Aminosyrer: Definition, funktion og essentielle typer
Lær om aminosyrer: hvad de er, hvordan de bygger proteiner, deres biologiske funktioner og hvilke 9 essentielle aminosyrer mennesker skal indtage via kosten.
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.
Aminosyrer er proteinets slutprodukt.Den generelle struktur af en α-aminosyre, med aminogruppen til venstre og carboxylgruppen til højre.
Struktur
En aminosyre er et organisk kemikalie. Den består af et α-kulstofatom, der er kovalent bundet til fire grupper.
- et hydrogenatom
- en aminogruppe (-NH2)
- en carboxylgruppe (-COOH)
- en variabel R-gruppe
Alle aminosyrer har mindst én aminogruppe (-NH2 ) og én carboxylgruppe (-COOH), undtagen prolin.
Genekspression og biokemi
Det er de proteinogene aminosyrer, som er byggestenene til proteiner. De produceres af det cellulære maskineri, der er kodet i den genetiske kode i enhver organisme.
| Aminosyre | Kort | Forkortelse. | Codon(er) | Forekomst i | Essential‡ hos mennesker |
| A | Ala | GCU, GCC, GCA, GCG, GCG | 7.8 | Nej | |
| C | Cys | UGU, UGC | 1.9 | På betingelse af | |
| Asparaginsyre | D | Asp | GAU, GAC | 5.3 | Nej |
| Glutaminsyre | E | Glu | GAA, GAG | 6.3 | På betingelse af |
| Phenylalanin | F | Phe | UUUU, UUC | 3.9 | Ja |
| Glycine | G | Gly | GGU, GGC, GGA, GGG, GGG | 7.2 | Betinget |
| Histidin | H | Hans | CAU, CAC | 2.3 | Ja |
| Isoleucin | I | Ile | AUU, AUC, AUA | 5.3 | Ja |
| Lysin | K | Lys | AAA, AAG | 5.9 | Ja |
| Leucin | L | Leu | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG | 9.1 | Ja |
| Methionin | M | Met | AUG | 2.3 | Ja |
| Asparagin | N | Asn | AAU, AAC | 4.3 | Nej |
| Pyrrolysin | O | Pyl | UAG* | 0 | Nej |
| Proline | P | Pro | CCU, CCC, CCA, CCA, CCG | 5.2 | Nej |
| Glutamin | Q | Gln | CAA, CAG | 4.2 | Nej |
| Arginin | R | Arg | CGU, CGC, CGA, CGA, CGG, AGA, AGG | 5.1 | På betingelse af |
| Serin | S | Ser | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC | 6.8 | Nej |
| Threonin | T | Thr | ACU, ACC, ACA, ACA, ACG | 5.9 | Ja |
| Selenocystein | U | Sek | UGA** | >0 | Nej |
| Valine | V | Val | GUU, GUC, GUA, GUG | 6.6 | Ja |
| W | Trp | UGG | 1.4 | Ja | |
| Y | Tyr | UAU, UAC | 3.2 | På betingelse af | |
| Stopkodon† | - | Betegnelse | UAA, UAG, UGA††† | - | - |
* UAG er normalt det gule stopkodon, men koder for pyrrolysin, hvis der er et PYLIS-element til stede.
** UGA er normalt den opale (eller umbra) stopkodon, men koder for selenocystein, hvis der er et SECIS-element til stede.
† Stopkodonet er ikke en aminosyre, men er medtaget for fuldstændighedens skyld.
†† UAG og UGA fungerer ikke altid som stopkodoner (se ovenfor).
‡ En essentiel aminosyre kan ikke syntetiseres i mennesker. Den skal tilføres via kosten. Betinget essentielle aminosyrer er normalt ikke nødvendige i kosten, men skal tilføres til befolkninger, der ikke danner nok af den.
Til disse α-aminosyrer, der indgår i biosynteseprocesser, er der strukturelt (her ved hjælp af SMILES-notation) beslægtede ikke-essentielle α-aminosyrer:
OC(=O)C(N)-
- ├ H .. V Glycin
- ├ C .. P Alanin
- │├ C ... 2-Aminobutansyre
- ││├ C .. Norvaline
- ││││├ -2H .. _ Prolin (dehydronorvalin)
- ││││├ C .. Norleucin
- ││││└ N .. Z Lysin
- ││││ └ C(=O)C1N=CCC1C .. ^ Pyrrolysin
- ││││└ NC(=N)N .. a Arginin
- ││├ C(=O)N .. ` Glutamin
- ││├ C(=O)O .. T Glutaminsyre
- ││├ O .. Homoserin
- ││└ S .. Homocystein
- ││ │ └ C .. \ Methionin
- │├ C(C)C .. [ Leucin
- │├ C(=O)N .. ] Asparagin
- │├ C(=O)O .. S Asparaginsyre
- │├ C1=CNC=N1 .. W Histidin
- │├ c1ccccccc1 .. U Phenylalanin
- │├ c1ccc(O)cc1 .. h Tyrosin
- │├ C1=CNc2ccccccc12 .. f Tryptofan
- │├ C1=CNc2ccc(O)cc12 ... Oxitriptan
- │├ c(cc1I)cc(I)c1-O-c2cc(I)c(O)c(I)c2 ... Thyroxin
- │├ O .. b Serin
- │├ S .. R Cystein
- │└ [SeH] .. d Selenocystein
- ├ C(C)C .. e Valin
- ├ C(C)O ... c Threonin
- └ C(C)CC .. X Isoleucin
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er aminosyrer?
A: Aminosyrer er molekyler, der har både amin- (NH2+R) og carboxyl- (C=O) funktionelle grupper, og de er byggestenene i proteiner.
Spørgsmål: Hvor mange "standard" aminosyrer findes der i eukaryoter?
Svar: I eukaryoter findes der 20 "standardaminosyrer", som næsten alle proteiner er lavet af.
Spørgsmål: Hvad er den generelle formel for alfa-aminosyrer?
A: Den generelle formel for alfa-aminosyrer er H2NCHRCOOH, hvor R er en af mange sidegrupper.
Spørgsmål: Hvad henviser biokemien til, når den nævner aminosyrer?
A: I biokemi henviser udtrykket "aminosyre" til alfa-aminosyrer med den generelle formel H2NCHRCOOH, hvor R er en af de mange sidegrupper.
Spørgsmål: Hvordan får proteiner deres struktur?
Svar: Proteiner får deres struktur ved at kombinere forskellige typer aminosyrer.
Sp: Hvilken rolle spiller amin- og carboxylfunktionelle grupper i et aminosyremolekyle?
A: Amin- og carboxylgrupper udgør et aminosyremolekyle; de giver et nitrogenatom og et kulstofatom, som kan danne bindinger med andre molekyler.
Søge