Какие аминокислоты содержаться в организме

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 сентября 2018;
проверки требуют 62 правки.
21 протеиногенная α-аминокислота эукариот, сгруппированные согласно радикалам.
Незаменимые аминокислоты — необходимые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в том или ином организме. Для разных видов организмов список незаменимых аминокислот различен. Все белки, синтезируемые организмом, собираются в клетках из 20 базовых аминокислот, только часть из которых может синтезироваться организмом. Невозможность сборки определённого белка организмом приводит к нарушению его нормальной работы, поэтому необходимо поступление незаменимых аминокислот в организм с пищей.
[1]
Незаменимыми для взрослого здорового человека являются 8 аминокислот: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин; также часто к незаменимым относят гистидин[2][3]; (F V T W M L I K H). Для детей также незаменимым является аргинин.
6 других аминокислот (R C G Q P Y) считаются условно незаменимыми в питании человека, что означает ограниченные возможности их синтеза в зависимости от состояния организма, например у новорожденных и больных людей.[4].
5 аминокислот (A D N E S) — заменимые у человека, означает что они могут синтезироваться в достаточных количествах в организме.[4]
Роль незаменимых для человека аминокислот[править | править код]
В результате дефицита необходимых аминокислот в организме человека нарушается синтез белков, что приводит к ослаблению функций памяти и умственных способностей, снижению иммунитета (сопротивляемости организма болезням). В то же время избыток потребления несбалансированного белка приводит к перегрузке работы органов, в первую очередь печени и почек. Ценность потребляемого с пищей белка для человека определяется его сбалансированностью по содержанию незаменимых аминокислот.[1]
Рекомендованная суточная норма[править | править код]
Рассчитать требования к рекомендованной суточной норме достаточно сложно; эти значения претерпели значительные изменения за последние 20 лет. Следующая таблица представляет список рекомендованных ВОЗ и Национальной библиотекой медицины США суточных норм для взрослого человека.[5][6]
Аминокислота(ы) | ВОЗ мг на 1 кг веса тела | ВОЗ мг для веса 70 кг | США мг на 1 кг веса тела | Кодирующий кодон генетического кода |
---|---|---|---|---|
H Гистидин | 10 | 700 | 14 | CAU, CAC |
I Изолейцин | 20 | 1400 | 19 | AUU, AUC, AUA |
L Лейцин | 39 | 2730 | 42 | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG |
K Лизин | 30 | 2100 | 38 | AAA, AAG |
M Метионин + C Цистеин | 10,4 + 4,1 (15 всего) | 1050 всего | 19 всего | Метионин: AUG; Цистеин: UGU, UGC. |
F Фенилаланин + Y Тирозин | 25 (всего) | 1750 всего | 33 всего | Фенилаланин: UUU, UUC; Тирозин: UAU,UAC . |
T Треонин | 15 | 1050 | 20 | ACU, ACC, ACA, ACG |
W Триптофан | 4 | 280 | 5 | UGG |
V Валин | 26 | 1820 | 24 | GUU, GUC, GUA, GUG |
Рекомендованная суточная норма для детей от 3 лет и старше на 10-20 % выше, чем для взрослого.[5][7]
Таблица содержания незаменимых аминокислот в продуктах[править | править код]
(граммов на 100 граммов продукта)[2]
продукт | лейцин | изолейцин | валин | гистидин | тирозин | глицин | лизин | метионин | фенилаланин | аргинин | треонин | триптофан |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Молоко коровье 3,7 % | 0,32 | 0,2 | 0,22 | 0,09 | 0,16 | 0,07 | 0,26 | 0,08 | 0,16 | 0,12 | 0,15 | 0,05 |
Молоко козье 4,2 % | 0,3 | 0,17 | 0,19 | 0,11 | 0,11 | 0,46 | 0,23 | 0,08 | 0,14 | 0,11 | 0,14 | 0,04 |
