Что такое аминокислоты

Аминокислоты — основные элементы построения животных и растительных белков, относящиеся к классу органических соединений. Аминокислоты белков представляют собой бесцветные кристаллические вещества, которые объединяются друг с другом благодаря пептидным связям, вследствие чего образуются полипептиды. За счет дисульфидных связей полипептиды могут соединяться не только между собой, но и между разными участками одной и той же цепи.
Из чего состоят аминокислоты?
В состав аминокислот входят: азот (16%), кислород, водород и углерод. Данные элементы содержит любая аминокислота. Более того, в составе некоторых аминокислот, например, в метионине — содержится еще и сера. Помимо этого, в каждой аминокислоте обязательно содержится хотя бы одна карбоксильная группа (-COOH) и одна аминогруппа (-NH2).
Виды аминокислот
Аминокислоты подразделяются на три вида: незаменимые, условно заменимые и заменимые. Незаменимые аминокислоты не могут самостоятельно вырабатываться в организме, поэтому должны поступать вместе с пищей. Условно незаменимые аминокислоты при необходимости могут вырабатываться в организме из незаменимых. Заменимые аминокислоты могут, как синтезироваться в организме, так и попадать в него вместе с пищей.
Список незаменимых аминокислот:
Лейцин (обеспечивает поддержку иммунной системы человека);
Фенилаланин (принимает участие в синтезе норэпинерфина — вещества, которое передает головному мозгу сигналы от нервных клеток);
Валин (способствует улучшению мышечной координации, а также снижает чувствительность к таким факторам окружающей среды, как жара и холод);
Лизин (способствует поддержанию оптимального баланса азота, правильному формированию костной системы и всасыванию кальция, участвует в выработке альбуминов, антител и ферментов);
Триптофан (способствует выработке серотонина, отвечает за управление аппетитом, сном и прочими способностями);
Метионин (принимает участие в процессах регенерации тканей печени и почек);
Изолейцин (является самым важным компонентом мышечной ткани, выступающим в организме в роле альтернативного источника энергии);
Треонин (является одним из элементов коллагена, принимающим участие в детоксикации печени).
Для поддержания здоровья в каждом из приемов пищи крайне важно соблюдать достаточное количество незаменимых аминокислот в оптимальном их соотношении.
Условно незаменимые аминокислоты:
Цистеин (в случае наличия в организме достаточного количества данной аминокислоты, она используется организмом вместо метионина для производства белка);
Тирозин (применяется организмом вместо фенилаланина при выработке норэпинэрфина, который повышает ментальный тонус).
Заменимые аминокислоты:
Пролин (применяется в качестве альтернативного источника энергии, отвечает за формирование соединительных тканей);
Аланин (принимает участие в регуляции сахара в крови);
Глицин (является источником креатина, используемого при синтезе РНК и ДНК, замедляет дегенерацию мышечной ткани);
Аспарагин (участвует в синтезе ряда важных соединений — нуклеозидмонофосфатов пуринового ряда, азотистых оснований и мочевины, обеспечивает обезвреживания аммиака в организме);
Орнитин (не принимает участия в образовании белков, однако является необходимым для активизации обмена веществ);
Аспарагиновая кислота (принимает участие в процессе преобразования углеводов в глюкозу, обеспечивает запас гликогена);
Таурин (способствует укреплению иммунной системы и сердечной мышцы, предотвращает образование тромбов, участвует в транспортировке натрия, магния и калия, сохраняя клеточную мембрану);
Глютамин (способствует устранению с организма продуктов метаболизма жиров, замедлению процесса оседания жира в печени, увеличению гормона роста и угнетению секреции кортизола);
Серин (обеспечивает производство клеточной энергии, способствует стимуляции системы иммунитета организма);
Цитруллин (обеспечивает естественную выработку аргинина в организме, детоксирует аммиак).
Свойства аминокислот
Аминокислоты обладают физическими и химическими свойствами. По физическим свойствам аминокислоты заметно отличаются от соответствующих оснований и кислот.
