Τα αμινοξέα αποτελούν τους δομικούς λίθους των πρωτεϊνών

Klik

peptide bond formation

Tα αμινοξέα


Τα αμινοξέα είναι μόρια αποτελούμενα από ένα κεντρικό άτομο άνθρακα, που ονομάζεται α-άνθρακας, ενωμένο με μια αμινομάδα ή αμινική ομάδα (-ΝΗ2), μια καρβοξυλομάδα (-COOH) και μια πλευρική ομάδα η οποία είναι διαφορετική για κάθε αμινοξύ, συμβολίζεται με R και προσδίδει στο κάθε αμινοξύ τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του. Τα αμινοξέα αποτελούν τους δομικούς λίθους των πρωτεϊνών.





Στον άνθρωπο, 8 από τα 20 αμινοξέα που χρησιμοποιούνται στη σύνθεση πρωτεϊνών δεν μπορούν να συντεθούν από τον οργανισμό και πρέπει να λαμβάνονται από την τροφή, για το λόγο αυτό καλούνται απαραίτητα ή βασικά αμινοξέα. 4 από τα 20 είναι ημιαπαραίτητα, αφού δεν μπορούν να συντεθούν στα παιδιά. Τα υπόλοιπα 8 συντίθενται μέσω των μεταβολικών μονοπατιών.

Πολλά αμινοξέα δημιουργούνται (συντίθενται) από άλλα αμινοξέα με μια διαδικασία που λέγεται διαμίνωση ή τρανσαμίνωση (transamination), αν και οι περισσότεροι οργανισμοί λαμβάνουν τα βασικά αμινοξέα (essential amino acids) με την τροφή.

Κάθε αμινοξύ φέρεται κωδικοποιημένο από μια τουλάχιστον τριάδα γενετικού κώδικα DNA.

Αμινοξέα συνδεόμενα μεταξύ τους ονομάζονται πεπτίδια. Η δε σειρά αμινοξέων που συνθέτουν μια πρωτεΐνη, ενώνεται με δεσμούς πεπτιδίων προκειμένου να δημιουργήσει μια αλυσίδα πολυπεπτιδίων (peptide chain).





Με τον όρο αλληλουχία αμινοξέων (amino-acid sequence) ονομάζεται η σειρά με την οποία ενώνονται τα αμινοξέα με πεπτιδικούς δεσμούς για να σχηματίσουν μια πρωτεΐνη. Συχνά αναφέρεται και ως πρωτοταγής δομή των πρωτεϊνών. Η δευτεροταγής και η τριτοταγής δομή των πρωτεϊνών εξαρτώνται ιδιαίτερα από την αλληλουχία αμινοξέων, η οποία και τελικά καθορίζει την λειτουργία του μορίου.

Η πληροφορία της αλληλουχίας των αμινοξέων βρίσκεται αποθηκευμένη στο DNA, που αποτελείται από βάσεις. Τρεις βάσεις κωδικοποιούν ένα αμινοξύ, που με τις διαδικασίες της μεταγραφής και της μετάφρασης, καθοδηγείται η σύνθεση των πρωτεϊνών.


Τα αμινοξέα είναι διαλυτά στο νερό πλην όμως η διαλυτότητα μεταξύ τους διαφέρει σημαντικά. Γενικά όταν βρίσκονται σε διάλυμα αυτά ιονίζονται και εμφανίζονται ως ηλεκτρικά ουδέτερα, το δε pΗ τους χαρακτηρίζεται ως "ισοηλεκτρικό σημείο". Τέλος τα αμινοξέα θεωρούνται "επαμφοτερίζοντα" μόρια, (δηλαδή άλλοτε εμφανίζονται ως οξέα και άλλοτε ως βάσεις, όταν αλλάζει το ph τους).


Tα αμινοξέα διακρίνονται σε:

* Aπαραίτητα. Δεν είναι δυνατόν να σχηματιστούν στον ανθρώπινο οργανισμό από άλλα αμινοξέα ή de novo από δομικά μόρια άνθρακος και αζώτου. Πρέπει απαραίτητα να τα πάρουμε από τις τροφές. Tα αμινοξέα αυτά είναι τα εξής: λευκίνη, ισολευκίνη, βαλίνη, λυσίνη, θρεονίνη, μεθειονίνη, φαινυλαλανίνη, τρυπτοφάνη, ιστιδίνη.

* Hμιαπαραίτητα. Eίναι δυνατόν να σχηματιστούν και από άλλα αμινοξέα, αρκεί τα τελευταία να βρίσκονται σε επάρκεια. Τα αμινοξέα αυτά είναι: η κυστίνη που μπορεί να σχηματιστεί και από μεθειονίνη και η τυροσίνη που μπορεί να σχηματιστεί και από φαινυλαλανίνη. Bλέπουμε λοιπόν ότι και τα ημιαπαραίτητα εξαρτώνται από τα απαραίτητα.

* Mη απαραίτητα. Mπορούν να σχηματιστούν στον ανθρώπινο οργανισμό και έτσι δεν είναι απαραίτητο να τα πάρουμε από τις τροφές. Τα αμινοξέα αυτά είναι: γλυκίνη, αργινίνη, προλίνη, γλουταμινικό οξύ, ασπαρτικό οξύ, σερίνη, αλανίνη.


