Aminosyrer er byggestenene i proteiner. I eukaryoter er der 20 standardaminosyrer, som næsten alle proteiner er lavet af. Disse 20 aminosyrer er kodet i det genetiske kodeordbog (genetiske kode) og bindes sammen i forskellige rækkefølger for at danne polypeptider og proteiner med meget forskellig struktur og funktion.

Definition og kemisk opbygning

I biokemi er en aminosyre et molekyle, der har både amin- (NH2) og carboxyl- (C=O) funktionelle grupper. I biokemi henviser dette udtryk til alfa-aminosyrer med den generelle formel H2N–CHR–COOH, hvor R er en af mange sidegrupper (se diagrammet). Ved fysiologisk pH findes de fleste aminosyrer som zwitterioner med en protoneret aminogruppe (NH3+) og en deprotoneret carboxylgruppe (COO−), hvilket påvirker deres ladning og opløselighed.

Funktioner og roller i organismen

Der kendes omkring 500 aminosyrer i naturen, men for dyr er det vigtigste, som aminosyrer gør, at de danner proteiner, som er meget lange kæder af aminosyrer. Hvert protein har sin egen rækkefølge af aminosyrer, og denne rækkefølge gør, at proteinet har forskellige former og forskellige funktioner. Aminosyrer er som alfabetet for proteiner; selv om man kun har nogle få bogstaver, kan man lave mange forskellige sætninger, hvis man forbinder dem.

Udover at bygge proteiner fungerer aminosyrer også som forstadier til neurotransmittere (f.eks. tryptofan → serotonin, tyrosin → dopamin), hormoner, nukleotider og som energikilde ved nedbrydning. Aminosyrernes sidekæder (R-grupper) bestemmer deres egenskaber: de kan være nonpolære, polære, sure, basiske, aromatiske eller indeholde svovl, hvilket påvirker proteinfoldning og funktion. Proteiner forbindes via peptidbindinger, som dannes ved kondensationsreaktioner, og mange proteiner gennemgår posttranslationelle modifikationer (f.eks. phosphorylering, glycosylering), som ændrer deres aktivitet.

Struktur og stereokemi

De fleste biologiske aminosyrer, som indgår i proteiner, findes i L-formen (en bestemt stereokemisk konfiguration). Aminosyrer har ofte en karakteristisk pKa for aminogruppen og carboxylgruppen, og et isoelectric point (pI), hvor molekylet samlet er elektrisk neutralt. Enkelte aminosyrer som cystein kan danne disulfidbindinger, som stabiliserer proteiners tredimensionelle struktur.

Essentielle aminosyrer

Ni af de 20 standardaminosyrer er essentielle aminosyrer for mennesker; de kan ikke opbygges (syntetiseres) i tilstrækkelige mængder i kroppen og skal derfor indtages gennem føden. Disse ni er:

  • Histidin
  • Isoleucin
  • Leucin
  • Lysin
  • Methionin
  • Fenylalanin
  • Threonin
  • Tryptofan (tryptofan)
  • Valin

Nogle aminosyrer kan være betinget essentielle i visse livsstadier eller ved sygdom (f.eks. arginin hos børn eller ved alvorlig sygdom). Essentielle aminosyrer kan også være forskellige fra art til art. For planteædere er det vigtigt at få alle nødvendige aminosyrer fra kosten, og vegetabilske proteinkilder kan nødvendiggøre kombination (komplementerede proteiner) for at sikre en fuld aminosyreprofil.

Andre aminosyrer og variation

Ud over de 20 standardaminosyrer findes der specielle aminosyrer, som selenocystein (ofte kaldet den 21. aminosyre), som indbygges i nogle proteiner ved et særligt stopkodon-omkodningsmekanisme, og pyrrolysin i nogle mikroorganismer. Disse er eksempler på, at den genetiske kode og proteinbygning kan være mere fleksibel end blot de grundlæggende 20 typer.

Planteædere skal få deres essentielle aminosyrer fra deres kost, som for nogle dyr næsten udelukkende består af græs. Drøvtyggere som f.eks. køer får nogle aminosyrer via mikrober i de to første mavekamre, hvor mikroorganismer syntetiserer aminosyrer fra nedbrudt planteprotein og kvælstof, hvilket tillader disse dyr at dække deres behov trods fiberholdig og ofte aminosyre-fattig kost.