בתחום הרפואי, אבני הבניין הקטנות ביותר של חלבונים נקראות חומצות אמינו. לכן חומצות האמינו נחוצות בהחלט לבניית חלבונים (שם נרדף: חלבונים). יתר על כן, יש צורך בחומצות אמינו לסינתזה של אנזימים וליצירת חומרי מסנג'ר מסוימים.
מבחינה כימית, חומצות אמיניות הן קבוצה של תרכובות המאופיינות בכך שלכל אחת מהן יש לפחות קבוצת אמינו אחת (-NH2) וקבוצת קרבוקסיל אחת (COOH) במבנה שלהן. ישנם כ -400 חומצות אמינו ידועות בעולם המופיעות באופן טבעי. האורגניזם האנושי זקוק לכ -20 חומצות אמינו לצורך התהליכים השונים והמבנה בגוף.
אלה נקראים לכן חומצות אמינו חלבוניות. לרוב הכוונה לחומצות אמינו חלבוניות כאשר אנו מדברים על חומצות אמינו באופן כללי. ל -20 חומצות האמינו החלבוניות יש לפחות שני אטומי פחמן (C).
חומצות האמינו מחולקות למחלקות לפי אטום הפחמן אליו מחוברת קבוצת האמינו. במקרה של חומצות אמינו המכילות כמה קבוצות אמיניות, חברות בכיתה נקבעת על ידי אטום הפחמן שקבוצת האמינו שלו קרובה ביותר לקבוצת הקרבוקסיל. בעקבות סיווג זה, נבדלות שלוש קבוצות של חומצות אמינו: חומצות אלפא-אמיניות: קבוצת האמינו נמצאת כאן על אטום הפחמן השני.
דוגמה פשוטה ונציגה חשובה של חומצות אלפא-אמינו היא גליצין, חומצת אמינו עם מבנה פשוט מאוד. כל חומצות האמינו החלבוניות מוקצות לחומצות האלפא-אמיניות. זה אומר שכל בני האדם חלבונים עשויים מחומצות אלפא-אמיניות.
חומצות בטא-אמיניות: בחומצות בטא-אמיניות, קבוצת האמינו ממוקמת על אטום הפחמן השלישי. חומצות גמא-אמיניות: חומצות הגמא-אמינו מוגדרות על ידי העובדה שקבוצת האמינו ממוקמת באטום הפחמן הרביעי. מבחינה כימית, חומצות גמא-אמינו שונות במידה ניכרת מחומצות אמינו חלבוניות.
חומצות הגמא-אמינו אינן משמשות את גוף האדם לבניית חלבונים, ולכן חומצות הגמא-אמינו אינן חומצות אמינו חלבוניות. עם זאת, כמה חומצות אמינו ממעמד זה מצויות בבני אדם. לדוגמא, חומצה גמא-אמינו-בוטירית (GABA) היא חומר שליח ב מוֹחַ.
- חומצות אלפא-אמיניות: קבוצת האמינו נמצאת כאן על אטום הפחמן השני. דוגמה פשוטה ונציגה חשובה של חומצות אלפא-אמינו היא גליצין, חומצת אמינו עם מבנה פשוט מאוד. כל חומצות האמינו החלבוניות מוקצות לחומצות האלפא-אמיניות.
המשמעות היא שכל החלבונים האנושיים עשויים מחומצות אלפא-אמינו. - חומצות בטא-אמיניות: בחומצות בטא-אמיניות, קבוצת האמינו ממוקמת על אטום הפחמן השלישי. - חומצות גמא-אמיניות: חומצות הגמא-אמינו מוגדרות על ידי העובדה שקבוצת האמינו מחוברת לאטום הפחמן הרביעי.
מבחינה כימית, חומצות גמא-אמינו שונות במידה ניכרת מחומצות אמינו חלבוניות. חומצות הגמא-אמינו אינן משמשות את גוף האדם לבניית חלבונים, ולכן חומצות הגמא-אמינו אינן חומצות אמינו חלבוניות. עם זאת, כמה חומצות אמינו ממעמד זה מצויות בבני אדם.
לדוגמא, חומצה גמא-אמינו-בוטירית (GABA) היא חומר שליח ב מוֹחַ. אם נסתכל על המבנה המולקולרי של חומצות האמינו מכל שלוש הכיתות, נמצא מבנה דומה מאוד. עם זאת, בשל הבדלים מסוימים במבנה, הם נבדלים בהתנהגותם בסביבות חומציות ובסיסיות.
ההתנהגות בהתאמה נקבעת על ידי מבנה שרשראות הצד של חומצות האמינו. חומצות האמינו ממעמד אחד נבדלות זו מזו במבנה שרשראות הצד שלהן. חומצות האמינו הדרושות לאורגניזם האנושי כדי לבנות חלבונים, כלומר
שהם חלבוניים, יכולים להיות מסונתזים רק חלקית על ידי הגוף עצמו (כלומר מורכב מחומרי גלם). חומצות האמינו שהגוף אינו יכול לסנתז בעצמן נקראות חומצות אמינו חיוניות. צריך לספק להם אוכל.
חומצות האמינו הבאות חיוניות לבני אדם בוגרים: אוצין, איזולאוצין, מתיונין, תראונין, ואלין, ליזין, פנילאלנין וטריפטופן. ציסטאין הוא מקרה מיוחד, מכיוון שהוא באמת יכול להיות מסונתז על ידי הגוף עצמו, אך מכיוון שהוא מקור חיוני לגופרית, יש לקחת אותו בכל מקרה. היסטידין וארגינין עדיין חיוניים לאורגניזם האנושי הבוגר (כלומר תינוקות).
מסוים אנזימים נדרשים לייצור חלבונים מחומצות האמינו. אלה אנזימים מניחים את חומצות האמינו בשרשראות אחת אחרי השנייה. רצף חומצות האמינו השונות שונה עבור כל חלבון וקובע את תפקודו ואת יישום החלבון המוגמר. סדר הרכבת חומצות האמינו נקבע על ידי ה- DNA.