Сливки 19 % | 0,26 | 0,16 | 0,18 | 0,07 | 0,13 | 0,06 | 0,21 | 0,07 | 0,13 | 0,1 | 0,12 | 0,04 |
Кефир 3,2 % | 0,28 | 0,16 | 0,14 | 0,08 | 0,16 | 0,05 | 0,24 | 0,07 | 0,14 | 0,11 | 0,11 | 0,04 |
Творог 18 % | 1,28 | 0,69 | 0,84 | 0,45 | 0,88 | 0,26 | 1,01 | 0,38 | 0,76 | 0,58 | 0,65 | 0,21 |
Сметана 20 % | 0,27 | 0,14 | 0,17 | 0,08 | 0,13 | 0,06 | 0,23 | 0,07 | 0,13 | 0,1 | 0,12 | 0,04 |
Сыр твёрдый (чершир 31 %) | 2,24 | 1,45 | 1,56 | 0,82 | 1,13 | 0,4 | 1,95 | 0,61 | 1,23 | 0,88 | 0,83 | 0,3 |
Сыр моцарелла 22 % | 1,83 | 1,13 | 1,32 | 0,52 | 1,04 | 0,52 | 0,97 | 0,52 | 1,01 | 0,52 | 0,98 | 0,52 |
Масло сливочное 81 % | 0,08 | 0,05 | 0,06 | 0,02 | 0,04 | 0,02 | 0,07 | 0,02 | 0,04 | 0,03 | 0,04 | 0,01 |
Яйцо куриное | 1,09 | 0,67 | 0,86 | 0,31 | 0,5 | 0,43 | 0,91 | 0,38 | 0,68 | 0,82 | 0,56 | 0,17 |
Яйцо перепелиное | 1,15 | 0,82 | 0,94 | 0,32 | 0,54 | 0,43 | 0,88 | 0,42 | 0,74 | 0,84 | 0,64 | 0,21 |
Мясо свинина | 1,78 | 1,03 | 1,09 | 0,91 | 0,8 | 0,94 | 1,94 | 0,58 | 0,88 | 1,39 | 0,94 | 0,22 |
Мясо говядина | 1,56 | 0,89 | 0,97 | 0,63 | 0,63 | 1,19 | 1,66 | 0,51 | 0,77 | 1,27 | 0,78 | 0,13 |
Мясо баранина | 1,27 | 0,79 | 0,88 | 0,52 | 0,55 | 0,8 | 1,44 | 0,42 | 0,75 | 0,67 | 0,7 | 0,19 |
Печень говяжья | 1,59 | 0,93 | 1,25 | 0,85 | 0,73 | 0,94 | 1,43 | 0,44 | 0,93 | 1,25 | 0,81 | 0,24 |
Мясо куриное | 1,24 | 0,85 | 0,83 | 0,5 | 0,55 | 1,13 | 1,39 | 0,45 | 0,67 | 1,08 | 0,71 | 0,19 |
Мясо индейки | 1,68 | 1,08 | 1,13 | 0,65 | 0,82 | 1,31 | 1,97 | 0,61 | 0,85 | 1,52 | 0,94 | 0,24 |
Горбуша | 1,56 | 0,95 | 1,1 | 0,54 | 0,74 | 1,26 | 1,76 | 0,58 | 0,85 | 1,29 | 1,07 | 0,22 |
Карп | 1,45 | 0,82 | 0,92 | 0,53 | 0,6 | 0,86 | 1,64 | 0,53 | 0,7 | 1,07 | 0,78 | 0,2 |
Лосось атлантический (сёмга) | 1,61 | 0,91 | 1,02 | 0,58 | 0,67 | 0,95 | 1,82 | 0,59 | 0,78 | 1,19 | 0,87 | 0,22 |
Сельдь | 1,33 | 0,76 | 0,85 | 0,48 | 0,55 | 0,79 | 1,51 | 0,49 | 0,64 | 1,07 | 0,79 | 0,2 |
Треска | 1,45 | 0,82 | 0,92 | 0,52 | 0,6 | 0,86 | 1,64 | 0,53 | 0,7 | 1,07 | 0,78 | 0,2 |
Креветки филе | 1,41 | 0,95 | 1 | 0,3 | 0,51 | 1,03 | 1,64 | 0,55 | 0,69 | 1,05 | 0,81 | 0,19 |
Кальмар филе | 1,92 | 0,39 | 0,78 | 0,32 | 0,33 | 0,36 | 1,9 | 0,49 | 0,32 | 1,56 | 0,55 | 0,3 |
Крупа рисовая | 0,62 | 0,33 | 0,42 | 0,17 | 0,29 | 0,32 | 0,26 | 0,16 | 0,37 | 0,51 | 0,24 | 0,1 |
Крупа манная | 0,81 | 0,45 | 0,49 | 0,21 | 0,27 | 0,37 | 0,26 | 0,16 | 0,54 | 0,47 | 0,32 | 0,11 |
Крупа гречневая | 0,83 | 0,5 | 0,68 | 0,31 | 0,24 | 1,03 | 0,67 | 0,17 | 0,52 | 0,98 | 0,51 | 0,19 |
Крупа овсяная | 0,78 | 0,45 | 0,53 | 0,25 | 0,46 | 0,63 | 0,47 | 0,16 | 0,56 | 0,72 | 0,39 | 0,19 |
Крупа пшенная | 1,53 | 0,43 | 0,47 | 0,26 | 0,41 | 0,3 | 0,29 | 0,3 | 0,58 | 0,43 | 0,4 | 0,18 |
Крупа перловая | 0,49 | 0,33 | 0,37 | 0,15 | 0,22 | 0,29 | 0,3 | 0,12 | 0,46 | 0,28 | 0,21 | 0,1 |
Горох | 1,65 | 1,09 | 1,01 | 0,46 | 0,69 | 0,95 | 1,55 | 0,21 | 1,01 | 1,62 | 0,84 | 0,26 |
Маш | 1,85 | 1,01 | 1,24 | 0,7 | 0,71 | 0,95 | 1,66 | 0,29 | 1,44 | 1,67 | 0,78 | 0,26 |
Фасоль белая | 1,87 | 1,03 | 1,22 | 0,65 | 0,66 | 0,91 | 1,6 | 0,35 | 1,26 | 1,45 | 0,98 | 0,28 |
Чечевица | 1,89 | 1,02 | 1,27 | 0,71 | 0,78 | 1,03 | 1,72 | 0,29 | 1,25 | 2,05 | 0,96 | 0,22 |
Соя | 2,67 | 1,81 | 2,09 | 0,98 | 1,06 | 1,42 | 2,09 | 0,52 | 1,61 | 2,34 | 1,39 | 0,45 |
Орехи арахис | 1,76 | 0,9 | 1,25 | 0,63 | 1,05 | 1,52 | 0,94 | 0,29 | 1,34 | 2,98 | 0,74 | 0,28 |
Орехи грецкие | 1,17 | 0,63 | 0,75 | 0,39 | 0,41 | 0,82 | 0,42 | 0,24 | 0,71 | 2,28 | 0,6 | 0,17 |
Орехи миндаль | 1,49 | 0,7 | 0,82 | 0,56 | 0,45 | 1,47 | 0,58 | 0,15 | 1,12 | 2,45 | 0,6 | 0,21 |
Орехи фундук (лесной орех) | 1,06 | 0,55 | 0,7 | 0,43 | 0,36 | 0,72 | 0,42 | 0,22 | 0,66 | 2,21 | 0,5 | 0,19 |
