Аминокислоты в свободной форме что это такое

Аминокислоты и биосинтез белка

АМИНОКИСЛОТЫ БЕЛКОВ

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА НА РИБОСОМЕ

Известно более 200 природных аминокислот, которые можно классифицировать по-разному. Структурная классификация исходит из положения функциональных групп на альфа-, бета-, гамма- или дельта- положении аминокислоты.

Кроме этой классификации, существуют еще и другие, например, классификация по полярности, рН уровню, а также типу группы боковой цепи (алифатические, ациклические, ароматические аминокислоты, аминокислоты, содержащие гидроксил или серу, и т.д.).

В виде белков аминокислоты являются вторым (после воды) компонентом мышц, клеток и других тканей человеческого организма. Аминокислоты играют решающую роль в таких процессах, как транспорт нейротрансмиттеров и биосинтезе.

Общая структура аминокислот. Альфа аминокислоты. Изомеризация аминокислот.

Аминокислоты – биологически важные органические соединения, состоящие из аминогруппы (-NH₂) и карбоновой кислоты (-СООН), и имеющие боковую цепь, специфичную для каждой аминокислоты. Ключевые элементы аминокислот – углерод, водород, кислород и азот. Прочие элементы находятся в боковой цепи определенных аминокислот.

В структуре аминокислот боковая цепь, специфичная для каждой аминокислоты, обозначается буквой R. Атом углерода, находящийся рядом с карбоксильной группой, называется альфа-углерод, и аминокислоты, боковая цепь которых связана с этим атомом, называются альфа-аминокислотами. Они представляют собой наиболее распространенную в природе форму аминокислот.

По свойствам боковых цепей аминокислоты подразделяются на четыре группы. Боковая цепь может делать аминокислоту слабой кислотой, слабым основанием, или эмульсоидом (если боковая цепь является полярной), или гидрофобным, плохо впитывающим воду, веществом (если боковая цепь неполярна).

АЛЬФА-АМИНОКИСЛОТЫ

Аминокислоты, имеющие как амин-, так и карбоксильную группу, прикрепляются к первому (альфа-) атому углерода имеют особое значение в биохимии. Они известны как 2-, альфа или альфа-аминокислоты (общая формула в большинстве случаев H₂NCHRCOOH, где R представляет собой органический заместитель, известный как «боковая цепь»); часто термин «аминокислота» относится именно к ним.

Это 22 протеиногенных (то есть «служащих для строительства белка») аминокислоты, которые сочетаются в пептидные цепи («полипептиды»), обеспечивая построение широкого спектра белков. Они являются L-стереоизомерами («левыми» изомерами), хотя у некоторых бактерий и в некоторых антибиотиках встречаются некоторые из D-аминокислот («правых» изомеров).

Рис. 2. Пептидная связь — вид амидной связи, возникающей при образовании белков и пептидов в результате взаимодействия α-аминогруппы (—NH₂) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (—СООН) другой аминокислоты.

Из двух аминокислот (1) и (2) образуется дипептид (цепочка из двух аминокислот) и молекула воды. По этой же схеме рибосома генерирует и более длинные цепочки из аминокислот: полипептиды и белки. Разные аминокислоты, которые являются «строительными блоками» для белка, отличаются радикалом R.

ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ АМИНОКИСЛОТ

Рис. 3. Оптические изомеры аминокислоты аланина

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА НА РИБОСОМЕ

СТАНДАРТНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ

(протеиногенные)

Прим.: В последнее время к протеиногенным аминокислотам иногда причисляют трансляционно включаемые селеноцистеин и пирролизин. Это так называемые 21-я и 22-я аминокислоты.

Аминокислоты являются структурными соединениями (мономерами), из которых состоят белки. Они объединяются между собой, формируя короткие полимерные цепи, называемые пептидами длинной цепи, полипептидами или белками. Эти полимеры являются линейными и неразветвленными, каждая аминокислота в цепи присоединяется к двум соседним аминокислотам.

Рис. 5. Рибосома в процессе трансляции (синтеза белка)

Рис. 6 Стадии элонгации полипептида.

