Química dels aminoàcids
Els aminoàcids tenen una gran importància en els processos químics dels organismes vius (bioquímica), ja que són els components bàsics de proteïnes (pèptids i proteïnes). Vint-i-dos aminoàcids estan codificats en el material genètic (genoma), del qual és vital proteïnes es produeixen. Aquests vint-i-dos aminoàcids es coneixen com a aminoàcids proteinògens.
Els aminoàcids s’uneixen en cadenes i, segons la longitud d’una cadena d’aminoàcids, s’anomenen pèptids (fins a 100 aminoàcids) o proteïnes (més de 100 aminoàcids). Els aminoàcids proteinògens es divideixen en diferents grups en funció de les cadenes laterals reactives que tinguin. Això també dóna lloc a les diferents propietats químico-físiques dels aminoàcids.
Per exemple, si un aminoàcid té només una llarga cadena lateral no polar, això influeix, entre altres coses, en les propietats de solubilitat de l’aminoàcid. A més, el valor del pH (mesura del caràcter àcid o bàsic d’una solució aquosa) juga un paper important per a les propietats de la cadena lateral, ja que la cadena lateral es comporta de manera diferent quan es carrega o es descarrega. Per exemple, en dissolvents polars, les cadenes laterals carregades fan un aminoàcid més soluble, mentre que les cadenes laterals no carregades fan que l’aminoàcid sigui més insoluble.
En les proteïnes, molts aminoàcids carregats de manera diferent s’uneixen entre si, cosa que fa que algunes seccions siguin més hidròfiles (que atrauen l’aigua) o hidròfobes (que repel·lin l’aigua). Per aquest motiu, el plegament i l'activitat de enzims (catalitzadors de reaccions bioquímiques, compleixen funcions importants en el metabolisme) depèn del valor del pH. De la mateixa manera, les càrregues i el comportament de dissolució de les cadenes laterals expliquen per què les proteïnes es poden desnaturalitzar mitjançant solucions bàsicament fortament àcides o àcides.
Els aminoàcids també es coneixen com a anomenats zwitterions perquè poden carregar diferents càrregues segons l’entorn (càrregues positives o negatives). Aquest fenomen es deu als dos grups funcionals d’un aminoàcid, és a dir, el grup amino i el grup carboxil. Simplificat, es pot recordar que un aminoàcid dissolt en una solució àcida té una càrrega positiva i un aminoàcid en una solució alcalina té una càrrega negativa.
En una solució aquosa neutra els aminoàcids estan igualment presents en forma de càrrega positiva i negativa. El contacte amb calor, àcids i àlcalis pot destruir les proteïnes o cadenes d’aminoàcids i fer-les inservibles. La classificació dels aminoàcids proteinògens en aminoàcids polars o no polars també es basa en els grups funcionals.
No obstant això, la classificació segons les propietats químico-físiques dels aminoàcids individuals no només es basa en la polaritat, sinó també en el caràcter, Molar massa, hidrofobicitat (propietat hidròfuga), acidesa o basicitat (aminoàcids àcids, bàsics o neutres) i les propietats elèctriques dels aminoàcids. A més dels aminoàcids proteinògens, també hi ha un gran nombre (més de 400) d’aminoàcids que no es produeixen a les proteïnes, els anomenats aminoàcids no proteinògens. En són exemples L-tiroxina (hormona tiroïdal), GABA (inhibitori neurotransmissor), ornitina (intermedi metabòlic al urea cicle), i molts altres.
La majoria dels aminoàcids no proteinògens es deriven dels aminoàcids proteinògens. Cadascun dels 20 aminoàcids proteinògens té almenys dos àtoms de carboni (àtoms C). Aquest àtom de carboni és essencial per a la classificació dels respectius aminoàcids.
Això significa que l'àtom de carboni al qual està unit el grup amino determina quina classe d'aminoàcids es tracta. Tot i això, també hi ha aminoàcids en què es representen diversos grups amino. En aquests casos, l'àtom de carboni el grup amino del qual és més proper al carboni carboxi determina quina classe d'aminoàcids es tracta.
En general, es fa una distinció entre alfa-aminoàcids, beta-aminoàcids i gamma-aminoàcids: dins de les classes individuals els aminoàcids tenen una estructura similar, però difereixen en l’estructura de la seva cadena lateral. Són els components individuals de les cadenes laterals els responsables del comportament de l’aminoàcid en entorns àcids o bàsics. A la natura, hi ha una vintena d’aminoàcids, mentre que l’home mateix només pot acumular alguns aminoàcids de manera independent.
Els aminoàcids que el propi cos no és capaç de formar s’anomenen aminoàcids essencials. Els humans hem de prendre aquests aminoàcids a través dels aliments. Els aminoàcids essencials en humans adults són: L’aminoàcid cisteïna no és essencial en el sentit real, però és indispensable com a font de sofre per al cos humà.
En els lactants, la histidina i l’arginina també són essencials. Els aminoàcids poden formar combinacions en forma de cadena entre si. Es parla llavors de molècules de proteïnes (proteïnes).
Les combinacions d’aminoàcids determinen el funcionament d’una proteïna i quina és la seva funció principal. La combinació d’aminoàcids no és arbitrària. Es dóna (codificat) en el gen respectiu.
Sempre tres parells de bases, que es disposen d’una manera determinada, corresponen a l’anomenada paraula de codi (= codó). Aquest codó representa el manual de construcció dels respectius aminoàcids. - Leucina
- Isoleucina
- Metionina
- Threonine
- Valina
- Lisina
- Fenilalanina
- I el triptòfan.
- Alfa-aminoàcids: el grup amino d’aquesta classe d’aminoàcids es troba al segon àtom de carboni. Un altre nom d’aquests aminoàcids són els àcids 2-aminocarboxílics (nom IUPAC). El representant més important d’aquesta classe és l’aminoàcid glicina, que té una estructura força senzilla.
Tots els aminoàcids importants per a l'organisme humà es classifiquen segons la seva estructura com a alfa-aminoàcids. En aquest cas es parla dels anomenats aminoàcids proteinògens. Són els blocs constructius a partir dels quals es construeixen totes les proteïnes.
- Beta-aminoàcids: la classe dels beta-aminoàcids es caracteritza pel fet que el seu grup amino es troba al tercer àtom de carboni. El terme IUPAC "àcids 3-aminocarboxílics" també s'utilitza de manera sinònima per a aquesta classe. - Gamma-aminoàcids: el grup amino de tots els aminoàcids del grup gamma està unit al quart àtom de carboni.
Per tant, l’estructura dels aminoàcids d’aquesta classe difereix significativament de l’estructura dels aminoàcids proteinògens. La designació IUPAC d’aquest grup és àcids 4-aminocarboxílics. Tot i que els gamma-aminoàcids no s’utilitzen en l’organisme humà per a la síntesi de proteïnes, alguns representants d’aquesta classe es poden trobar en humans. El representant més senzill d’aquest grup, l’àcid gamma-aminobutíric (GABA, abreujat), serveix com a inhibidor neurotransmissor (missatger) al sistema nerviós.