Орехи кедровые | 0,99 | 0,54 | 0,69 | 0,34 | 0,51 | 0,69 | 0,54 | 0,26 | 0,52 | 2,41 | 0,37 | 0,11 |
Грибы белые | 0,12 | 0,03 | 0,08 | 0,22 | 0,12 | 0 | 0,19 | 0,04 | 0,1 | 0,26 | 0,11 | 0,21 |
Мука пшеничная 13 % белка | 0,83 | 0,43 | 0,5 | 0,25 | 0,2 | 0,43 | 0,3 | 0,18 | 0,6 | 0,42 | 0,32 | 0,15 |
Макароны пшеничные (сухой вес) | 0,82 | 0,44 | 0,48 | 0,2 | 0,25 | 0,35 | 0,25 | 0,16 | 0,51 | 0,4 | 0,31 | 0,1 |
Хлеб ржаной | 0,6 | 0,33 | 0,4 | 0,2 | 0,24 | 0,34 | 0,25 | 0,16 | 0,42 | 0,36 | 0,27 | 0,1 |
Хлеб пшеничный | 0,39 | 0,22 | 0,26 | 0,13 | 0,14 | 0,22 | 0,18 | 0,09 | 0,27 | 0,26 | 0,17 | 0,08 |
Продукты с повышенным содержанием отдельных незаменимых аминокислот[править | править код]
- Валин: зерновые, бобовые, арахис, грибы, молочные продукты, мясо.
- Изолейцин: миндаль, кешью, турецкий горох (нут), чечевица, рожь, большинство семян, соя, яйца, куриное мясо, рыба, печень, мясо.
- Лейцин: чечевица, орехи, большинство семян, овёс, бурый (неочищенный) рис, рыба, яйца, курица, мясо.
- Лизин: пшеница, орехи, амарант, гречиха, молочные продукты, рыба, мясо, горох.
- Метионин: бобы, фасоль, чечевица, соя, гречиха, молоко, яйца, рыба, мясо.
- Треонин: орехи, бобы, молочные продукты, яйца.
- Триптофан: бобовые, овёс, сушёные финики[источник не указан 2097 дней], арахис, кунжут, кедровые орехи, молоко, йогурт, творог, рыба, курица, индейка, мясо.
- Фенилаланин: бобовые, орехи, говядина, куриное мясо, рыба, яйца, творог, молоко. Также образуется в организме при распаде синтетического сахарозаменителя — аспартама, активно используемого в пищевой промышленности.
- Аргинин (частично-заменимая аминокислота, образуется из аминокислот, поступающих с пищей, не путать с условно-заменимыми, которые образуются из незаменимых кислот, не поступающих с пищей): семена тыквы, арахис, кунжут, йогурт, швейцарский сыр, свинина, говядина, горох.
- Гистидин (частично-заменимая аминокислота): соевые бобы, арахис, чечевица, тунец, лосось, куриные грудки, свиная вырезка, говяжье филе.
Компенсация незаменимых аминокислот[править | править код]
Несмотря на то, что самостоятельно организм не способен синтезировать незаменимые аминокислоты, их недостаток в некоторых случаях все же может быть частично компенсирован. Так, например, недостаток поступающего вместе с пищей незаменимого фенилаланина может быть частично замещен заменимым тирозином. Гомоцистеин вместе с необходимым количеством доноров метильных групп снижает потребности в метионине, а глутаминовая кислота частично замещает аргинин.
См. также[править | править код]
- Незаменимые жирные кислоты
- Незаменимые пищевые вещества
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 https://cyberleninka.ru/article/n/metodologiya-otsenki-sbalansirovannosti-aminokislotnogo-sostava-mnogokomponentnyh-pischevyh-produktov.pdf
- ↑ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1123426 1975
- ↑ apps.who.int/iris/bitstream/10665/38133/1/9251030979_eng.pdf 1991
- ↑ 1 2 Dietary Reference Intakes: The Essential Guide to Nutrient Requirements Архивировано 5 июля 2014 года.. Institute of Medicine’s Food and Nutrition Board. usda.gov
- ↑ 1 2 FAO/WHO/UNU (2007), PROTEIN AND AMINO ACID REQUIREMENTS IN HUMAN NUTRITION, WHO Press, <https://whqlibdoc.who.int/trs/WHO_TRS_935_eng.pdf>, page 150
- ↑ Institute of Medicine (англ.)русск.. Protein and Amino Acids // Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrates, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (англ.). — Washington, DC: The National Academies Press (англ.)русск., 2002. — P. 589—768.
