اسید آمینه: واحد سازندهٔ حیات
اسید آمینه چیست و از چه ساخته شده است؟
تصور کنید پروتئین یک ساختمان بسیار بزرگ و پیچیده است. اسیدهای آمینه آجرهای این ساختمان هستند. هر اسید آمینه یک مولکول کوچک است که از اتمهای مشخصی ساخته شده. ساختار اصلی همهٔ اسیدهای آمینه مشابه است: یک اتم کربن مرکزی که به چهار گروه مختلف متصل است.
این چهار اتصال عبارتند از: یک گروه آمینه 2 (قلیایی)، یک گروه کربوکسیل 3 (اسیدی)، یک اتم هیدروژن و یک زنجیره یا گروه جانبی (R). این گروه جانبی است که ویژگی منحصربهفرد هر اسید آمینه را تعیین میکند. برخی گروههای جانبی آبگریز4 هستند، برخی آبدوست5، برخی بار الکتریکی مثبت دارند و برخی منفی. این تفاوتها در نهایت شکل و عملکرد پروتئین ساخته شده را تعیین میکنند.
| بخش مولکول | وظیفه و ویژگی | مثال در والین6 |
|---|---|---|
| گروه آمینه (H2N-) | قسمت قلیایی مولکول. نقطه اتصال برای تشکیل پیوند با اسید آمینه بعدی. | در همه اسیدهای آمینه یکسان است. |
| گروه کربوکسیل (-COOH) | قسمت اسیدی مولکول. نقطه اتصال دیگر برای ساخت زنجیره. | در همه اسیدهای آمینه یکسان است. |
| گروه جانبی (R) | هویتدهنده. خواص شیمیایی (آبدوستی، بار و...) را مشخص میکند. | یک زنجیره کربنی شاخهدار. والین را آبگریز میکند. |
چگونه اسیدهای آمینه پروتئین میسازند؟
اسیدهای آمینه به تنهایی کارایی چندانی ندارند. قدرت آنها وقتی آشکار میشود که به هم متصل شوند. این اتصال از طریق یک واکنش شیمیایی کم آبی بدن synthesis7 (سنتز آبزدایی) اتفاق میافتد. در این واکنش، گروه آمینه یک اسید آمینه با گروه کربوکسیل اسید آمینه دیگر پیوند میخورد و یک مولکول آب آزاد میشود. پیوند قوی تشکیل شده را پیوند پپتیدی8 مینامند.
وقتی دو اسید آمینه به هم متصل میشوند، یک دیپپتید9 ساخته میشود. با اضافه شدن اسیدهای آمینه بیشتر، زنجیره بلندتر میشود و به ترتیب تریپپتید10، الیگوپپتید11 و در نهایت یک پلیپپتید12 یا پروتئین کامل تشکیل میشود. برای مثال، پروتئین انسولین از ۵۱ اسید آمینه ساخته شده است، در حالی که پروتئین عظیم تیتین در عضلات از بیش از 30,000 اسید آمینه تشکیل یافته است!
طبقهبندی اسیدهای آمینه: ضروری و غیرضروری
حدود 20 نوع اسید آمینه استاندارد وجود دارد که پروتئینهای بدن را میسازند. بدن انسان میتواند برخی از این اسیدهای آمینه را از ابتدا یا از طریق تبدیل سایر اسیدهای آمینه بسازد. اما 9 اسید آمینه وجود دارد که بدن قادر به ساخت آنها نیست و باید از طریق رژیم غذایی دریافت شوند. به این اسیدهای آمینه ضروری میگویند.
| اسیدهای آمینه ضروری (9 مورد) | اسیدهای آمینه غیرضروری (11 مورد) | وضعیت |
|---|---|---|
| هیستیدین15، ایزولوسین16، لوسین17، لیسین18 | آلانین19، آرژینین20، آسپاراژین21، اسید آسپارتیک22 |
بدن میسازد
|
| متیونین23، فنیلآلانین24، ترئونین25 | سیستئین26، اسید گلوتامیک27، گلوتامین28، گلیسین29 | |
| تریپتوفان30، والین6 | پرولین31، سرین32، تیروزین33 | |
|
* برخی اسیدهای آمینه مانند آرژینین، در شرایط خاص (مانند رشد کودکان یا بیماری) نیمهضروری محسوب میشوند، یعنی بدن به میزان کافی نمیسازد و باید از غذا دریافت شود.
