Looduslike ainete tohutul hulgal on aminohapetel eriline koht. Seda seletatakse nende erakordse tähtsusega nii bioloogias kui ka orgaanilises keemias. Fakt on see, et lihtsate ja keerukate valkude molekulid koosnevad aminohapetest, mis on eranditult kõigi eluvormide aluseks Maal. Just sel põhjusel pöörab teadus tõsist tähelepanu selliste küsimuste uurimisele nagu aminohapete struktuur, omadused, tootmine ja kasutamine. Nendel ühenditel on suur tähtsus ka meditsiinis, kus neid kasutatakse ravimpreparaatidena. Inimestele, kes suhtuvad tõsiselt oma tervisesse ja juhivad aktiivset eluviisi, on valgumonomeerid üks toiduvorme (nn sporditoitumine). Mõnda nende tüüpidest kasutatakse orgaanilise sünteesi keemias lähteainena sünteetiliste kiudude – enanti ja kaproni – tootmisel. Nagu näete, on aminokarboksüülhapetel nii looduses kui ka inimühiskonna elus väga oluline roll, seega tutvume nendega lähem alt.
Struktuuri omadusedaminohapped
Selle klassi ühendid kuuluvad amfoteersete orgaaniliste ainete hulka, st sisaldavad kahte funktsionaalset rühma ja seetõttu on neil kaks omadust. Eelkõige sisaldavad molekulid süsivesinikradikaale, mis on kombineeritud NH2 aminorühmade ja COOH-karboksüülrühmadega. Keemilistes reaktsioonides teiste ainetega toimivad aminohapped kas aluste või hapetena. Selliste ühendite isomeeria avaldub kas süsiniku skeleti ruumilise konfiguratsiooni või aminorühma asukoha muutumise tõttu ning aminohapete klassifikatsioon määratakse süsivesinikradikaali struktuuriliste tunnuste ja omaduste alusel. See võib olla sirge või hargnenud ahela kujul ning sisaldada ka tsüklilisi struktuure.
Aminokarboksüülhapete optiline aktiivsus
Kõik taimede, loomade ja inimeste organismides esinevad polüpeptiidide monomeerid ja nende 20 liiki kuuluvad L-aminohapete hulka. Enamik neist sisaldab asümmeetrilist süsinikuaatomit, mis pöörab polariseeritud valguskiire vasakule. Kahel monomeeril, isoleutsiinil ja treoniinil, on kaks sellist süsinikuaatomit ja aminoäädikhappel (glütsiinil) pole ühtegi. Aminohapete klassifitseerimist nende optilise aktiivsuse järgi kasutatakse laialdaselt biokeemias ja molekulaarbioloogias valkude biosünteesi translatsiooniprotsessi uurimisel. Huvitav on see, et aminohapete D-vormid ei kuulu kunagi valkude polüpeptiidahelatesse, vaid esinevad bakterite membraanides ja aktinomütseedi seente ainevahetusproduktides.tegelikult leidub neid looduslikes antibiootikumides, näiteks gramitsidiinis. Biokeemias on lai alt tuntud D-vormi ruumilise struktuuriga ained, nagu tsitrulliin, homoseriin, ornitiin, mis mängivad olulist rolli rakkude ainevahetusreaktsioonides.
Mis on tswitterionid?
Tuletame veel kord meelde, et valgu monomeerid sisaldavad amiinide ja karboksüülhapete funktsionaalrühmi. Osakesed -NH2 ja COOH interakteeruvad üksteisega molekulis, mis põhjustab sisemise soola, mida nimetatakse bipolaarseks iooniks (tsvitterioon), ilmumiseni. See aminohapete sisemine struktuur selgitab nende suurt võimet suhelda polaarsete lahustitega, näiteks veega. Laetud osakeste olemasolu lahustes määrab nende elektrijuhtivuse.
Mis on α-aminohapped
Kui aminorühm asub molekulis karboksüüli asukohast lähtudes esimese süsinikuaatomi juures, klassifitseeritakse see aminohape α-aminohappeks. Need on klassifikatsioonis juhtival kohal, sest just nendest monomeeridest koosnevad kõik bioloogiliselt aktiivsed valgumolekulid, näiteks ensüümid, hemoglobiin, aktiin, kollageen jne. Selle klassi aminohapete struktuuri võib arvestada. glütsiini näitel, mida kasutatakse laialdaselt neuroloogilises praktikas rahustina depressiooni ja neurasteenia kergete vormide ravis.
Selle aminohappe rahvusvaheline nimetus on α-aminoäädikhape, seeon optilise L-kujulise ja proteinogeenne, st osaleb translatsiooniprotsessis ja on osa valgu makromolekulidest.
Valkude ja nende monomeeride roll ainevahetuses
Imetajate, sealhulgas inimeste organismi normaalset talitlust on võimatu ette kujutada ilma valgu molekulidest koosnevate hormoonideta. Nende koostist moodustavate aminohapete keemiline struktuur kinnitab nende kuulumist α-vormidesse. Näiteks trijodotüroniini ja türoksiini toodab kilpnääre. Nad reguleerivad ainevahetust ja sünteesitakse selle rakkudes α-aminohappest türosiinist. Lihtsates ja keerukates valkudes on nii 20 aluselist monomeeri kui ka nende derivaate. Karboksüglutamiinhape sisaldub protrombiinis, mis reguleerib vere hüübimist, metüüllüsiini leidub müosiinis (lihasvalgus) ja selenotsüsteiini peroksidaasi ensüümis.
Valkude ja nende monomeeride toiteväärtus
Arvestades aminohapete struktuuri ja nende klassifikatsiooni, peatume gradatsioonil, mis põhineb valgu monomeeride võimel või võimatusel rakkudes sünteesida. Alaniin, proliin, türosiin ja teised ühendid tekivad plastilistes ainevahetusreaktsioonides, samas kui trüptofaan ja veel seitse aminohapet peaksid meie kehasse sattuma ainult toiduga.
Üks õige ja tasakaalustatud toitumise näitajaid on valgulise toidu tarbimise tase. See peaks moodustama vähem alt veerandi kogu kehasse sisenenud toidukogusest päevas. Erition oluline, et valgud sisaldaksid valiini, isoleutsiini ja teisi asendamatuid aminohappeid. Sel juhul nimetatakse valke täielikuks. Need sisenevad inimkehasse taimse või seeni sisaldava toidu kaudu.
Olulisi valgumonomeere ei saa imetajarakkudes sünteesida. Kui arvestada asendamatute aminohapete molekulide struktuuri, saame veenduda, et need kuuluvad erinevatesse klassidesse. Niisiis kuuluvad valiin ja leutsiin alifaatsete ainete hulka, trüptofaan kuulub aromaatsete aminohapete hulka ja treoniin hüdroksüaminohapete hulka.