- ↑ Imura K., Okada A. Amino acid metabolism in pediatric patients (неопр.) // Nutrition. — 1998. — Т. 14, № 1. — С. 143—148. — doi:10.1016/S0899-9007(97)00230-X. — PMID 9437700.
Ссылки[править | править код]
- Amino acids / MedlinePlus Encyclopedia, 2015: (англ.) «The 9 essential amino acids are: histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, and valine.»
- https://web.archive.org/web/20150226110517/https://www.uic.edu/classes/phar/phar332/Clinical_Cases/aa%20metab%20cases/PKU%20Cases/essential-nonessential.htm
- ESSENTIAL AMINO ACID REQUIREMENTS: A REVIEW / FAO, 1981
- Recommended Dietary Allowances: 10th Edition., National Research Council (US), National Academies Press 1989. Chapter 6 «Protein and Amino Acids» (англ.)
Аминокисло́ты (аминокарбо́новые кисло́ты; АМК) — органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы. Основные химические элементы аминокислот — это углерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N), хотя другие элементы также встречаются в радикале определенных аминокислот. Известны около 500 встречающихся в природе аминокислот (хотя только 20 используются в генетическом коде).
[1]
Аминокислоты могут рассматриваться как производные карбоновых кислот, в которых один или несколько атомов водорода заменены на аминогруппы.
История[править | править код]
Большинство из около 500 известных аминокислот были открыты после 1953 года, в том числе во время поиска новых антибиотиков в среде микроорганизмов, грибов, семян, растений, фруктов и жидкостях животных. Примерно 240 из них встречаются в природе в свободном виде, а остальные только как промежуточные элементы обмена веществ.[1]
Открытие аминокислот в составе белков[править | править код]
Аминокислота | Аббревиатура | Год | Источник | Впервые выделен[2] |
---|---|---|---|---|
Глицин | Gly, G | 1820 | Желатин | А. Браконно |
Лейцин | Leu, L | 1820 | Мышечные волокна | А. Браконно |
Тирозин | Tyr, Y | 1848 | Казеин | Ю. фон Либих |
Серин | Ser, S | 1865 | Шёлк | Э. Крамер |
Глутаминовая кислота | Glu, E | 1866 | Растительные белки | Г. Риттхаузен[de] |
Глутамин | Gln, Q | |||
Аспарагиновая кислота | Asp, D | 1868 | Конглутин, легумин (ростки спаржи) | Г. Риттхаузен[en] |
Аспарагин | Asn, N | 1806 | Сок спаржи | Л.-Н. Воклен и П. Ж. Робике |
Фенилаланин | Phe, F | 1881 | Ростки люпина | Э. Шульце, Й. Барбьери |
Аланин | Ala, A | 1888 | Фиброин шёлка | А. Штреккер, Т. Вейль |
Лизин | Lys, K | 1889 | Казеин | Э. Дрексель |
Аргинин | Arg, R | 1895 | Вещество рога | С. Гедин |
Гистидин | His, H | 1896 | Стурин, гистоны | А. Коссель[3], С. Гедин |
Цистеин | Cys, C | 1899 | Вещество рога | К. Мёрнер |
Валин | Val, V | 1901 | Казеин | Э. Фишер |
Пролин | Pro, P | 1901 | Казеин | Э. Фишер |
Гидроксипролин | Hyp, hP | 1902 | Желатин | Э. Фишер |
Триптофан | Trp, W | 1902 | Казеин | Ф. Хопкинс, Д. Кол |
Изолейцин | Ile, I | 1904 | Фибрин | Ф. Эрлих |
Метионин | Met, M | 1922 | Казеин | Д. Мёллер |
Треонин | Thr, T | 1925 | Белки овса | С. Шрайвер и другие |
Гидроксилизин | Hyl, hK | 1925 | Белки рыб | С. Шрайвер и другие |
Жирным шрифтом выделены незаменимые аминокислоты.
Физические свойства[править | править код]
По физическим свойствам аминокислоты резко отличаются от соответствующих кислот и оснований. Все они кристаллические вещества, лучше растворяются в воде, чем в органических растворителях, имеют достаточно высокие температуры плавления; многие из них имеют сладкий вкус. Эти свойства отчётливо указывают на солеобразный характер этих соединений. Особенности физических и химических свойств аминокислот обусловлены их строением — присутствием одновременно двух противоположных по свойствам функциональных групп: кислотной и основной.