Двадцать две аминокислоты естественно включены в полипептиды и называются протеиногенными, или природными, аминокислотами. Из них 20 кодируются с помощью универсального генетического кода.

Белки имеют 4 уровня своей структурной организации: первичная, вторичная, третичная и четвертичная. Первичная структура — последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Первичную структуру белка, как правило, описывают, используя однобуквенные или трёхбуквенные обозначения для аминокислотных остатков.Вторичная структура — локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями.Третичная структура — пространственное строение полипептидной цепи. Структурно состоит из элементов вторичной структуры, стабилизированных различными типами взаимодействий, в которых гидрофобные взаимодействия играют важнейшую роль. Четвертичная структура (или субъединичная, доменная) — взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса.

Рис. 8. Структурная организация белков

НЕСТАНДАРТНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ

(Не-протеиногенные)

Функции аминокислот

БЕЛКОВЫЕ И НЕ БЕЛКОВЫЕ ФУНКЦИИ

Из-за своей биологической значимости аминокислоты играют важную роль в питании и обычно используются в пищевых добавках, удобрениях и пищевых технологиях. В промышленности аминокислоты используются при производстве лекарств, биоразлагаемого пластика и хиральных катализаторов.

1. Аминокислоты, белки и питание

О биологической роли и последствиях дефицита аминокислот в организме человека см. информацию в таблицах незаменимых и заменимых аминокислот.

При введении в организм человека с пищей, 20 стандартных аминокислот либо используются для синтеза белков и других биомолекул, либо окисляются в мочевину и углекислый газ в качестве источника энергии. Окисление начинается с удаления аминогруппы через трансаминазу, а затем аминогруппа включается в цикл мочевины. Другой продукт трансамидирования – кетокислота, которая входит в цикл лимонной кислоты. Глюкогенные аминокислоты также могут быть преобразованы в глюкозу посредством глюконеогенеза.

БЕЛКИ

Рис. 9. Белки не только пища. Типы белковых соединений.

Каждый живой организм состоит из белков. Различные формы белков принимают участие во всех процессах, происходящих в живых организмах. В теле человека из белков формируются мышцы, связки, сухожилия, все органы и железы, волосы, ногти; белки входят в состав жидкостей и костей. Ферменты и гормоны, катализирующие и регулирующие все процессы в организме, также являются белками. Дефицит белков в организме опасен для здоровья. Каждый белок уникален и существует для специальных целей.

ПИТАНИЕ И БЕЛКИ

Белки — важная часть питания животных и человека (основные источники: мясо, птица, рыба, молоко, орехи, бобовые, зерновые; в меньшей степени: овощи, фрукты, ягоды и грибы), поскольку в их организмах не могут синтезироваться все необходимые аминокислоты и часть должна поступать с белковой пищей. В процессе пищеварения ферменты разрушают потреблённые белки до аминокислот, которые используются для биосинтеза собственных белков организма или подвергаются дальнейшему распаду для получения энергии.

Стоит подчеркнть, что современная наука о питании утверждает, что белок должен удовлетворять потребности организма в аминокислотах не только по количеству. Данные вещества должны поступать в организм человека в определенных соотношениях между собой.

2. Небелковые функции аминокислот

Нейромедиатор аминокислоты

Прим.: Нейромедиаторы (нейротрансмиттеры, посредники) — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрохимического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани или железистым клеткам. Для получения информации от собственных тканей и органов организм человека синтезирует особые химические вещества – нейромедиаторы. Все внутренние ткани и органы тела человека, «подчиненные» вегетативной нервной системе (ВНС), снабжены нервами (иннервированы), т. е. функциями организма управляют нервные клетки. Они как датчики собирают информацию о состоянии организма и передают ее в соответствующие центры, а от них корректирующие воздействия идут к периферии. Любое нарушение вегетативной регуляции приводит к сбоям в работе внутренних органов. Передача информации, или управление, осуществляется с помощью специальных химических веществ-посредников, которые называются медиаторами (от лат. mediator – посредник) или нейромедиаторами. По своей химической природе медиаторы относятся к различным группам: биогенным аминам, аминокислотам, нейропептидам и т. д. В настоящее время изучено более 50 соединений, относящихся к медиаторам.

