçasıdır (hayvanların kanında oksijen taşıyan protein), bazı antioksidan dipeptidlerde bulunur ve histamin gibi diğer önemli moleküllerin öncüsüdür.

1. Arginin (Arg, R)

Bu pozitif yüklü amino asit ilk olarak 1895'te bazı hayvanların boynuz proteinlerinden izole edildi. Esansiyel bir amino asit değildir, ancak azotun hayvanlardan atılma yollarından biri olan üre sentezi için çok önemlidir.

Arginin (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

R grubu -CH2-CH2-CH2-NH-C-NH-NH2'dir ve bir antioksidan, hormonal salgının düzenleyicisi, amonyum detoksifikatörü, gen ekspresyonunun düzenleyicisi, nitrojen rezervuarı, protein metilasyonunda vb. .

1. Aspartik asit (Asp, D)

Aspartik asit, ikinci bir karboksil grubuna (-CH2-COOH) sahip bir R grubuna sahiptir ve negatif yüklü amino asitler grubunun bir parçasıdır.

Aspartik asit (Kaynak: Orijinal yükleyici İtalyan Wikipedia'daki Paginazero'dur. / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Başlıca işlevleri pürin, pirimidin, asparajin ve arginin senteziyle ilgilidir. Transaminasyon reaksiyonlarına, üre döngüsüne ve inositol sentezine katılır.

1. Glutamik asit (Glu, E)

Aynı zamanda, aspartik asitinkine çok benzeyen -CH2-CH2-COOH yapısına sahip bir R grubu ile negatif yüklü amino asitler grubuna aittir. Hidrolize buğday glüteninden 1866 yılında keşfedildi ve birçok canlıdaki birçok ortak proteinin parçası olduğu biliniyor.

Glutamik asit (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Bu gerekli olmayan amino asit, hayvan hücrelerinde, özellikle diğer iki protein amino asit olan glutamin ve arginin sentezinde birçok önemli işleve sahiptir.

Ayrıca, omurgalı hayvanların merkezi sinir sistemindeki uyarıcı sinyallerin iletiminin önemli bir aracısıdır, bu nedenle belirli proteinlerdeki varlığı, bilişsel gelişim, hafıza ve öğrenme için beyin işlevi için çok önemlidir.

Referanslar

1. Fonnum, F. (1984). Glutamat: memeli beynindeki bir nörotransmiter. Nörokimya Dergisi, 18 (1), 27–33.
2. Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.
3. Szabados, L. ve Savoure, A. (2010). Prolin: çok işlevli bir amino asit. Bitki bilimindeki eğilimler, 15 (2), 89-97.
4. Wu, G. (2009). Amino asitler: metabolizma, işlevler ve beslenme. Amino asitler, 37 (1), 1-17.
5. Wu, G. (2013). Amino asitler: biyokimya ve beslenme. CRC Basın.