Общие химические свойства[править | править код]
Все аминокислоты — амфотерные соединения, они могут проявлять как кислотные свойства, обусловленные наличием в их молекулах карбоксильной группы —COOH, так и основные свойства, обусловленные аминогруппой —NH2. Аминокислоты взаимодействуют с кислотами и щелочами:
NH2 —CH2 —COOH + HCl → HCl • NH2 —CH2 —COOH (Хлороводородная соль глицина)
NH2 —CH2 —COOH + NaOH → H2O + NH2 —CH2 —COONa (натриевая соль глицина)
Растворы аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами буферных растворов, то есть находятся в состоянии внутренних солей.
NH2 —CH2COOH N+H3 —CH2COO-
Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для карбоновых кислот и аминов.
Этерификация:
NH2 —CH2 —COOH + CH3OH → H2O + NH2 —CH2 —COOCH3 (метиловый эфир глицина)
Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков, нейлона, капрона.
Реакция образования пептидов:
HOOC —CH2 —NH —H + HOOC —CH2 —NH2→ HOOC —CH2 —NH —CO —CH2 —NH2 + H2O
Изоэлектрической точкой аминокислоты называют значение pH, при котором максимальная доля молекул аминокислоты обладает нулевым зарядом. При таком pH аминокислота наименее подвижна в электрическом поле, и данное свойство можно использовать для разделения аминокислот, а также белков и пептидов.
Цвиттер-ионом называют молекулу аминокислоты, в которой аминогруппа представлена в виде -NH3+, а карбоксигруппа — в виде -COO−. Такая молекула обладает значительным дипольным моментом при нулевом суммарном заряде. Именно из таких молекул построены кристаллы большинства аминокислот.
Некоторые аминокислоты имеют несколько аминогрупп и карбоксильных групп. Для этих аминокислот трудно говорить о каком-то конкретном цвиттер-ионе.
Получение[править | править код]
Большинство аминокислот можно получить в ходе гидролиза белков или как результат химических реакций:
CH3COOH + Cl2 + (катализатор) → CH2ClCOOH + HCl; CH2ClCOOH + 2NH3→ NH2 —CH2COOH + NH4Cl
Оптическая изомерия[править | править код]
Все входящие в состав живых организмов α-аминокислоты, кроме глицина, содержат асимметрический атом углерода (треонин и изолейцин содержат два асимметрических атома) и обладают оптической активностью. Почти все встречающиеся в природе α-аминокислоты имеют L-конфигурацию, и лишь L-аминокислоты включаются в состав белка, синтезируемых на рибосомах.
D-Аминокислоты в живых организмах[править | править код]
Аспарагиновые остатки в метаболически неактивных структурных белках претерпевают медленную самопроизвольную неферментативную рацемизацию: в белках дентина и эмали зубов L-аспартат переходит в D-форму со скоростью ~0,1 % в год[4], что может быть использовано для определения возраста млекопитающих. Рацемизация аспартата также отмечена при старении коллагена; предполагается, что такая рацемизация специфична для аспарагиновой кислоты и протекает за счёт образования сукцинимидного кольца при внутримолекулярном ацилировании атома азота пептидной связи свободной карбоксильной группой аспарагиновой кислоты[5].
С развитием следового аминокислотного анализа D-аминокислоты были обнаружены сначала в составе клеточных стенок некоторых бактерий (1966), а затем и в тканях высших организмов.[6] Так, D-аспартат и D-метионин предположительно являются нейромедиаторами у млекопитающих[7].
В состав некоторых пептидов входят D-аминокислоты, образующиеся при посттрансляционной модификации. Например, D-метионин и D-аланин входят в состав опиоидных гептапептидов кожи южноамериканских амфибий филломедуз (дерморфина, дермэнкефалина и делторфинов). Наличие D-аминокислот определяет высокую биологическую активность этих пептидов как анальгетиков.
Сходным образом образуются пептидные антибиотики бактериального происхождения, действующие против грамположительных бактерий — низин, субтилин и эпидермин.[8]
Гораздо чаще D-аминокислоты входят в состав пептидов и их производных, образующихся путём нерибосомного синтеза в клетках грибов и бактерий. Видимо, в этом случае исходным материалом для синтеза служат также L-аминокислоты, которые изомеризуются одной из субъединиц ферментного комплекса, осуществляющего синтез пептида.
Протеиногенные аминокислоты[править | править код]
Основная статья: Белки
В процессе биосинтеза белка в полипептидную цепь включаются 20 α-аминокислот, кодируемых генетическим кодом. Помимо этих аминокислот, называемых протеиногенными, или стандартными, в некоторых белках присутствуют специфические нестандартные аминокислоты, возникающие из стандартных в процессе посттрансляционных модификаций. В последнее время к протеиногенным аминокислотам иногда причисляют трансляционно включаемые селеноцистеин (Sec, U) и пирролизин (Pyl, O).[9][10] Это так называемые 21-я и 22-я аминокислоты.[11]
Вопрос, почему именно эти 20 аминокислот стали «избранными», остаётся нерешённым[12]. Решение этого вопроса смотрим в работе[13]. Не совсем ясно, чем эти аминокислоты оказались предпочтительнее других похожих. Например, ключевым промежуточным метаболитом пути биосинтеза треонина, изолейцина и метионина является α-аминокислота гомосерин. Очевидно, что гомосерин — очень древний метаболит, но для треонина, изолейцина и метионина существуют аминоацил-тРНК-синтетазы, тРНК, а для гомосерина — нет.