|
||
از کجا تامین کنیم؟ منابع غذایی اسیدهای آمینه
برای اطمینان از دریافت تمام اسیدهای آمینه ضروری، باید به کیفیت پروتئین در رژیم غذایی توجه کنیم. پروتئینهای حیوانی مانند گوشت قرمز، مرغ، ماهی، تخممرغ و لبنیات، پروتئین کامل34 محسوب میشوند زیرا حاوی تمام ۹ اسید آمینه ضروری به نسبتهای مناسب هستند. اما این به معنای نادیده گرفتن منابع گیاهی نیست. با ترکیب هوشمندانهٔ منابع گیاهی (مانند حبوبات با غلات) میتوان یک پروتئین کامل به دست آورد. مثلاً عدس با برنج یا نان گندم کامل با لوبیا.
| منبع غذایی | نوع پروتئین | اسید آمینه محدودکننده35 رایج | مثال عملی برای تکمیل |
|---|---|---|---|
| سینه مرغ، ماهی قزلآلا، تخممرغ |
کامل
|
ندارد | به تنهایی کافی است. |
| لوبیا، عدس، نخود |
ناقص
|
متیونین23 | خوراک لوبیا با برنج |
| برنج، گندم، جو |
ناقص
|
لیسین18 | نان با پنیر (لبنیات) یا حبوبات |
| کینوآ، گندم سیاه، سویا |
کامل (گیاهی)
|
ندارد | منبع عالی برای گیاهخواران. |
نقش اسیدهای آمینه در بدن: فراتر از ساختن ماهیچه
گرچه نقش اسیدهای آمینه در ساخت و ترمیم بافت عضلانی بسیار مشهور است، اما وظایف آنها بسیار گستردهتر است:
۱. ساخت آنزیمها:36 تمام آنزیمها که کاتالیزور37 واکنشهای شیمیایی بدن هستند، پروتئین محسوب میشوند. بدون اسید آمینه، هضم غذا، تولید انرژی و ساخت مولکولهای جدید متوقف میشود.
۲. ساخت هورمونها:38 برخی هورمونهای مهم مانند انسولین (تنظیم قند خون) و هورمون رشد، در واقع پروتئین هستند.
۳. انتقال مواد: پروتئینهای حامل در خون، موادی مانند اکسیژن (هموگلوبین39) و چربیها را جابهجا میکنند.
۴. عملکرد ایمنی: پادتنها40 یا آنتیبادیها که سربازان سیستم ایمنی هستند، پروتئینهایی با ساختار خاص هستند که برای مقابله با عوامل بیماریزا ساخته میشوند.
۵. تامین انرژی: در مواقع ضروری، بدن میتواند از اسیدهای آمینه به عنوان منبع سوخت استفاده کند. هر گرم پروتئین حدود 4 کیلوکالری انرژی تولید میکند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 اسید آمینه (Amino Acid)
2 آمینه (Amino group, -NH2)
3 کربوکسیل (Carboxyl group, -COOH)
4 آبگریز (Hydrophobic)
5 آبدوست (Hydrophilic)
6 والین (Valine, Val)
7 سنتز آبزدایی (Dehydration Synthesis)
8 پیوند پپتیدی (Peptide Bond)
9 دیپپتید (Dipeptide)
10 تریپپتید (Tripeptide)
11 الیگوپپتید (Oligopeptide)
12 پلیپپتید (Polypeptide)
13 دیانای (DNA, Deoxyribonucleic Acid)
14 ریبوزوم (Ribosome)
15 هیستیدین (Histidine, His)
16 ایزولوسین (Isoleucine, Ile)
17 لوسین (Leucine, Leu)
18 لیسین (Lysine, Lys)
19 آلانین (Alanine, Ala)
20 آرژینین (Arginine, Arg)
21 آسپاراژین (Asparagine, Asn)
22 اسید آسپارتیک (Aspartic Acid, Asp)
23 متیونین (Methionine, Met)
24 فنیلآلانین (Phenylalanine, Phe)
25 ترئونین (Threonine, Thr)
26 سیستئین (Cysteine, Cys)
27 اسید گلوتامیک (Glutamic Acid, Glu)
28 گلوتامین (Glutamine, Gln)
29 گلیسین (Glycine, Gly)
30 تریپتوفان (Tryptophan, Trp)
31 پرولین (Proline, Pro)
32 سرین (Serine, Ser)
33 تیروزین (Tyrosine, Tyr)
34 پروتئین کامل (Complete Protein)
35 اسید آمینه محدودکننده (Limiting Amino Acid): اسید آمینهای که در یک منبع پروتئینی کمتر از نیاز بدن وجود دارد و سنتز پروتئین را محدود میکند.
36 آنزیم (Enzyme)
37 کاتالیزور (Catalyst)
38 هورمون (Hormone)
39 هموگلوبین (Hemoglobin)
40 پادتن یا آنتیبادی (Antibody)
