Aminoskābes — definīcija, veidi un loma proteīnu sintēzē

Aminoskābes: definīcija, veidi un loma proteīnu sintēzē — uzzini par 20 standarta, neaizvietojamajām aminoskābēm un to kritisko nozīmi veselībai un olbaltumvielu veidošanā.

Aminoskābes ir olbaltumvielu pamatelementi. Eikariontos ir 20 standarta aminoskābes, no kurām tiek veidoti gandrīz visi proteīni.

Bioķīmijā aminoskābe ir jebkura molekula, kurai ir gan amīna (NH2+R), gan karboksila (C=O) funkcionālās grupas. Bioķīmijā šis termins attiecas uz alfa-aminoskābēm ar vispārējo formulu _H2NCHRCOOH, kur R ir viena no daudzām sānu grupām (sk. diagrammu).

Ir zināmas aptuveni 500 aminoskābes. Dzīvniekiem vissvarīgākais aminoskābju uzdevums ir veidot olbaltumvielas, kas ir ļoti garas aminoskābju ķēdes. Katram proteīnam ir sava aminoskābju secība, un šī secība nodrošina proteīnam dažādas formas un funkcijas. Aminoskābes ir kā olbaltumvielu alfabēts; lai gan ir tikai daži burti, ja tos savieno, var izveidot daudz dažādu teikumu.

Deviņas no 20 standarta aminoskābēm ir cilvēkam neaizvietojamās aminoskābes. Cilvēka organisms tās nevar izveidot (sintezēt) no citiem savienojumiem, tāpēc tās jāuzņem ar pārtiku. Citas var būt neaizvietojamas dažos vecuma posmos vai veselības stāvokļos. Neaizvietojamās aminoskābes var atšķirties arī starp sugām. Zālēdājiem neaizstājamās aminoskābes ir jāiegūst no barības, kas dažām sugām ir gandrīz tikai zāle. Atgremotāji, piemēram, govis, dažas aminoskābes saņem ar mikrobu starpniecību pirmajās divās kuņģa kamerās.

Struktūra un īpašības

Katra alfa-aminoskābe sastāv no centrālā oglekļa atoma (alfa-oglekļa), pie kura piesaistītas četras grupas: amīna (-NH2), karboksila (-COOH), ūdeņraža atoms un sānu grupa R. Tieši R grupa nosaka aminoskābes ķīmiskās īpašības — polaritāti, lādējumu un reaktivitāti. Pie fizioloģiskā pH (apm. 7,4) aminoskābes parasti eksistē kā zwitterjoni (t.i., ar pozitīvu amīna un negatīvu karboksila lādējumu).

Klasifikācija pēc sānu grupas

• Nepolāras (hidrofobas) — piemēram, alanīns, leicīns, valīns;
• Polāras, nejonizētas (hidrofilas) — piemēram, serīns, treonīns;
• Aromātiskas — fenilalanīns, tirozīns, triptofāns;
• Sērufilmējošas — cisteīns (veido disulfīda tiltiņus), metionīns;
• Kodola (skābas) — asparagīnskābe, glutamīnskābe;
• Bāziskas — lizīns, arginīns, histidīns.

Stereohēmiķija

Lielākajā daļā dzīvo organismu proteīnos atrodas L-formas aminoskābes (optiskā izomerija). D-formas retos gadījumos sastopamas antibiotikās un dažos mikrobu sienu komponentos.

Aminoskābju loma proteīnu sintēzē

Proteīnu sintēze notiek ribosomās, un tā ietver divas galvenās fāzes:

• Transkripcija — DNS informācija tiek pārkopēta parauga mRNS formā.
• Translācija — ribosomas lasa mRNS kodonus (trīs nukleotīdu grupas), un tRNA nogādā atbilstošās aminoskābes. Aminoskābes savienojas viena ar otru ar peptīda (amīd) saitēm, atbrīvojot ūdeni (kondensācijas reakcija), veidojot garu aminoskābju ķēdi — polipeptīdu.