Структурные формулы 20 протеиногенных аминокислот обычно приводят в виде так называемой таблицы протеиногенных аминокислот:
Классификация[править | править код]
Аминокислота | 3-буквы[14] | 1-буква[14] | аминокислот | мнемоническое правило[15] | Полярность[16] | радикалу | Mr | Vw (Å3) | pI | шкала гидрофобности[17] | частота в белках (%)[18] |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Глицин | Gly | G | GGU, GGC, GGA, GGG | Glycine | Неполярные | Алифатические | 75,067 | 48 | 6,06 | −0,4 | 7,03 |
Аланин | Ala | A | GCU, GCC, GCA, GCG | Alanine | Неполярные | Алифатические | 89,094 | 67 | 6,01 | 1,8 | 8,76 |
Валин | Val | V | GUU, GUC, GUA, GUG | Valine | Неполярные | Алифатические | 117,148 | 105 | 6,00 | 4,2 | 6,73 |
Изолейцин | Ile | I | AUU, AUC, AUA | Isoleucine | Неполярные | Алифатические | 131,175 | 124 | 6,05 | 4,5 | 5,49 |
Лейцин | Leu | L | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG | Leucine | Неполярные | Алифатические | 131,175 | 124 | 6,01 | 3,8 | 9,68 |
Пролин | Pro | P | CCU, CCC, CCA, CCG | Proline | Неполярные | Гетероциклические | 115.132 | 90 | 6,30 | −1,6 | 5,02 |
Серин | Ser | S | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC | Serine | Полярные | Оксимоноаминокарбоновые | 105,093 | 73 | 5,68 | −0,8 | 7,14 |
Треонин | Thr | T | ACU, ACC, ACA, ACG | Threonine | Полярные | Оксимоноаминокарбоновые | 119,119 | 93 | 5,60 | −0,7 | 5,53 |
Цистеин | Cys | C | UGU, UGC | Cysteine | Полярные | Серосодержащие | 121,154 | 86 | 5,05 | 2,5 | 1,38 |
Метионин | Met | M | AUG | Methionine | Неполярные | Серосодержащие | 149,208 | 124 | 5,74 | 1,9 | 2,32 |
Аспарагиновая кислота | Asp | D | GAU, GAC | asparDic acid | Полярные заряженные отрицательно | заряженные отрицательно | 133,104 | 91 | 2,85 | −3,5 | 5,49 |
Аспарагин | Asn | N | AAU, AAC | asparagiNe | Полярные | Амиды | 132,119 | 96 | 5,41 | −3,5 | 3,93 |
Глутаминовая кислота | Glu | E | GAA, GAG | gluEtamic acid | Полярные заряженные отрицательно | заряженные отрицательно | 147,131 | 109 | 3,15 | −3,5 | 6,32 |
Глутамин | Gln | Q | CAA, CAG | Q-tamine | Полярные | Амиды | 146,146 | 114 | 5,65 | −3,5 | 3,9 |
Лизин | Lys | K | AAA, AAG | before L | Полярные | заряженные положительно | 146,189 | 135 | 9,60 | −3,9 | 5,19 |
Аргинин | Arg | R | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | aRginine | Полярные | заряженные положительно | 174.203 | 148 | 10,76 | −4,5 | 5,78 |
Гистидин | His | H | CAU, CAC | Histidine | Полярные заряженные положительно | Гетероциклические | 155,156 | 118 | 7,60 | −3,2 | 2,26 |
Фенилаланин | Phe | F | UUU, UUC | Fenylalanine | Неполярные | Ароматические | 165,192 | 135 | 5,49 | 2,8 | 3,87 |
Тирозин | Tyr | Y | UAU, UAC | tYrosine | Полярные | Ароматические | 181,191 | 141 | 5,64 | −1,3 | 2,91 |
Триптофан | Trp | W | UGG | tWo rings | Неполярные | Ароматические, Гетероциклические | 204,228 | 163 | 5,89 | −0,9 | 6,73 |
По радикалу[править | править код]
- Неполярные: глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин, пролин
- Полярные незаряженные (заряды скомпенсированы) при pH=7: серин, треонин, цистеин, метионин, аспарагин, глутамин
- Ароматические: фенилаланин, триптофан, тирозин
- Полярные заряженные отрицательно при pH=7: аспартат, глутамат
- Полярные заряженные положительно при pH=7: лизин, аргинин, гистидин[16]
По функциональным группам[править | править код]
- Алифатические
- Моноаминомонокарбоновые: глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин
- Оксимоноаминокарбоновые: серин, треонин
- Моноаминодикарбоновые: аспартат, глутамат, за счёт второй карбоксильной группы несут в растворе отрицательный заряд
- Амиды моноаминодикарбоновых: аспарагин, глутамин
- Диаминомонокарбоновые: лизин, аргинин, несут в растворе положительный заряд
- Серосодержащие: цистеин, метионин
- Ароматические: фенилаланин, тирозин, триптофан,
- Гетероциклические: триптофан, гистидин, пролин
- Иминокислоты: пролин
По классам аминоацил-тРНК-синтетаз[править | править код]
- Класс I: валин, изолейцин, лейцин, цистеин, метионин, глутамат, глутамин, аргинин, тирозин, триптофан
- Класс II: глицин, аланин, пролин, серин, треонин, аспартат, аспарагин, гистидин, фенилаланин
Для аминокислоты лизин существуют аминоацил-тРНК-синтетазы обоих классов.