Физические свойства аминокислот:
имеют высокую точку плавления (плавятся с разложением при температуре выше 200º);
растворимы в воде;
бесцветные;
кристаллические;
обладают оптической активностью;
могут быть сладкими, горькими или безвкусными.
Физические свойства аминокислот указывают на взаимодействие кислотных и аминных групп, вследствие чего аминокислоты в растворе (в широком интервале рН) и твердом состоянии находятся в цвиттер-ионной форме.
Химические свойства аминокислот определяются содержащимися в них функциональными группами различной природы. Все аминокислоты представляют собой амфотерные соединения, которые могут проявлять как кислотные, так и основные свойства.
Химические свойства аминокислот:
являются амфотерными веществами;
взаимодействуют с кислотами и щелочами;
могут вступать во все реакции, характерные для карбоновых кислот и аминов;
расположены к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе белков, пептидов, капрона, нейлона;
находятся в состоянии внутренних солей (обладают свойствами буферных растворов);
быстро впитываются в кровь из желудка (в случае приёма аминокислот в свободной форме: в виде капсул, таблеток, порошков, жидкостей).
Функции аминокислот
Аминокислоты принимают участие не только в биосинтезе белков, но и в большинстве биологически активных соединений, которые отвечают за регуляцию процессов обмена веществ в организме, таких как гормоны и нейромедиаторы. Одной из главных функций аминокислот является их применение для синтеза биогенных аминов, липидов, углеводов, белков и нуклеиновых кислот. Энергетические функции аминокислот становятся значимыми при преимущественно белковом питании и некоторых патологических состояниях (к примеру, при сахарном диабете). Взаимосвязь многообразных химических превращений в живом организме осуществляется благодаря обмену аминокислот.
Классификация аминокислот
По способности радикалов к взаимодействию с Н2О классификация аминокислот выглядит следующим образом:
гидрофильные или полярные незаряженные (являются хорошо растворимыми);
гидрофобные или неполярные (являются плохо растворимыми);
положительно заряженные;
отрицательно заряженные.
Классификация аминокислот по функциональным группам:
аминокислота (пролин);
алифатические монокарбоновые кислоты (изолейцин, глицин, лейцин, аланин, валин);
гетероциклические (триптофан, гистидин);
алифатические оксиаминокислоты (треонин, серин);
моноаминодикарбоновые (глутаминовая кислота);
ароматические (тирозин, фенилаланин);
алифатические монокарбоновые кислоты;
диаминомонокарбоновые (аргинин, лизин);
серосодержащие (метионин, цистеин).
Свободные аминокислоты
Отдельного внимания заслуживают несвязанные или свободные аминокислоты, представляющие собой наиболее чистую форму (чистая молекула аминокислоты, не связанная с другими биохимическими формами). Свободные аминокислоты абсорбируются непосредственно в кровоток и не нуждаются в переваривании. После попадания внутрь они быстро рассасываются, не вызывая аллергических реакций. Свободные аминокислоты также обладают способностью восстанавливать ткани живого организма. Их можно получить несколькими способами: использованием микробиологического синтеза, путем выделения из белковых гидролизатов и в результате химического синтеза. Первые два способа дают L-аминокислоты. При химическом синтезе получают DL-соединения, которые нуждаются в разделении на оптические антиподы (D и L). В состав белков человека могут входить только L-аминокислоты.
Циклические аминокислоты
Кроме того, аминокислоты разделяют на две группы: ациклические и циклические. Ациклические, в свою очередь, делятся на подгруппы: диаминокарбоновые и моноаминомонокарбоновые. Некоторые из ациклических аминокислот содержат серу. В зависимости от химического строения циклической структуры циклические аминокислоты делятся на: иминокислоты, гетероциклические, карбоциклические и имеющие первичную аминогруппу в боковой цепи.
Все атомы углерода в молекуле имеют обозначения, которые зависят от степени их удалённости от нее. Атом, который находится к ней ближе всего именуется альфа-атомом, второй по близости — бета-атомом и т.д. Альфа-атом также связан с аминогруппой, поэтому природные аминокислоты, которые входят в состав белка, имеют название альфа аминокислоты.