Kjemi av aminosyrer | Hva er aminosyrer?

Kjemi av aminosyrer

Aminosyrer er av stor betydning i kjemiske prosesser av levende organismer (biokjemi), da de er byggesteinene til proteiner (peptider og proteiner). Tjueto aminosyrer er kodet i det genetiske materialet (genomet), hvorfra det er viktig proteiner blir produsert. Disse tjueto aminosyrene er kjent som proteinogene aminosyrer.

Aminosyrer er strammet sammen i kjeder, og avhengig av lengden på en aminosyrekjede, kalles de enten peptider (opptil 100 aminosyrer) eller proteiner (mer enn 100 aminosyrer). De proteinogene aminosyrene er delt inn i forskjellige grupper, avhengig av hvilke reaktive sidekjeder de har. Dette resulterer også i de forskjellige kjemisk-fysiske egenskapene til aminosyrer.

For eksempel, hvis en aminosyre bare har en lang ikke-polær sidekjede, påvirker dette blant annet aminosyrens løselighetsegenskaper. I tillegg spiller pH-verdien (mål på den sure eller basiske karakteren til en vandig løsning) en viktig rolle for sidekjedens egenskaper, siden sidekjeden oppfører seg annerledes når den er ladet eller ikke ladet. For eksempel gjør ladede sidekjeder i polare løsningsmidler en aminosyre mer løselig, mens uladede sidekjeder gjør aminosyren mer uoppløselig.

I proteiner er mange forskjellige ladede aminosyrer festet til hverandre, noe som gjør visse seksjoner mer hydrofile (vann tiltrekkende) eller hydrofobe (vannavstøtende). Av denne grunn, folding og aktivitet av enzymer (katalysatorer av biokjemiske reaksjoner, oppfyller viktige funksjoner i metabolismen) avhenger av pH-verdien. På samme måte forklarer ladningene og oppløsningsoppførselen til sidekjedene hvorfor proteiner kan denatureres av sterkt sure eller basiske løsninger.

Aminosyrer er også kjent som såkalte zwitterions fordi de kan bære forskjellige ladninger avhengig av miljøet (positive eller negative ladninger). Dette fenomenet skyldes de to funksjonelle gruppene i en aminosyre, dvs. amino- og karboksylgruppen. Forenklet kan man huske at en aminosyre oppløst i en sur løsning har en positiv ladning og en aminosyre i en alkalisk løsning har en negativ ladning.

I en nøytral vandig løsning er aminosyrer like tilstede i positiv og negativ ladningsform. Kontakt med varme, syrer og baser kan ødelegge proteinene eller aminosyrekjedene og gjøre dem ubrukelige. Klassifiseringen av proteinogene aminosyrer i polære eller ikke-polære aminosyrer er også basert på de funksjonelle gruppene.

Klassifiseringen i henhold til de kjemisk-fysiske egenskapene til de enkelte aminosyrene er imidlertid ikke bare basert på polaritet, men også på karakter, jeksel masse, hydrofobisitet (vannavstøtende egenskap), surhet eller basicitet (sure, basiske eller nøytrale aminosyrer) og aminosyrenes elektriske egenskaper. I tillegg til de proteinogene aminosyrene, er det også et stort antall (mer enn 400) aminosyrer som ikke forekommer i proteiner, de såkalte ikke-proteinogene aminosyrene. Eksempler på disse er L-tyroksin (skjoldbruskhormon), GABA (hemmende nevrotransmitter), ornitin (metabolsk mellomprodukt i urea syklus), og mange andre.

De fleste ikke-proteinogene aminosyrer er avledet fra de proteinogene aminosyrene. Hver av de 20 proteinogene aminosyrene har minst to karbonatomer (C-atomer). Dette karbonatomet er viktig for klassifiseringen av den respektive aminosyren.

Dette betyr at karbonatomet som aminogruppen er festet til bestemmer hvilken klasse aminosyre det er. Imidlertid er det også aminosyrer der flere aminogrupper er representert. I slike tilfeller bestemmer karbonatomet hvis aminogruppe er nærmest karboksykarbonet hvilken klasse aminosyre det er.

Generelt skilles det mellom alfa-aminosyrer, beta-aminosyrer og gamma-aminosyrer: Innen de enkelte klassene har aminosyrene en lignende struktur, men avviker i strukturen i sidekjeden. Det er de enkelte komponentene i sidekjedene som er ansvarlige for aminosyrens oppførsel i sure eller basiske miljøer. I naturen er det omtrent tjue aminosyrer, mens mennesket selv bare kan bygge opp noen aminosyrer uavhengig.

Aminosyrer som kroppen ikke selv er i stand til å danne, kalles essensielle aminosyrer. Mennesker må ta opp disse aminosyrene gjennom maten. Essensielle aminosyrer hos voksne mennesker er: Aminosyren cystein er ikke essensiell i sann forstand, men den er uunnværlig som en kilde til svovel for menneskekroppen.

Hos spedbarn er histidin og arginin også viktig. Aminosyrer kan danne kjedelignende kombinasjoner med hverandre. Man snakker da om proteinmolekyler (proteiner).

Kombinasjonene av aminosyrer bestemmer hvordan et protein fungerer og hva dets hovedfunksjon er. Kombinasjonen av aminosyrer er ikke vilkårlig. Det er gitt (kodet) i det respektive genet.

Alltid tre basepar, som er ordnet på en bestemt måte, tilsvarer et såkalt kodeord (= kodon). Dette kodonet representerer konstruksjonsmanualen for den respektive aminosyren. - Leucine

  • Isoleucine
  • Metyonin
  • Treonin
  • Valin
  • Lysine
  • Fenylalanin
  • Og tryptofan.
  • Alfa-aminosyrer: Aminogruppen i denne aminosyreklassen finnes på det andre karbonatomet. Et annet navn for disse aminosyrene er 2-aminokarboksylsyrer (IUPAC-navn). Den viktigste representanten for denne klassen er aminosyren glycin, som har en ganske enkel struktur.

Alle aminosyrer som er viktige for den menneskelige organismen klassifiseres i henhold til deres struktur som alfa-aminosyrer. I dette tilfellet snakker man om såkalte proteinogene aminosyrer. De er byggesteinene som alle proteiner er bygget fra.

  • Beta-aminosyrer: Klassen av beta-aminosyrer er preget av det faktum at aminogruppen deres er lokalisert på det tredje karbonatomet. IUPAC-begrepet "3-aminokarboksylsyrer" brukes også synonymt for denne klassen. - Gamma-aminosyrer: Aminogruppen til alle aminosyrene fra gammagruppen er bundet til det fjerde karbonatomet.

Strukturen til aminosyrene i denne klassen skiller seg derfor betydelig fra strukturen til de proteinogene aminosyrene. IUPAC-betegnelsen for denne gruppen er 4-aminokarboksylsyrer. Selv om gamma-aminosyrer ikke brukes i den menneskelige organismen til syntese av proteiner, kan noen representanter for denne klassen bli funnet hos mennesker. Den enkleste representanten for denne gruppen, gamma-aminosmørsyre (forkortet GABA), fungerer som en hemmende nevrotransmitter (messenger) i nervesystemet.