По путям биосинтеза[править | править код]
Пути биосинтеза протеиногенных аминокислот разноплановы. Одна и та же аминокислота может образовываться разными путями. К тому же совершенно различные пути могут иметь очень похожие этапы. Тем не менее, имеют место и оправданы попытки классифицировать аминокислоты по путям их биосинтеза. Существует представление о следующих биосинтетических семействах аминокислот: аспартата, глутамата, серина, пирувата и пентоз. Не всегда конкретную аминокислоту можно однозначно отнести к определённому семейству; делаются поправки для конкретных организмов и учитывая преобладающий путь. По семействам аминокислоты обычно распределяют следующим образом:
- Семейство аспартата: аспартат, аспарагин, треонин, изолейцин, метионин, лизин.
- Семейство глутамата: глутамат, глутамин, аргинин, пролин.
- Семейство пирувата: аланин, валин, лейцин.
- Семейство серина: серин, цистеин, глицин.
- Семейство пентоз: гистидин, фенилаланин, тирозин, триптофан.
Фенилаланин, тирозин, триптофан иногда выделяют в семейство шикимата.
По способности организма синтезировать из предшественников[править | править код]
- Незаменимые
Для большинства животных и человека незаменимыми аминокислотами являются: валин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан. - Заменимые
Для большинства животных и человека заменимыми аминокислотами являются: глицин, аланин, пролин, серин, цистеин, аспартат, аспарагин, глутамат, глутамин, тирозин.
Классификация аминокислот на заменимые и незаменимые не лишена недостатков. К примеру, тирозин является заменимой аминокислотой только при условии достаточного поступления фенилаланина. Для больных фенилкетонурией тирозин становится незаменимой аминокислотой. Аргинин синтезируется в организме человека и считается заменимой аминокислотой, но в связи с некоторыми особенностями его метаболизма при определённых физиологических состояниях организма может быть приравнен к незаменимым. Гистидин также синтезируется в организме человека, но не всегда в достаточных количествах, потому должен поступать с пищей.
По характеру катаболизма у животных[править | править код]
Биодеградация аминокислот может идти разными путями.
По характеру продуктов катаболизма у животных протеиногенные аминокислоты делят на три группы:
- Глюкогенные — при распаде дают метаболиты, не повышающие уровень кетоновых тел, способные относительно легко становиться субстратом для глюконеогенеза: пируват, α-кетоглутарат, сукцинил-KoA, фумарат, оксалоацетат
- Кетогенные — распадаются до ацетил-KoA и ацетоацетил-KoA, повышающие уровень кетоновых тел в крови животных и человека и преобразующиеся в первую очередь в липиды
- Глюко-кетогенные — при распаде образуются метаболиты обоих типов
Аминокислоты:
- Глюкогенные: глицин, аланин, валин, пролин, серин, треонин, цистеин, метионин, аспартат, аспарагин, глутамат, глутамин, аргинин, гистидин.
- Кетогенные: лейцин, лизин.
- Глюко-кетогенные (смешанные): изолейцин, фенилаланин, тирозин, триптофан.
«Миллеровские» аминокислоты[править | править код]
«Миллеровские» аминокислоты — обобщенное название аминокислот, получающихся в условиях, близких к эксперименту Стенли Л. Миллера 1953 года. Установлено образование в виде рацемата множества различных аминокислот, в том числе: глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин, пролин, серин, треонин, аспартат, глутамат
Родственные соединения[править | править код]
В медицине ряд веществ, способных выполнять некоторые биологические функции аминокислот, также (хотя и не совсем верно) называют аминокислотами:
- Таурин
Применение[править | править код]
Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков, нейлона, капрона, энанта.[19]
Аминокислоты входят в состав спортивного питания и комбикорма. Аминокислоты применяются в пищевой промышленности в качестве вкусовых добавок, например, натриевая соль глутаминовой кислоты.[20]
См. также[править | править код]
- Аминокислотный фонд
- Триарангукарикалитин
- Кодон
- Пептидная связь
- Трансляция (биология)
- Незаменимые аминокислоты
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 Wagner I., Musso H. New Naturally Occurring Amino Acids (нем.) // Angewandte Chemie International Edition in English : magazin. — 1983. — November (Bd. 22, Nr. 11). — S. 816—828. — doi:10.1002/anie.198308161.
- ↑ Овчинников Ю. А. «Биоорганическая химия» М:Просвещение, 1987. — 815 с., стр. 25.
- ↑ Карпов В. Л. От чего зависит судьба гена (рус.) // Природа. — Наука, 2005. — № 3. — С. 34—43.
- ↑ Helfman, P M; J L Bada. Aspartic acid racemization in tooth enamel from living humans (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1975. — Vol. 72, no. 8. — P. 2891 —2894.
