2.2. Распространение в природе. Биологическая роль
-Аминокислоты являются составными частями белков и участвуют в важнейших биологических процессах (табл. 3). Для синтеза белков и других биохимических реакций организм использует исключительно аминокислоты, а не белки, поступающие с пищей.
Таблица 3
Биологические функции протеиногенных аминокислот
Название аминокислоты |
Участие в биологических процессах |
Аланин (α- аминопропионовая кислота) |
Играет большую роль в обмене азотистых соединений. Исходное соединение в синтезе каучуков, каратиноидов, углеводов, липидов и др. |
Аргинин (α-амино-δ-гуанидинвалериановая кислота) |
Участвует в синтезе мочевины ( орнитиновый цикл ) и других процессах азотистого обмена. |
Аспарагин |
Путем образования аспаргина из аспаргиновой кислоты в организме связывается токсический аммиак. Принимает участие в реакция переаминирования. |
Аспарагиновая кислота (аминоянтарная кислота) |
Участвует в реакциях переаминирования. Играет важную роль в обмене азотсодержащих веществ. Участвует в образование мочевины, пиримидиновых оснований. |
Валин (α-аминовалериановая кислота) |
Служит одним из исходных веществ при биосинтезе пантотеновой кислоты (витамин В3 ) и пеницилина. |
Гистидин (α-амино-β-имидазолил-пропионовая кислота) |
Исходное вещество при биосинтезе гистамина и биологически активных пептидов мышц – карнозина и анзерина. |
Глицин (аминоуксусная кислота) |
Нейроактивная аминокислота; участвует в синтезе глутатиона, порфирина, креатина гликолевой и гиппуровой кислот, пуриновых оснований. |
Глутамин |
Играет важную роль в азотистом обмене. Путем образования глутамина из глутаминовой кислоты в организме растений и многих животных обезвреживается токсический аммиак. Участвует в биосинтезе пуриновых оснований. |
Глутаминовая кислота (α-аминоглутаровая кислота) |
Играет важную роль в азотистом обмене ( перенос аминогрупп, связывание токсического для организма аммиака ). |
Изолейцин (α-амино-β-метилвалериановая кислота) |
Участвует в энергетическом обмене. При брожении может служить источником сивушных масел.. |
Окончание табл. 3
Название аминокислоты |
Участие в биологических процессах |
Лейцин (α-аминоизокапроновая кислота) |
Более всех аминокислот влияет на образование новых белков. При брожении может служить источником сивушных масел. |
Лизин |
Необходим для роста, восстановления тканей, производства антител, гормонов, ферментов, альбуминов. Обеспечивает усвоение кальция из крови и транспорт его в костную ткань |
Метионин (α-амино-γ-метилтиомасляная кислота) |
Служит в организме донором метильных групп при биосинтезе холина, адреналина и многих других биологически важных веществ, а также источником серы при биосинтезе цистеина. |
Пролин (пирролидин-2-кардоноваякислота |
Является предшественником гидроксипролина, который входит в состав белков коллагена и эластина. |
Серин (α-амино-β-оксипропионовая кислота) |
Играет важную роль в проявление каталитической активности многих расщепляющих белки ферментов. Входит в состав некоторых сложных липидов. |
Тирозин (α-амино-парагидроксифенил- пропионовая кислота) |
В организме человека и животных – исходное вещество для синтеза гормонов щитовидной железы, адреналина и др. |
Треонин (α-амино-β-оксимасляная кислота) |
Незаменимая аминокислота, потребность в которой особенно высока у растущего организма. |
Триптофан |
Используется клетками млекопитающих для синтеза никотиновой кислоты ( витамин PP ) и серотонина, насекомыми – пигмента глаз. При гнилостных процессах в кишечнике из триптофана образуются скатол и индол. |
Фенилаланин (α-амино-β-фенилпропионовая кислота) |
Является предшественником тирозина. |
Цистеин (α-амино-β-тиопропионовая кислота) |
Цистеин важен для проявления биологической активности многих ферментов, белковых гормонов. В организме легко превращается в цистин. |
В некоторых белках имеются нестандартные модифицированные аминокислоты производные одной из 20 основных протеиногенных аминокислот. Например, в молекуле коллагена (фибриллярного белка межклеточного матрикса) присутствуют гидроксилпроизводные лизина и пролина 5-гидроксилизин и 4-гидроксипролин. Остальные непротеиногенные аминокислоты не участвуют в построении белков; они находятся в клетке либо в свободном виде (как продукты обмена), либо входят в состав других небелковых соединений. Например, аминокислоты орнитин и цитруллин являются промежуточными продуктами в образовании протеиногенной аминокислоты аргинина и участвуют в цикле синтеза мочевины; γ-аминомасляная кислота тоже находится в свободном виде и играет роль медиатора в передаче нервных импульсов; β-аланин входит в состав витамина В5 пантотеновой кислоты, а также кофермента А (КоА), который принимает участие в окислительных биохимических реакциях и биосинтезе белков. Непротеиногенные аминокислоты содержащиеся в одном организме могут быть токсичны для организма другого вида, т. е. ведут себя как обычные чужеродные вещества. Например, канаванин, дьенколевая кислота и β-цианоаланин, выделенные из растений, ядовиты для человека.
В животных организмах встречается свыше 170 различных аминокислот. В белках из них присутствует только 26. Растения и бактерии синтезируют все необходимые им аминокислоты сами. Животные для роста и нормального функционирования организма должны получать незаменимые аминокислоты с пищей в готовом виде, так как скорость их биосинтеза отстает от скорости расхода.
Протеиногенные аминокислоты, входящие в состав белков, могут находится в живой клетке в свободном состоянии, образуя пул свободных аминокислот. В растениях обнаружено свыше 250 непротеиногенных аминокислот, которые содержатся в свободном состоянии или в составе коротких растительных пептидов (табл. 4).
Таблица 4
Некоторые непротеиногенные аминокислоты растений
Название |
Формула |
Растения |
β-Аланин |
|
Яблоки, кофермент А |
Карбоксифенилаланин |
|
Ирисы, резеда |
Дииодтирозин |
|
Морские водоросли |
Пипеколиновая кислота |
|
бобовые |
Азетидиниловая кислота |
|
Ландыш, лилейные, агавы |
Канаванин |
|
бобовые |
Непротеиногенные аминокислоты в растениях выполняют следующие функции:
участвуют в синтезе протеиногенных кислот;
являются запасной формой азота и серы; накапливаются в семенах.
выполняют транспортную функцию азота в проводящих тканях растений;
выполняют защитную функцию – обезвреживают NH3, способствуют накапливанию «стрессового» фитогормона этилена в неблагоприятных условиях.