Τα 20 αμινοξέα που απαντώνται στα κύτταρα των ζώντων οργανισμών είναι (δίπλα σε κάθε όνομα αναγράφεται η συντομογραφία του κάθε αμινοξέος με τρία γράμματα και με ένα γράμμα):

* Αλανίνη, Ala, A.
* Αργινίνη, Arg, R.
* Ασπαραγίνη, Asn, N.
* Ασπαραγινικό οξύ, Asp, D.
* Βαλίνη, Val, V.
* Γλουταμίνη, Gln, Q.
* Γλουταμινικό οξύ, Glu, E.
* Γλυκίνη, Gly, G.
* Θρεονίνη, Thr, T.
* Θρυπτοφάνη, Trp, W.
* Ισολευκίνη, Ile, I.
* Ιστιδίνη, His, H.
* Κυστεΐνη, Cys, C.
* Λευκίνη, Leu, L.
* Λυσίνη, Lys, K.
* Μεθειονίνη, Met, M.
* Προλίνη, Pro, P.
* Σερίνη, Ser, S.
* Τυροσίνη, Tyr, Y.
* Φαινυλαλανίνη, Phe, F.


* Από τα παραπάνω αμινοξέα, η αργινίνη, η βαλίνη, η θρεονίνη, η ιστιδίνη, και η μεθειονίνη περιλαμβάνονται στα γλυκογονικά αμινοξέα


Στη Βιοχημεία με τον όρο γλυκογονικά αμινοξέα ή γλυκογενετικά αμινοξέα, (glucogenic aminoacids), χαρακτηρίζονται τα αμινοξέα εκείνα, (πρόκειται για ένζυμα), όπου κατά τη διάρκεια του μεταβολισμού παράγουν είτε πυροσταφυλικό οξύ, είτε κάποιο ενδιάμεσο προϊόν του λεγόμενου κύκλου του τρι-καρβοξυλικού οξέος καθιστάμενα έτσι πρόδρομοι της γλυκόζης, εξ ου και η ονομασία τους.

Στη κατηγορία αυτών των ενζύμων, περιλαμβάνονται 15 τον αριθμό, όπου κατά ελληνική αλφαβητική σειρά είναι: η αλανίνη, η αργινίνη, η ασπαραγίνη, η βαλίνη, η γλουταμίνη, η γλυκίνη, η θρεονίνη, η ιστιδίνη, η κυστεΐνη, η μεθειονίνη, η προλίνη, η σερίνη, η τρυπτοφάνη, το γλουταμινικό οξύ, και το ασπαραγινικό οξύ.



Για να αξιολογήσουμε τη θρεπτική αξία ενός τροφίμου σε πρωτεΐνες, θα πρέπει να αναλύουμε τους εξής παράγοντες:

1. Bιολογική αξία της πρωτεΐνης της τροφής: αν η πρωτεΐνη σε ένα τρόφιμο περιέχει όλα τα απαραίτητα αμινοξέα, είναι υψηλής βιολογικής αξίας, διαφορετικά, είναι χαμηλής βιολογικής αξίας. Πρωτεΐνες υψηλής βιολογικής αξίας έχουν τα τρόφιμα ζωικής προέλευσης, δηλαδή το αυγό, το κρέας, το ψάρι, το τυρί και το γάλα. Πρωτεΐνες χαμηλής βιολογικής αξίας έχουν τα τρόφιμα φυτικής προέλευσης, δηλαδή τα δημητριακά, τα όσπρια και τα χορταρικά. Tα αμινοξέα που συνήθως λείπουν από τα φυτικής προέλευσης τρόφιμα είναι η λυσίνη, η τρυπτοφάνη και τα θειούχα αμινοξέα μεθειονίνη και κυστίνη. Aυτός είναι και ο λόγος που οι φυτοφάγοι είτε τρώνε αβγά είτε συνδυάζουν έτσι τα τρόφιμα φυτικής προέλευσης, ώστε κάποια από αυτά να περιέχουν τα προανεφερθέντα αμινοξέα.

2. Bιοδιαθεσιμότητα: είναι το ποσοστό της περιεχόμενης σε ένα τρόφιμο πρωτεΐνης που μπορεί να αφομοιωθεί από τον ανθρώπινο οργανισμό. Συνήθως, από τις ζωικής προέλευσης τροφές απορροφάται περισσότερο από το 90% των περιεχόμενων αμινοξέων, ενώ από τις φυτικής προέλευσης τροφές μέχρι 80%.


Η συνιστώμενη πρόσληψη για ενήλικες είναι 1 γραμμάριο πρωτεΐνης ανά κιλό σωματικού βάρους ημερησίως (1γρ/kg). Η μεγαλύτερη κατανάλωση δεν φαίνεται να έχει κανένα θετικό αποτέλεσμα ακόμα και σε αθλητές. Μεγαλύτερες ποσότητες μπορεί να χρειαστούν μόνο σε άτομα που ασχολούνται με αθλήματα δύναμης και επιβάρυνσης σε επίπεδο πρωταθλητισμού ή αυτά που ασκούνται πού έντονα. Έτσι οι επιπλέον ποσότητες πρωτεΐνης απαμινόνωνται, μετατρέπονται σε λίπος και αποθηκεύονται για μελλοντική παραγωγή ενέργειας. Ακόμα θα πρέπει να προσθέσουμε ότι η αυξημένη κατανάλωση πρωτεΐνης μπορεί να επιβαρύνει την λειτουργία των νεφρών και του ήπατος.