В организме человека многие аминокислоты используются для синтеза других молекул, например:

Тем не менее, все еще известны не все функции других многочисленных нестандартных аминокислот. Некоторые нестандартные аминокислоты используются растениями для защиты от травоядных животных. Например, канаванин является аналогом аргинина, который содержится во многих бобовых, и в особо крупных количествах в Canavalia gladiata (канавалия мечевидная). Эта аминокислота защищает растения от хищников, например насекомых, и при употреблении некоторых необработанных бобовых может вызывать заболевания у людей.

Классификация протеиногенных аминокислот

Рассмотрим классификацию на примере 20 протеиногенных α-аминокислот, необходимых для синтеза белка

Среди многообразия аминокислот только 20 участвует во внутриклеточном синтезе белков (протеиногенные аминокислоты). Также в организме человека обнаружено еще около 40 непротеиногенных аминокислот. Все протеиногенные аминокислоты являются α-аминокислотами. На их примере можно показать дополнительные способы классификации. Названия аминокислот обычно сокращаются до 3-х буквенного обозначения (см. рис. полипептидной цепи вверху страницы). Профессионалы в молекулярной биологии также используют однобуквенные символы для каждой аминокислоты.

1. По строению бокового радикала выделяют:

Ароматические соединения (арены)

— циклические органические соединения, которые имеют в своём составе ароматическую систему. Основными отличительными свойствами являются повышенная устойчивость ароматической системы и, несмотря на ненасыщенность, склонность к реакциям замещения, а не присоединения.

Различают бензоидные (арены и структурные производные аренов, содержат бензольные ядра) и небензоидные (все остальные) ароматические соединения.

Ароматичность — особое свойство некоторых химических соединений, благодаря которому сопряженное кольцо ненасыщенных связей проявляет аномально высокую стабильность;

2. По полярности бокового радикала

Существуют неполярные аминокислоты (ароматические, алифатические) и полярные (незаряженные, отрицательно и положительно заряженные).

3. По кислотно-основным свойствам

По кислотно-основным свойствам подразделяют нейтральные (большинство), кислые (аспарагиновая и глутаминовая кислоты) и основные (лизин, аргинин, гистидин) аминокислоты.

4. По незаменимости

По необходимости для организма выделяют такие, которые не синтезируются в организме и должны поступать с пищей – незаменимые аминокислоты (лейцин, изолейцин, валин, фенилаланин, триптофан, треонин, лизин, метионин). К заменимым относят такие аминокислоты, углеродный скелет которых образуется в реакциях метаболизма и способен каким-либо образом получить аминогруппу с образованием сответствующей аминокислоты. Две аминокислоты являются условно незаменимыми (аргинин, гистидин), т.е.их синтез происходит в недостаточном количестве, особенно это касается детей.

Источник

Незаменимые аминокислоты для человека, в каких продуктах их найти

Незаменимы аминокислоты для человека — каждый встречался с данным понятием в своей жизни. Но не все понимают в действительности что такое аминокислоты и зачем они нужны. А ведь эти вещества являются частью нашего здоровья и хорошего самочувствия.

Аминокислоты: общая характеристика и функции

Аминокислоты — строительные частицы белка

Аминокислоты — это органические вещества, которые называют «строительными» частичками белка.

Функции которые они выполняют:

Также люди, занимающиеся спортом, которые хотят похудеть или набрать массу делают акцент на потреблении белков и аминокислот. Такие меры помогают достичь желаемого результата быстро и без вреда для здоровья.

Химическое определение аминокислот звучит так: органические соединения, в молекулах которых содержатся аминогруппы и карбоксильные группы. Простейший представитель – аминоэтановая или аминоуксусная кислота.

В природе обнаружено около 150 различных аминокислот. Наибольшее значение имеют альфа-аминокислоты, так как они являются основой важнейших молекул живой природы – белков.

Аминокислоты выполняют функцию синтеза белков в живых организмах. Животные и люди получают их через пищу, содержащей белок.

Некоторые, искусственно выделенные или синтезированные аминокислоты, примером является глицин, используют в медицине.

Производные аминокислот используют для синтеза волокон, пример – капрон.

