ما العناصر التي توجد في ” الأحماض الامينية ؟ “

الأحماض الأمينية

تتكون الأحماض الأمينية، التي تشكل البروتينات، من مونومرات متشابهة في البنية، حيث تحتوي كل حمض أميني على ذرة كربون مركزية تسمى أيضا بالكربون ألفا (α) وترتبط بمجموعة أمينية (NH2) ومجموعة كربوكسيل (COOH) وذرة هيدروجين، وتوجد 20 حمضا أمينيا مختلفا وأكثر من ذلك بكثير ولا يمكن حصرها.

في بيئة الخلية المائية، تتأين مجموعة الأمين ومجموعة الكربوكسيل تحت ظروف فيزيولوجية، وكذلك يتحول شكل هياكل -NH3+ و -COO- على التوالي.

يحتوي كل حمض أميني على ذرة أو مجموعة ذرات مرتبطة بالذرة المركزية، المعروفة باسم المجموعة R.

تعرض هذه المجموعة R أو السلسلة الجانبية كل بروتينات الأحماض الأمينية بخصائص محددة، مثل الحجم والقطبية ودرجة الحموضة.

تحتوي الأحماض الأمينية على كربون مركزي غير متماثل، وهذا يتضح في الأطعمة التي تحتوي على أحماض أمينية عالية، حيث ترتبط مجموعة أمينية ومجموعة كربوكسيل وذرة هيدروجين وسلسلة جانبية، وهي مجموعة R.

هذا الحمض الأميني يحتوي على مجموعة أمينية موحدة، ولكن عندما يتم وضعه في الماء عند درجة حموضة 7، تقوم مجموعته الأمينية بامتصاص أي هيدروجين متاح لتحمل شحنة إيجابية، في حين يفقد الهيدروكسيل المتواجد في مجموعته الكربوكسيلية ويحمل الهيدروجين شحنة سالبة.

العناصر التي توجد في الأحماض الامينية

النيتروجين هو الذرة الرئيسية الموجودة في الأحماض الأمينية، وهو واحد من أهم العناصر الموجودة في الأحماض الأمينية.

ومع ذلك، من المهم أن نعلم أن الأحماض الأمينية هي جزء أساسي من البروتينات. وتتقارب فوائد الأحماض الأمينية مع فوائد البروتينات. ويمكن تعريف البروتينات على أنها مركبات ذات كتلة مولية عالية تتكون بشكل كبير أو كلي من سلاسل من الأحماض الأمينية.

تتراوح كتلة البروتينات من عدة آلاف إلى عدة ملايين من الدالتون، وتحتوي على ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين، وجميع البروتينات تحتوي على ذرات النيتروجين والكبريت، والعديد منها يحتوي أيضًا على ذرات الفوسفور وآثار من العناصر الأخرى.

تؤدي البروتينات مجموعة متنوعة من الأدوار في الكائنات الحية، وغالبًا ما يتم تصنيفها وفقًا لهذه الأدوار البيولوجية.

يتألف النسيج العضلي بشكل رئيسي من البروتينات، مثل الجلد والشعر، وتوجد البروتينات في الدم والدماغ وحتى في المينا الأسنان.

تنتج جميع الخلايا في أجسامنا بروتيناتها المتخصصة والبروتينات الشائعة بين جميع الخلايا أو معظمها.

تركيب الأحماض الأمينية

الأحماض الأمينية غير الأساسية هي تلك التي ينتجها الثدييات، بينما يجب الحصول على الأحماض الأمينية الأساسية من مصادر غذائية.

توافر هذه الأحماض الأمينية بشكل جاهز في الكائنات الحية الدنيا، مثل النباتات والكائنات الحية الدقيقة، أدى إلى تجنب الحاجة لكائنات أعلى في السلسلة الغذائية لإنتاجها بصورة مستمرة.

تم اختيار مسارات لتركيبها، ويعد الأمر الاقتصادي المهم هو عدم الحاجة إلى تصنيع عشرة أحماض أمينية إضافية وتنظيم تركيبها.

تعتبر مسارات تركيب هذه الأحماض الأمينية الأساسية في النباتات والكائنات الحية الدقيقة أكثر تعقيدًا بشكل عام من مسارات تخليق الأحماض الأمينية غير الأساسية، وهي مختلفة بشكل خاص بين الأنواع.

يمكن تقسيم الأحماض الأمينية العشرين إلى مجموعتين، و10 منها ضرورية و10 غير ضرورية.

يشير هذا المقطع إلى أن هناك تداخلًا بين المجموعتين المختلفتين من الأحماض الأمينية، وذلك من خلال تصنيفها بناءً على خصائص سلاسلها الجانبية المميزة، والتي تشمل خصائص القطبية وعدم الشحنة أو الشحنة السالبة أو الموجبة.

تعمل الأحماض الأمينية كحمض أو قاعدة بسبب وجود المجموعات الوظيفية الأمينية والكربوكسيلية، ويمكن أن تتفاعل المجموعة الأمينية الخاصة بأحد الأحماض الأمينية مع مجموعة الكربوكسيل الخاصة بحمض أميني آخر لتشكيل رابطة ببتيدية تربط الأحماض الأمينية معًا.

