چه رابطه ای بین اسیدهای آمینه و پروتئین وجود دارد؟

اسیدهای آمینه و پروتئین ها یک رابطه جدایی ناپذیر دارند. اسیدهای آمینه به طور سنتی به عنوان بلوک های ساختمانی اساسی پروتئین ها تعریف می شوند که پیوندهای پپتیدی را برای ساخت انواع مختلفی از آنها تشکیل می دهند.

این ساختار خطی، ساختار اولیه پروتئین ها نامیده می شود و معمولاً مارپیچ های α و ساختارهای β را به عنوان ساختارهای ثانویه آنها تشکیل می دهد. به نوبه خود، آنها می توانند به چندین روش تا شوند تا ساختار سوم خود را تشکیل دهند.

کدهای ژنتیکی خاص از DNA توسط mRNA ها کپی می شوند و به خارج از هسته منتقل می شوند تا توسط tRNA ها در ریبوزوم ها رونویسی شوند. اسیدهای آمینه بر اساس دستورالعمل های ژنتیکی به ترتیب خاصی در زنجیره ای جمع می شوند.

چگونه از اسیدهای آمینه در سنتز پروتئین استفاده می شود؟

بدون آمینو اسیدها، سنتز پروتئین ها غیرممکن است. این مانند تلاش برای پختن یک کاسه گوشت گاو بدون داشتن گوشت گاو است.

یک پروتئین از زنجیره ای از اسیدهای آمینه تشکیل شده است که به صورت اولیه، ثانویه یا سوم هستند. ترتیب یا توالی دقیقی که آمینواسیدها در آن قرار دارند توسط کدهای ژنتیکی موجود در DNA یا RNA داخل سلول تعیین می شود.

مواد ژنتیکی موجود در یک سلول، اعم از DNA یا RNA، حاوی دستورالعمل هایی در مورد چگونگی جمع آوری پروتئین ها از اسیدهای آمینه است. دومی ترکیبات آلی هستند که دارای یک گروه عاملی آمینه (-NH+3)، یک گروه عاملی کربوکسیلات (-CO-2) و یک زنجیره جانبی هستند که به طور منحصر به فرد هر نوع را مشخص می کند.

پروتئین ها در ریبوزوم ها با دستورالعمل هایی که توسط tRNA ها از mRNA ها رونویسی می شوند، جمع می شوند، که دومی از DNA کپی می کند. هر اسید آمینه دارای یک کدون متناظر است که یک توالی سه نوکلئوتیدی است و به ریبوزوم احضار می‌شود تا بر اساس توالی دقیق کدون‌ها با آمینو اسیدهای دیگر بخیه شود، مانند شکل زیر:

نقش پروتئین چیست؟

تقریباً 20 درصد از بدن انسان بالغ بر حسب وزن پروتئین است. هر سلول همچنین حاوی پروتئین های مختلف است. سنتز یک نوع خاص بسته به نیازهای بدن، مانند پاسخ ایمنی، روشن و خاموش می شود. سنتز پروتئین همیشه در سلول های مختلف اتفاق می افتد.

پروتئین ها نقش های مختلفی دارند، از جمله:

• آنزیم ها
• هورمون ها
• آنتی بادی ها
• پروتئین های ذخیره سازی
• پروتئین های انقباضی
• پروتئین های ساختاری

بسیاری از عملکردهای بیولوژیکی بدون پروتئین ممکن نیست. بیشتر واکنش های بیوشیمیایی در بدن انسان، از جمله هضم، تنفس هوازی و ترمیم بافت ها، توسط آنزیم ها انجام می شود. اینها به طور مداوم توسط بدن در پاسخ به محرک های داخلی و خارجی تولید می شوند.

درست مانند آنزیم‌ها، بسیاری از پروتئین‌های دیگر فقط در حضور محرک‌هایی مانند عفونت‌ها تولید می‌شوند که باعث می‌شود بدن ارتشی از سلول‌های ایمنی را مستقر کرده و فعال کند.

