Αμινοξέα

Τα αμινοξέα είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών. Στους ευκαρυώτες, υπάρχουν 20 τυποποιημένα αμινοξέα από τα οποία αποτελούνται σχεδόν όλες οι πρωτεΐνες.

Στη βιοχημεία, ένα αμινοξύ είναι κάθε μόριο που διαθέτει τόσο λειτουργικές ομάδες αμινών (NH2+R) όσο και καρβοξυλίου (C=O). Στη βιοχημεία, ο όρος αυτός αναφέρεται στα α-αμινοξέα με γενικό τύπο _H2NCHRCOOH, όπου το R είναι μία από πολλές πλευρικές ομάδες (βλ. διάγραμμα).

Είναι γνωστά περίπου 500 αμινοξέα. Για τα ζώα, το πιο σημαντικό πράγμα που κάνουν τα αμινοξέα είναι να φτιάχνουν πρωτεΐνες, οι οποίες είναι πολύ μεγάλες αλυσίδες αμινοξέων. Κάθε πρωτεΐνη έχει τη δική της αλληλουχία αμινοξέων και αυτή η αλληλουχία κάνει την πρωτεΐνη να παίρνει διαφορετικά σχήματα και να έχει διαφορετικές λειτουργίες. Τα αμινοξέα είναι σαν το αλφάβητο για τις πρωτεΐνες- παρόλο που έχεις μόνο λίγα γράμματα, αν τα συνδέσεις, μπορείς να φτιάξεις πολλές διαφορετικές προτάσεις.

Εννέα από τα 20 τυποποιημένα αμινοξέα είναι "απαραίτητα" αμινοξέα για τον άνθρωπο. Δεν μπορούν να δημιουργηθούν (να συντεθούν) από άλλες ενώσεις από τον ανθρώπινο οργανισμό και, επομένως, πρέπει να προσλαμβάνονται με την τροφή. Άλλα μπορεί να είναι απαραίτητα για ορισμένες ηλικίες ή ιατρικές καταστάσεις. Τα απαραίτητα αμινοξέα μπορεί επίσης να διαφέρουν μεταξύ των ειδών. Τα φυτοφάγα ζώα πρέπει να λαμβάνουν τα απαραίτητα αμινοξέα τους από τη διατροφή τους, η οποία για ορισμένα είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου χορτάρι. Τα μηρυκαστικά, όπως οι αγελάδες, λαμβάνουν ορισμένα αμινοξέα μέσω μικροβίων στους δύο πρώτους θαλάμους του στομάχου.

Τα αμινοξέα είναι το τελικό προϊόν της πρωτεΐνης.Η γενική δομή ενός α-αμινοξέος, με την αμινομάδα στα αριστερά και την καρβοξυλομάδα στα δεξιά.

Δομή

Το αμινοξύ είναι μια οργανική χημική ουσία. Αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα α που συνδέεται ομοιοπολικά με τέσσερις ομάδες.

ένα άτομο υδρογόνου
μια αμινομάδα (-NH2)
μια καρβοξυλική ομάδα (-COOH)
μια μεταβλητή ομάδα R

Κάθε αμινοξύ έχει τουλάχιστον μία αμινομάδα (-NH2) και μία καρβοξυλομάδα (-COOH), εκτός από την προλίνη.

Γονιδιακή έκφραση και βιοχημεία

Πρόκειται για τα πρωτεϊνογόνα αμινοξέα, τα οποία αποτελούν τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών. Παράγονται από τον κυτταρικό μηχανισμό που κωδικοποιείται στον γενετικό κώδικα κάθε οργανισμού.

Αμινοξύ	Σύντομο	Abbrev.	Κωδικόνιο(-α)	Παρουσία σε ανθρώπινες πρωτεΐνες (%)	Essential‡ στον άνθρωπο
Αλανίνη	A	Ala	GCU, GCC, GCA, GCG	7.8	Όχι
Κυστεΐνη	C	Cys	UGU, UGC	1.9	Υπό όρους
Ασπαρτικό οξύ	D	Asp	GAU, GAC	5.3	Όχι
Γλουταμινικό οξύ	E	Glu	GAA, GAG	6.3	Υπό όρους
Φαινυλαλανίνη	F	Phe	UUU, UUC	3.9	Ναι
Γλυκίνη	G	Gly	GGU, GGC, GGA, GGG	7.2	Υπό όρους
Ιστιδίνη	H	Το	CAU, CAC	2.3	Ναι
Ισολευκίνη	I	Ile	AUU, AUC, AUA	5.3	Ναι
Λυσίνη	K	Lys	AAA, AAG	5.9	Ναι
Λευκίνη	L	Leu	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG	9.1	Ναι
Μεθειονίνη	M	Met	AUG	2.3	Ναι
Ασπαραγίνη	N	Asn	AAU, AAC	4.3	Όχι
Πυρρολυσίνη	O	Pyl	UAG*	0	Όχι
Proline	P	Pro	CCU, CCC, CCA, CCG	5.2	Όχι
Γλουταμίνη	Q	Gln	CAA, CAG	4.2	Όχι
Αργινίνη	R	Arg	CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG	5.1	Υπό όρους
Σερίνη	S	Ser	UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC	6.8	Όχι
Θρεονίνη	T	Thr	ACU, ACC, ACA, ACG	5.9	Ναι
Σεληνοκυστεΐνη	U	Sec	UGA**	>0	Όχι
Valine	V	Val	GUU, GUC, GUA, GUG	6.6	Ναι
Τρυπτοφάνη	W	Trp	UGG	1.4	Ναι
Τυροσίνη	Y	Tyr	UAU, UAC	3.2	Υπό όρους
Κωδικόνιο διακοπής†	-	Όρος	UAA, UAG, UGA††	-	-