Ģenētiskais kods nosaka, kura aminoskābe atbilst katram kodonam. To uztur speciālas enzīmas — aminoacil-tRNA sintētāzes, kuras piesaista pareizo aminoskābi pareizajai tRNA molekulai. Proteīna gala struktūru nosaka aminoskābju secība, un tā var tikt tālāk mainīta ar posttranslācijas modifikācijām (fosforilēšana, glikozilēšana, metilēšana u.c.), kas ietekmē aktivitāti un lokalizāciju.

Neaizvietojamās, nosacīti neaizvietojamās un neaizvietojamas sugas starpība

Cilvēkam par galvenajām neaizvietojamajām aminoskābēm uzskatāmas deviņas: histidīns, izoleicīns, leicīns, lizīns, metionīns, fenilalanīns, treonīns, triptofāns, valīns. Dažos avotos norāda, ka arginīns un histidīns dažos dzīves posmos (piem., zīdaiņiem) var būt nosacīti neaizvietojami. Neaizvietojamās aminoskābes jāuzņem ar uzturu — tos satur gaļa, zivis, olas, piena produkti, kā arī daudzas augu izcelsmes olbaltumvielas, īpaši, ja tās kombinē (piem., pākšaugi + graudi).

Funkcijas ārpus proteīniem

• Dažas aminoskābes kalpo kā neirotransmiteru vai to prekursoru avots — piemēram, triptofāns → serotonīns, tirozīns → dopamīns un noradrenalīns.
• Glutamāts darbojas kā galvenais eksitatorais neirotransmiters centrālajā nervu sistēmā; GABA (gamma-aminosmēra skābe) veidojas no glutamāta un darbojas kā inhibitorais neirotransmiters.
• Aminoskābes iesaistītas metabolismā — kā substrāti glikoneoģenēzē, kā arī slāpekļa transportā un izdalē.

Biosintēze un modifikācijas

Daugums augiem un mikroorganismiem spēj sintezēt visas standartam aminoskābes, bet dzīvnieki zaudējuši daļu biosintēzes ceļu un tāpēc paļaujas uz uzturu. Īpaši svarīgas ir arī posttranslācijas modifikācijas, piemēram, disulfīdu saišu veidošanās (stabila proteīna struktūra), fosforilēšana (signāla pārraide), glikozilēšana (membrānu un sekrēto proteīnu funkcijas).

Praktiskas nozīmes un uztura ieskats

• Uzturā svarīgi nodrošināt pilnvērtīgus olbaltumvielu avotus — tie satur visus neaizvietojamos aminoskābes.
• Pārmērīga atsevišķu brīvo aminoskābju bagātināšana var radīt nelīdzsvarotību un veselības riskus; uztura bagātināšana jāveic uzmanīgi un pēc nepieciešamības.
• Aminoskābes izmanto arī medicīnā (piem., parenterāla barošana, noteikti medikamenti) un pārtikas rūpniecībā (piedevas, aromatizētāji).

Kopsavilkums

Aminoskābes ir daudzfunkcionālas molekulas — tās ir proteīnu celtniecības bloki, signālu pārraides un metabolismu regulējoši savienojumi. No to īpašībām (sānu grupas, sekvences un modifikācijām) atkarīga proteīnu struktūra un funkcija. Lai organisms darbotos pareizi, jānodrošina gan neaizvietojamo aminoskābju uzņemšana, gan metaboliski veselīgs līdzsvars starp tām.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir aminoskābes?

J: Cik daudz "standarta" aminoskābju ir eikariontos?

J: Kāda ir vispārējā alfa-aminoskābju formula?

J: Uz ko atsaucas bioķīmija, minot aminoskābes?

J: Kā olbaltumvielas iegūst savu struktūru?

J: Kāda nozīme aminoskābju molekulā ir amīna un karboksila funkcionālajām grupām?

Meklēt pēc burta