Podział aminokwasów

W białkach zwierzęcych obecnych jest 20 aminokwasów, z czego 18 występuje w ustroju człowieka. Różnią się one między sobą budową i długością łańcucha bocznego, co przekłada się na ich odmienne właściwości chemiczne, fizyczne oraz biologiczne oraz determinuje miejsce ich rozkładu w organizmie (w wątrobie lub mięśniach szkieletowych).

 

Systematyka aminokwasów w różnych publikacjach jest odmienna. W tym opracowaniu skupimy się na podziale aminokwasów pod kątem budowy chemicznej, wartości biologicznej oraz przemian metabolicznych. Zwrócimy także uwagę na aminokwasy niebiałkowe.

 

Budowa chemiczna

 

W kontekście budowy chemicznej aminokwasów wyróżnia się:

  • aminokwasy z alifatycznymi łańcuchami bocznymi

  • aminokwasy z łańcuchem bocznym zawierającym grupy hydroksylowe

  • aminokwasy z łańcuchem bocznym zawierającym atomy siarki

  • aminokwasy z łańcuchem bocznym zawierającym grupy kwaśne lub ich amidy

  • aminokwasy z łańcuchem bocznym zawierającym grupy zasadowe

  • aminokwasy zawierające pierścień aromatyczny

  • iminokwasy

Tabela 1. Nazwy i chemiczne rodzaje aminokwasów występujących w organizmie człowieka

Źródło: Gawęcki, J., & Berger, S. (2012). Wydawnictwo Naukowe PWN.

Źródło grafik wzorów strukturalnych: Wikipedia

Wartość biologiczna

 

Rodzaj aminokwasów obecnych w białku, ich sekwencja oraz przestrzenne ułożenie wpływają także na budowę oraz biologiczne funkcje białka. Aminokwasy, ze względu na rolę, jaką odgrywają w żywieniu człowieka dzieli się na trzy grupy: aminokwasy endogenne, egzogenne oraz warunkowo niezbędne (względnie egzogenne) (Tabela 2). Klasyfikacja aminokwasów na te trzy grupy w różnych źródłach jest odmienna. Generalnie nie ma większych kontrowersji dotyczących składu aminokwasów egzogennych. Dyskusja dotyczy wątpliwości, które aminokwasy można zaliczyć do grupy względnie egzogennych. Systematyka zaprezentowana poniżej pochodzi z „Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu” Jana Gawęckiego.

 

Tabela 2. Żywieniowa klasyfikacja aminokwasów niezbędnych do syntezy białek ustrojowych

Aminokwasy_podział.png

Źródło: Gawęcki, J., & Berger, S. (2012). . Wydawnictwo Naukowe PWN.

  • Aminokwasy egzogenne (niezbędne)

    • aminokwasy te nie mogą być syntetyzowane przez organizm i muszą być dostarczane wraz z pokarmem

  • Aminokwasy warunkowo niezbędne

    • mogą powstawać w organizmie z aminokwasów egzogennych, jednak w wyjątkowych sytuacjach, np. podczas choroby lub szybkiego wzrostu, ich synteza może być niewystarczająca

  • Aminokwasy endogenne (nie niezbędne)

    • są syntetyzowane przez organizm w wystarczających ilościach

Tabela 3. Charakterystyka aminokwasów

* Niezbędne w momencie, gdy ilości, w jakich są wytwarzane z prekursorów podanych w nawiasach, są niewystarczające (niektórzy autorzy zaliczają je do aminokwasów względnie egzogennych)

Źródło: Opracowanie własne na podstawie: Ciborowska, H., Rudnicka, A., Ciborowski, A., & Wydawnictwo Lekarskie PZWL. (2019). . Wydawnictwo Lekarskie PZWL.

Przemiany metaboliczne

 

Aminokwasy, pod względem przemian, jakim ulegają w ustroju dzielone są na dwie grupy: aminokwasy glikogenne (cukrotwórcze) oraz ketogenne (ketotwórcze).

 

  • Aminokwasy glikogenne w wyniku szeregu przemian przechodzą w cukry

    • zaliczane są do nich: alanina, kwas glutaminowy, seryna, glicyna, kwas asparaginowy, histydyna, prolina

 

  • Aminokwasy ketogenne przekształcane są w ciała ketonowe

    • zaliczane są do nich leucyna, izoleucyna, walina, tyrozyna, fenyloalanina

 

Aminokwasy niebiałkowe

 

W organizmie, obok wyżej wymienionych aminokwasów, obecne są także inne związki, które nie występują w białkach – aminokwasy niebiałkowe, pełniące rozmaite funkcje biologiczne. Znajdują się one w peptydach lub w stanie wolnym. Mogą pełnić rolę metabolitów pośrednich w procesach metabolicznych lub w przemianach aminokwasów białkowych. Do aminokwasów niebiałkowych są zaliczane między innymi: ornityna, cytrulina, homoseryna, homocysteina, hydroksyprolina, tauryna, L-DOPA czy GABA. Przykładowo, ornityna oraz cytrulina nie występują w białkach, jednak są istotnymi związkami pośrednimi w syntezie mocznika. Tauryna wraz z kwasami żółciowymi występuje w żółci, jest ważna dla rozwoju systemu nerwowego niemowląt (znajduje się w mleku kobiecym, w krowim jest jej brak).