* Το UAG είναι κανονικά το κεχριμπαρένιο κωδικόνιο στάσης, αλλά κωδικοποιεί την πυρρολυσίνη εάν υπάρχει στοιχείο PYLIS.
** Το UGA είναι κανονικά το οπαλ (ή umber) κωδικόνιο στάσης, αλλά κωδικοποιεί σεληνοκυστεΐνη εάν υπάρχει στοιχείο SECIS.
† Το κωδικόνιο στάσης δεν είναι αμινοξύ, αλλά περιλαμβάνεται για λόγους πληρότητας.
†† Τα UAG και UGA δεν λειτουργούν πάντοτε ως κωδικόνια στάσης (βλέπε παραπάνω).
‡ Ένα απαραίτητο αμινοξύ δεν μπορεί να συντεθεί στον άνθρωπο. Πρέπει να παρέχεται από τη διατροφή. Τα υπό όρους απαραίτητα αμινοξέα δεν απαιτούνται κανονικά στη διατροφή, αλλά πρέπει να παρέχονται σε πληθυσμούς που δεν τα παράγουν αρκετά.

Με αυτά τα α-αμινοξέα που εμφανίζονται περαιτέρω στις διαδικασίες βιοσύνθεσης, τα μη απαραίτητα αμινοξέα σχετίζονται δομικά (εδώ με τη χρήση του συμβολισμού SMILES):

OC(=O)C(N)-

├ H .. V Γλυκίνη
├ C .. P Αλανίνη
│├ C .. 2-Αμινοβουτανοϊκό οξύ
││├ C .. Norvaline
││││├ -2H .. _ Προλίνη (Δεϋδρονορβαλίνη)
││││├ C .. Norleucine
││││└ N .. Z Λυσίνη
││││ └ C(=O)C1N=CCC1C .. ^ Πυρρολυσίνη
││││└ NC(=N)N .. a Αργινίνη
││├ C(=O)N .. ` Γλουταμίνη
││├ C(=O)O .. T Γλουταμινικό οξύ
││├ O .. Ομοσερίνη
││└ S .. Ομοκυστεΐνη
││ └ C .. \ Μεθειονίνη
│├ C(C)C .. [ Λευκίνη
│├ C(=O)N .. ] Ασπαραγίνη
│├ C(=O)O .. S Ασπαρτικό οξύ
│├ C1=CNC=N1 .. W Ιστιδίνη
│├ c1ccccccc1 .. U Φαινυλαλανίνη
│├ c1ccc(O)cc1 .. h Τυροσίνη
│├ C1=CNc2ccccccc12 .. f Τρυπτοφάνη
│├ C1=CNc2ccc(O)cc12 .. Oxitriptan
│├ c(cc1I)cc(I)c1-O-c2cc(I)c(O)c(I)c2 .. Θυροξίνη
│├ O .. b Σερίνη
│├ S .. R Κυστεΐνη
│└ [SeH] .. d Σεληνοκυστεΐνη
├ C(C)C .. e Βαλίνη
├ C(C)O .. c Θρεονίνη
└ C(C)CC .. X Ισολευκίνη

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ε: Τι είναι τα αμινοξέα;

A: Τα αμινοξέα είναι μόρια που έχουν τόσο λειτουργικές ομάδες αμινών (NH2+R) όσο και καρβοξυλίου (C=O) και αποτελούν τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών.

Ερ: Πόσα "τυπικά" αμινοξέα υπάρχουν στους ευκαρυώτες;

Α: Στους ευκαρυώτες υπάρχουν 20 "τυποποιημένα" αμινοξέα από τα οποία αποτελούνται σχεδόν όλες οι πρωτεΐνες.

Ερ: Ποιος είναι ο γενικός τύπος των α-αμινοξέων;

Α: Ο γενικός τύπος για τα α-αμινοξέα είναι H2NCHRCOOH, όπου το R είναι μία από τις πολλές πλευρικές ομάδες.

Ερ: Σε τι αναφέρεται η βιοχημεία όταν αναφέρει τα αμινοξέα;

Α: Στη βιοχημεία, ο όρος "αμινοξύ" αναφέρεται στα α-αμινοξέα με γενικό τύπο H2NCHRCOOH, όπου το R είναι μία από τις πολλές πλευρικές ομάδες.

Ερ: Πώς αποκτούν οι πρωτεΐνες τη δομή τους;

Α: Οι πρωτεΐνες αποκτούν τη δομή τους από το συνδυασμό διαφορετικών τύπων αμινοξέων.

Ερ: Τι ρόλο παίζουν οι λειτουργικές ομάδες αμινών και καρβοξυλίου σε ένα μόριο αμινοξέων;

Α: Οι λειτουργικές ομάδες αμίνης και καρβοξυλίου αποτελούν ένα μόριο αμινοξέος- παρέχουν ένα άτομο αζώτου καθώς και ένα άτομο άνθρακα που μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς με άλλα μόρια.