Аминокислоты разделяются на два вида. Первый – заменимые, то есть те, которые организм синтезирует самостоятельно. Второй вид – незаменимые, они поступают в организм через пищу.

Польза аминокислот

Аминокислоты попадают в организм животного и человека в составе белковых продуктов: рыбы, мяса, яиц.

Далее происходит расщепление связей, которые распадаются на аминокислоты.

Польза этих органических соединений:

Каждая аминокислота играет важную роль и отвечает за определенную систему.

Значение незаменимых аминокислот

Продукты, содержащие аминокислоты

Источники аминокислоты валин:

Продукты, содержащие аминокислоты

Продукты, помогающие восполнить потребность фенилаланина:

В восполнении потребности Лизина помогут яйца и молоко.

Аргинин, помогающий процессам очищения печени и влияющий на формирование и укрепление иммунитета, содержат:

Тирозин, который является залогом хорошего настроения и отсутствия стрессов, можно найти:

Гистидин, обеспечивающий быстрое восстановление организма:

Цистин, который влияет на регуляцию и снятие воспалительных процессов:

Суточная норма

Здоровый организм должен получать все необходимые аминокислоты

Для каждой аминокислоты существует определенная суточная норма:

Нехватка аминокислот

Недостаток аминокислот приводит к нарушениям в организме

Организм человека находится в движении, испытывает стрессы, выполняет работу, обучается, совершенствуется. Для всех процессов нужна энергия, полезные микроэлементы и сбалансированное питание, которое сможет обеспечить потребности организма.

В результате современного уклада жизни, постоянной нехваткой времени, чтобы позаботиться о себе, горой работы, давления со стороны начальства и многих других факторов, люди переходят на неправильное питание, которое приносит только вред.

Они совсем забыли о суточных нормах потребления полезных продуктов, жиров, белков и углеводов. Из-за этого и появляется нехватка аминокислот. Позже поступают жалобы об усталости, депрессии, нехватке сил и энергии, рассеянности, недостатке концентрации, усидчивости.

Симптомы, свидетельствующие о нехватке незаменимых аминокислот

Если в организме нехватает незаменимых аминокислот, у человека могут проявиться такие симптомы:

Что нужно делать при нехватке аминокислот

В первую очередь нужно изменить образ жизни.:

Это уже поможет улучшить самочувствие, состояние здоровья и иммунитет. Данные меры способствуют здоровью организма и являются неотъемлемой его частью.

Относительно недостатка аминокислот, для избегания этой проблемы нужно составлять сбалансированных рацион, богатый витаминами и микроэлементами.

Правила питания

Норма потребления аминокислот среднестатистического человека и спортсмена отличаются.

Виды спорта, требующие внимание при составлении меню

Для занятий спорта необходимые большие ресурсы энергии и силы, так как происходит активность. В отличие от среднестатистического человека, который проводит время в офисе или дома.

При спортивных нагрузках рекомендуется:

Нельзя забывать о здоровье, пренебрегать правильным питанием и здоровым образом жизни. Недостаток аминокислот, витаминов, а также жиров, белков и углеводов влечет за собой развитие заболеваний, усталости, сонливости.

Из-за этого возникают депрессии и психические отклонения, беспокойство и стрессы. Внешний вид ухудшается, вес «идет вниз». Человек не может спокойно работать и функционировать. Следует придерживаться всех правил и рекомендаций, описанных выше, особенно если в жизни присутствуют физические нагрузки, занятия спортом, активное времяпрепровождение.

Пищевые добавки

Пищевые добавки в современное время пользуются востребованностью среди людей. Ведь как просто, не нужно следить за диетой, рассчитывать дневную норму и «париться».

К ним обращаются спортсмены, которые хотят «нагнать» мышечную массу, иметь рельефное тело. Предложение привлекательное, но можно попасться на подделку, неоригинальный товар, обман, обещающий быстрый результат. А при избыточном потреблении – неполадки в организме. Или наоборот, в добавках недостаточно необходимых элементов, а человек введен в заблуждение.