- ↑
CLOOS P; FLEDELIUS C. Collagen fragments in urine derived from bone resorption are highly racemized and isomerized: a biological clock of protein aging with clinical potential (1 февраля 2000). Дата обращения 5 сентября 2011. Архивировано 2 февраля 2012 года. - ↑ J. van Heijenoort. Formation of the glycan chains in the synthesis of bacterial peptidoglycan // Glycobiology. — 2001-3. — Т. 11, вып. 3. — С. 25R—36R. — ISSN 0959-6658.
- ↑ Herman Wolosker, Elena Dumin, Livia Balan, Veronika N. Foltyn. D-amino acids in the brain: D-serine in neurotransmission and neurodegeneration // The FEBS journal. — 2008-7. — Т. 275, вып. 14. — С. 3514—3526. — ISSN 1742-464X. — doi:10.1111/j.1742-4658.2008.06515.x.
- ↑ H. Brötz, M. Josten, I. Wiedemann, U. Schneider, F. Götz. Role of lipid-bound peptidoglycan precursors in the formation of pores by nisin, epidermin and other lantibiotics // Molecular Microbiology. — 1998-10. — Т. 30, вып. 2. — С. 317—327. — ISSN 0950-382X.
- ↑ Linda Johansson, Guro Gafvelin, Elias S.J. Arnér. Selenocysteine in proteins—properties and biotechnological use // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — General Subjects. — 2005-10. — Т. 1726, вып. 1. — С. 1—13. — ISSN 0304-4165. — doi:10.1016/j.bbagen.2005.05.010.
- ↑ Joseph A. Krzycki. The direct genetic encoding of pyrrolysine // Current Opinion in Microbiology. — 2005-12. — Т. 8, вып. 6. — С. 706—712. — ISSN 1369-5274. — doi:10.1016/j.mib.2005.10.009.
- ↑ Alexandre Ambrogelly, Sotiria Palioura, Dieter Söll. Natural expansion of the genetic code // Nature Chemical Biology. — 2007-1. — Т. 3, вып. 1. — С. 29—35. — ISSN 1552-4450. — doi:10.1038/nchembio847.
- ↑ Andrei S. Rodin, Eörs Szathmáry, Sergei N. Rodin. On origin of genetic code and tRNA before translation // Biology Direct. — 2011-02-22. — Т. 6. — С. 14. — ISSN 1745-6150. — doi:10.1186/1745-6150-6-14.
- ↑ Burtyka M.V. Биометрия: метрика молекулярного
углеродистого многообразия.CTAG biometry=https://biometry-burtyka.blogspot.com.
- ↑ 1 2 Cooper, Geoffrey M. The cell : a molecular approach. — 3rd ed. — Washington, D.C.: ASM Press, 2004. — xx, 713 pages с. — ISBN 0878932143, 9780878932146, 0878930760, 9780878930760.
- ↑ Р. Б. Соловьев, учитель биологии. Несколько мнемонических правил
- ↑ 1 2 Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Классификация аминокислот // Биологическая химия. — 3-е изд., перераб. и доп.. — М.: Медицина, 1998. — 704 с. — ISBN 5-225-02709-1.
- ↑ J. Kyte, R. F. Doolittle. A simple method for displaying the hydropathic character of a protein // Journal of Molecular Biology. — 1982-05-05. — Т. 157, вып. 1. — С. 105—132. — ISSN 0022-2836.
- ↑ Lukasz P. Kozlowski. Proteome-pI: proteome isoelectric point database // Nucleic Acids Research. — 2017-01-04. — Т. 45, вып. D1. — С. D1112—D1116. — ISSN 1362-4962. — doi:10.1093/nar/gkw978.
- ↑ Fumio Sanda, Takeshi Endo. Syntheses and functions of polymers based on amino acids (англ.) // Macromolecular Chemistry and Physics. — Vol. 200, iss. 12. — ISSN 1521-3935. — doi:10.1002/(sici)1521-3935(19991201)200:12%3C2651::aid-macp2651%3E3.0.co;2-p.
- ↑ Садовникова М. С., Беликов В. М. Пути применения аминокислот в промышленности. //Успехи химии. 1978. Т. 47. Вып. 2. С. 357―383.
Литература[править | править код]
- Эксперименты Миллера-Юри и обсуждения:
- Miller S. L. Production of amino acids under possible primitive earth conditions. Science, v. 117, May 15, 1953
- Miller S. L. and H. C. Urey. Organic compound synthesis on the primitive earth. Science, v. 130, July 31, 1959
- Miller Stanley L. and Leslie E. Orgel. The origins of life on the earth. Englewood Cliffs, NJ, Prentice-Hall, 1974.
- Общая биология. Учебник для 9 — 10 классов средней школы. Под ред. Ю. И. Полянского. Изд. 17-е, перераб. — М.: Просвещение, 1987. — 288с.
- Аминокислоты, пептиды, белки. Под ред. Ю. В. Митина
Ссылки[править | править код]
- Аминокислоты // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Аминокислоты в химии
- Н. С. Энтелис Аминоацил-тРНК-синтетазы: два класса ферментов // Соросовский образовательный журнал, 1998, № 9, с. 14-21
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных ссылок
|