سنتز پروتئین یک فرآیند مداوم است که همه سلول ها انجام می دهند. ساختار و عملکرد یک موجود زنده را در سطوح مختلف حفظ می کند:

• سلول ها
• بافت ها
• اندام ها
• سیستم های اندامی
• کل ارگانیسم چند سلولی

چند نوع اسید آمینه پروتئین ها را تشکیل می دهند؟

از سال 2020، دانشمندان بیش از 500 اسید آمینه طبیعی را شناسایی کرده اند. با این حال، تنها 22 مورد از این ها در بیشتر موجودات یافت می شود و از نظر ژنتیکی رمزگذاری شده اند.

DNA انسان فقط برای 20 اسید آمینه کد می کند تا تمام پروتئین های مورد نیاز بدن را تشکیل دهد. از این 20 مورد، تنها 9 مورد “ضروری” در نظر گرفته می شوند. این به این دلیل است که بدن ما نمی تواند آنها را بسازد و در عوض باید از غذایی که می خوریم مشتق شوند.

در زیر لیستی از 20 اسید آمینه موجود در بدن انسان به همراه آن آورده شده است. 9 اسید آمینه ضروری به صورت پررنگ مشخص شده اند:

• آلانین (آلا)
• آرژنین (Arg)
• آسپاراژین (اسن)
• اسید آسپارتیک (Asp)
• سیستئین (Cys)
• اسید گلوتامیک (Glu)
• گلوتامین (Gln)
• گلیسین (Gly)
• هیستیدین (او)
• ایزولوسین (Ile)
• لوسین (Leu)
• لیزین (Lys)
• متیونین (مت)
• فنیل آلانین (Phe)
• پرولین (Pro)
• سرین سر (S)
• ترئونین (Thr)
• تریپتوفان (Trp)
• تیروزین (Tyr)
• والین (Val)

اسیدهای آمینه دارای سه گروه عملکردی هستند: گروه آمینه کمی اسیدی، گروه کربوکسیل بازی و زنجیره جانبی. ساختار کلی نشان داده شده در تصویر زیر را ببینید:

زنجیره جانبی هویت منحصر به فردی به یک اسید آمینه خاص می دهد. همچنین قطبیت اسید آمینه را تعیین می کند. جدا از زنجیره جانبی، اسیدهای آمینه را می توان بر اساس موارد زیر نیز طبقه بندی کرد:

• شارژ: می تواند بار مثبت یا منفی داشته باشد
• سطح pH: ممکن است بازی یا اسیدی باشد
• حلالیت در آب: این بستگی به قطبیت دارد. فقط در صورتی محلول در آب است که قطبی باشد
• مکان گروه عملکردی اصلی: مکان ها به صورت آلفا- (α-)، بتا- (β-)، گاما- (γ-) و دلتا- (δ-) برچسب گذاری شده اند.

آیا بین اسیدهای آمینه و پروتئین ها تفاوتی وجود دارد؟

تفاوت آشکار بین اسیدهای آمینه و پروتئین ها ترکیب شیمیایی سلسله مراتبی است. پروتئین ها از اسیدهای آمینه تشکیل شده اند و نه برعکس. خواص شیمیایی و فیزیکی یک پروتئین به نحوه آرایش اسیدهای آمینه آن بستگی دارد.

حتی اگر دو پروتئین از انواع یکسانی از اسیدهای آمینه تشکیل شده باشند، بسته به نحوه چیدمان اسیدهای آمینه در یک توالی، می توانند بسیار متفاوت باشند. در عین حال، خواص یک پروتئین به ساختار ثانویه و سوم آن نیز بستگی دارد.

پروتئین های غذایی که می خوریم در طول فرآیند هضم به آمینو اسیدهای تشکیل دهنده خود تجزیه می شوند. آنها دوباره در طی فرآیند سنتز پروتئین به انواع مختلف بازسازی می شوند.