Таким образом, применяя пищевые добавки, стоит делать ставку на сбалансированный и полный рацион, богатый полезной пищей и необходимыми элементами. Это позволит быть здоровыми, уменьшить риск развития заболеваний, не чувствовать усталости и слабости.

Человек обретает силы, уверенность и красоту. Здоровье – главная часть жизни, нужно научиться заботиться о нем, прислушиваться и обеспечивать всем, что он требует. А аминокислоты – та часть питания, которую следует обязательно включать в рацион и придерживаться суточной нормы. Особенно это касается растущего организма, который находится на пике формирования всех систем.

Более подробно об аминокислотах можно узнать из видео.

Источник

Аминокислоты

Аминокислоты – это органические составляющие белков, их мономеры. По структуре эти соединения состоят из карбоксильных и аминных групп, а также радикала. Большая часть организма построена из различных белков, поэтому без аминокислот людям обойтись нельзя, особенно спортсменам, ведь эти соединения являются строительными кирпичиками почти во всех клетках и органах. Ваши мышцы состоят из миофибрилл, а они в свою очередь из нитей белков: актина и миозина. При наращивании мышечной массы атлету нужен материал для его мускулов, которым как раз выступают различные аминокислоты.

Эти соединения делятся на протеиногенные и непротеиногенные. Первые – это 20 аминокислот, которые кодируются нашей ДНК и составляют структуру белков. Вторые – это все остальные, которых в природе насчитывается больше двух сотен. Они участвуют в метаболизме, но функций у них гораздо меньше. Те 20 основных аминокислот, из которых строятся белки тоже можно разделить на несколько групп: заменимые (зеленые), незаменимые (розовые) и условно-заменимые (включены в зеленые). Те, которые не могут в полном объеме вырабатываться организмом, рекомендуется принимать с пищей и с БАДами.

Функции аминокислот:

Аминокислоты в пище

Выяснив, что все белки состоят из аминокислот, можно утверждать, что они содержатся во всех продуктах питания. Диетологи для поддержания нормальной работоспособности тела рекомендуют употреблять в пищу большое количество пищи животного происхождения (яйца, курица, мясо, молоко) а также бобовые культуры, сою и различные крупы. Но то, что достаточно для обычного человека, недостаточно для тех, кто всерьез занимается спортом. Кроме незаменимых аминокислот атлетам рекомендуется употреблять в большем количестве и другие. Например, таурин, который не находится в списке «обязательного потребления», содержится в составе многих препаратов.

Виды аминокислот

В пище эти соединения могут встречаться в четырех формах. В свободной форме они очень быстро поступают в кровь и усваиваются, не требуют переваривания. Обычно это изолированные и одиночные соединения. В этой форме их рекомендуют употреблять только во время или после тренировок. В основном их действие направлено на предотвращение мышечного разложения или катаболизма. Гидролизаты – разложившиеся белки, в которых находятся маленькие цепочки аминокислот. Они признаны самыми быстроусвояемыми. Рекомендуемая доза приема – 10 грамм до и после длительных нагрузок, или утром. Ди- и трипептидные формы – тоже самое что и гидролизированные формы, только цепочки состоят из двух или трех компонентов. Количество и время приема у них такое же, но усвояемость немного ниже. Последняя форма – ВСАА (Branched Chain Amino Acids). Самый популярный и часто встречаемый комплекс из аминокислот: валин, лейцин и изолейцин. Большое распространение ВСАА получил из-за функций соединений. Эти три аминокислоты являются основным материалом для восстановления мускулов и наращивания массы, они составляют примерно 35% всех соединений в мышцах. Они – основное топливо и восстанавливающее средство, которое не только улучшит здоровье, но и поднимет спортивные результаты. Способ употребления перпарата – по 3-8 грамм 2-3 раза в день. Эта доза поможет как и при похудении, так и при наборе мышечной массы.

Основные аминокислоты для атлетов:

Лизин – основная форма для добавок – L-лизин. Участвует в кальциевом обмене, производстве биологических активных веществ, регенерации тканей, помогает восстанавливаться мышцам в период излишнего напряжения, утилизирует избыток жира, поддерживает баланс азота в теле человека. Нужное количество в день, 12 миллиграмм, обычно поступает с пищей, но иногда сверх нормы можно употреблять еще 1-1,2 миллиграмма. Избыток лизина в организме может примести к почечнокаменной болезни и неправильной работе желудочно-кишечного тракта.