يمكن زيادة عدد الأحماض الأمينية في البروتين أو الببتيد عن طريق تشكيل روابط ببتيدية إضافية، حيث يتم تسلسل سلسلة من الأحماض الأمينية في الببتيد أو البروتين ببتيد N-terminal أولاً وببتيد C-terminal في النهاية.

تصنيع الأحماض الأمينية

تتكون جميع الأحماض الأمينية، بما في ذلك الجلايسين، من جزيئات، وهي موجودة في شكلين نشطين بصريًا وغير متماثلين، ويطلق عليهما المتغيرات.

تُمثل الصورتان المرآتان لبعضهما البعض، وتشابه هذه الخاصية في المفهوم مع العلاقة المكانية بين اليد اليسرى واليد اليمنى.

أحد المتغيرات هو D والأخرى L ، ومن المهم ملاحظة أن الأحماض الأمينية الموجودة في البروتينات دائمًا تمتلك التكوين L فقط.

يعكس ذلك حقيقة أن الإنزيمات المسؤولة عن تخليق البروتين قد تطورت لاستخدام L-enantiomers فقط.

توجد بعض الأحماض الأمينية D في الكائنات الحية الدقيقة، وخاصة في جدران خلايا البكتيريا وفي العديد من المضادات الحيوية، ومع ذلك لا يتم إنتاجها في الريبوسوم.

يتميز الأحماض الأمينية الحرة بوجود مجموعة حمضية ومجموعة أساسية على الكربون ألفا.

تسمى المركبات مثل الأحماض الأمينية التي يمكن أن تكون مذبذبة بين حمضية وقاعدية، وتحتوي المجموعة الأمينية الأساسية على pKa يتراوح عادة بين 9 و10، في حين تحتوي مجموعة α-carboxyl الحمضية على pKa عادة ما تكون قريبة من الرقم 2.

تُعرف قيمة pKa للمجموعة على أنها القيمة الهيدروجينية التي يتساوى فيها تركيز المجموعة المحولة بالبروتونات من المجموعة غير المتفاعلة.

على سبيل المثال، عند درجة حموضة فسيولوجية تتراوح بين 7-7.4، يتواجد الأحماض الأمينية الحرة بشكل كبير على شكل أيونات ثنائية القطب.

أي حمض أميني حر وأي بروتين أيضًا عند درجة حموضة معينة يتواجد في شكل ثنائي القطب، وذلك يعني أن جميع الأحماض الأمينية وجميع البروتينات، عند تعرضها لتغيرات في درجة الحموضة، تمرعبر حالة تتواجد فيها عدد متساوٍ من الشحنات الموجبة والسالبة على الجزيء.

تفاعلات الأحماض الأمينية

يمكن أن توفر الطاقة الحرة اللازمة للتفاعل بين سلاسل الأحماض الأمينية الجانبية في المساحات المحدودة وتوضح العوامل التي تتحكم في استقرار البروتين في المسام النانوية.

باستخدام محاكاة الديناميكيات الجزيئية لجميع الذرات، يبدو أن تفاعلات الأزواج الثلاثة بين السلاسل الجانبية المائية (Ala-Phe)، والقطبية (Ser-Asn)، والمشحونة (Lys-Glu) تتغير بشكل كبير في المسام النانوية التي مليئة بالمياه والتي تكون عادة كارهة للماء، وذلك بسبب تفاعلات المياه السائبة.

عندما تحتفظ المسام بالماء بكثافة كبيرة، يتزعزع الزوج الكاره للماء بشدة ويتم دفعه إلى فواصل كبيرة تتوافق مع عرض وطول المسام الأسطوانية.

عند انخفاض كثافة الماء، ينخفض تفضيل Ala و Phe على حدود المسام، ويفضل زوج الاتصال، كما يوضح النموذج الذي يفسر الحجم الذي يمكن الوصول إليه بواسطة Phe و Ala في المنطقة المستنفدة بالمذيبات بالقرب من حدود المسام نتائج المحاكاة.

في المسام، إذا تفاعل الصر والأسن مع بعضهما البعض، فإن التفاعلات المرتبطة بالهيدروجين لها اعتماد معزز على توجهاتها النسبية، مقارنة بالماء السائب، ويطلق على هذا التفاعل اسم تفاعل اتحاد الحموض الأمينية مع بعضها

عندما تتم تقييد السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية Lys وGlu وتوضع جنبًا إلى جنب مع بعضها البعض، يتم تعزيز تشكيل جسر الملح في ثقب النانو.

بناءً على هذه النتائج، نجادل ونوضح أنه من المحتمل أن يزيد الحبس الأسطواني من استقرار الديناميكا الحرارية بالنسبة لتسلسل برمائي عام من الكتلة.

تتواجد جميع الأحماض الأمينية وجميع البروتينات في الغالب في شكلها الكهروضوئي، وبطريقة أخرى هناك درجة حموضة وهي النقطة الكهربية حيث يكون للجزيء شحنة صفرية صافية وفيها يكون عدد متساوٍ من الشحنات الموجبة والسالبة، ولكن لا يوجد أس هيدروجيني يكون للجزيء عنده شحنة صفرية مطلقة أي حالة الغياب التام للشحنات الموجبة والسالبة.

وبما أن الأحماض الأمينية والبروتينات تكون دائمًا فيشكل أيوني ويحملون دائمًا مجموعات مشحونة، فإن هذه الحقيقة مهمة جدًا في دراسة الكيمياء الحيوية للأحماض الأمينية والبروتينات.