Метионин – одно из соединений, входящих в состав ВСАА. Он не увеличивает рост мышц, но укрепляет иммунитет и выносливость организма. Так же эта аминокислота ускоряет разрушения липидов а в печени и снижает концентрацию холестерина в крови. Рекомендуемое количество – 1000 – 1500 миллиграмм в сутки. Если вы считаете, что ваша диета хорошо сбалансирована и в ней много животных продуктов, тогда стоит ориентироваться по нижней границе. Если всё наоборот- то по верхней границе. Суточную дозу стоит распределить на три части и принимать метионин за час до еды.

Лейцин – еще одно из важнейших соединений, входящих в состав ВСАА. Эта аминокислота отвечает за ускорение анаболизма, регенерацию, проведение обменных реакций. Дополнительное применение лейцина способствует сжиганию жира и синтезу коллагена, тем самым влияя на красоту и здоровье кожи. В спорте в комплексе с изолейцином и валином он увеличивает в несколько раз синтез белка, что влияет на мышцы. При сушке этот комплекс аминокислот способствует использованию жира в качестве основного источника энергии для тела человека. Индивидуальная потребность в этой аминокислоте рассчитывается по формуле: 33 миллиграмма * вес тела. В комплексе ВСАА лейцин составляет основную позицию и соотносится с остальными аминокислотами как 2:1:1 или 4:1:1. Поэтому при применении лейцина в составе комплексов следует придерживаться инструкций и рекомендаций, размещенных на упаковке.

Треонин – вещество, которое участвует в формировании эластина и коллагена, в синтезе белка, поддерживает нормальную работу печени и выработку антител, улучшает пищеварение и поглощение ценных питательных веществ, используется в лечении психических расстройств. Для бодибилдеров основной эффект: быстрое наращивание мышечной массы и быстрое усвоение белка. Принимать рекомендуется по 8 миллиграмм на килограмм веса тела. При расчете не забывайте учитывать содержание аминокислоты в продуктах питания.

Глицин – аминоксилота, которая входит в многие ноотропы. Неудивительно, что она является важным компонентом в спортивном питании. Усилитель вкуса и запаха, это вещество используется атлетами при подготовке к соревнованиям. Глицин повышает внимательность, выдержку, собранность, сосредоточение, мотивацию. Норма – 0,1 грамм по два, три раза в день. Глицин сочетается с другими аминокислотами, добавками, отпускается без рецепта.

Аланин – аминокислота, которая не используется в синтезе белка, но зато употребляется организмом, как регулятор кислотности в мышцах. При нормальной концентрации аланина повышается содержание карнозина, который не дает образованию кислоты в мышцах во время интенсивных упражнений. Это вещество убирает боль в мускулах и активно влияет на их восстановление после нагрузок. Но для легкоатлетов эта аминокислота не играет большого значения, поэтому дополнительно ее употреблять не рекомендуется. Норма – 1-2 грамма перед и после длительных упражнений. Максимальный эффект можно увидеть появляется после трехнедельного курса.

Аргинин – вещество, главной ролью которого является удерживается азота в организме. Азот используется мышцами для активного роста поэтому данную аминокислоту активно добавляют в БАДы. Кроме того, аргинин используется для укрепления иммунитета, лечения от тяжелых травм и ВИЧа, восстановления эпителиальных тканей. Еще одна роль вещества – он препятствует отложению жира и способствует его сжиганию. В результате этих процессов вы можете достичь желаемого мышечного рельефа. При применении ориентируетесь на инструкцию, указанную на упаковке.

Цистеин – аминокислота, которая участвует в образовании дисульфидных мостиков. Без нее не будут активно синтезироваться новые белки (ваши мышцы), поэтому ее потребление необходимо для атлетов.

Так же существует множество добавок в состав которых входят незаменимые аминокислоты. Они рекомендованы тем, кто хочет скорректировать свою диету и улучшить синтез белка. Синтез белка увеличивается при увеличении мышц и их регенерации.

Источник