Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Alapjaink az aminosavak

2009.09.08

 

Ezt az ismertetőt, azért tettem fel a blogra, mert sok kérdést kaptam arról, hogy különböző betegségeknek mi az eredete, és miért nem használnak a gyógyszerek? Miért tudnak mutálódni a vírusok az oltások, injekciók, erőshatású gyógyszerek ellenére?

A kutatásaim egyik eredménye ez a cikk. Érdemes komoly figyelmet szentelni az olvasásakor. A továbbiakban majd a NES terápiáról és a módszer lényegéről fogok írni. Ahhoz is szükséges ez a tartalom. A jobb értelmezést szolgálja.

A másik ajánlott olvasmány a blogomról a DNS+RNS ismertetésével foglalkozik. Szintén javaslom elolvasni. Kérdéseket, NES állapot felmérésre történő jelentkezést szeretettel várom a robgyogy@t-email.hu levelezési címen.

A ROBGYÓGYNÁL minden élethelyzetből, betegségi állapotból kihozható a legjobb eredmény. Elsődleges cél persze a megelőzés!

Kémia

Az oldallánc gyűrűs szerkezete a diéderes szöget kb. -75°-re rögzíti, ami különleges konformációs merevséget kölcsönöz a prolinnak a többi aminosavhoz képest. A fehérje hajtogatódás (folding) során a prolin kevesebb konformációs entrópiát veszít és valószínűleg ezért fordul elő gyakrabban a termofil organizmusok fehérjéiben.

A prolin általában a szabályos másodlagos fehérjeszerkezeti elemek közötti elválasztó helyeken áll (alfa hélixek és béta lemezek között). Mivel a prolinnak nincs hidrogénje az amidcsoporton, nem viselkedhet hidrogénkötésekben donorként csak akceptorként.

A  valin (INN: valine) (Val vagy V)[1] egy α-aminosav (HO2CCH(NH2)CH(CH3)2). Az L-valin egyike a 20 fehérjealkotó aminosavnak. Génkodonjai a GUU, GUC, GUA és a GUG. Apoláris, esszenciális aminosav. A leucinhoz és izoleucinhoz hasonlóan a valin is elágazó láncú aminosav. Nevét a Valeriana növényről (macskacsökér) kapta. A sarlósejtes anéimiában a hemoglobinba valin helyett hidrofil glutaminsav aminosav épül be, ezért a hemoglobin hibás térállást vesz fel (folding).

A valin többek között megtalálható a túróban, sajtokban, halakban, szárnyasokban, földimogyoróban, szezámmagban és lencsében.

 A valin esszenciális aminosav, vagyis az emberi szervezet nem képes előállítani, ezért a táplálékkal kell bevinni. Növényekben piruvátból képződik több lépcsőben. A szintézis kezdetén leucin képződik. Az α-ketovalerát köztitermék reduktív amináláson megy keresztül glutamáttal. A bioszintézisben résztvevő enzimek: [2]

  1. acetolactate synthase

  2. acetohydroxy acid isomeroreductase

  3. dihydroxyacid dehydratase

  4. valine aminotransferase

A metionin (INN: methionine) (röviden Met vagy M)[1] egy fehérjealkotó α-aminosav, képlete: HO2CCH(NH2)CH2CH2SCH3.

Esszenciális aminosav, vagyis az emberi szervezet nem képes előállítani. Apoláris tulajdonsága miatt jól oldódik apoláris oldószerekben. A cisztein és a metionin a két kéntartalmú aminosav, melyeknek fontos szerepük van a fehérjék felépítésében. A VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben Methioninum néven hivatalos.

A metionin bioszintézisében az alábbi enzimek vesznek részt:

  1. aspartokinase

  2. β-aspartate semialdehyde dehydrogenase

  3. homoserine dehydrogenase

  4. homoserine acyltransferase

  5. cystathionine-γ-synthase

  6. cystathionine-β-lyase

  7. methionine synthase (emlősökben: homocysteine methyltransferase)

Nagy mennyiségben található metionin a szezámmagban, a halban, húsokban, egyes növényi magokban. A gyümölcsökben és a zöldségekben kevés van belőle, kivéve a spenótban, a burgonyában és a főttkukoricában.

Az α-alanin (INN: alanine) egy fehérjealkotó α-aminosav (a propionsav alfa-aminoszármazéka). A kodonjai GCU, GCC, GCA, és GCG.

Királis molekula, azaz két optikai izomerjét (tükörképi izomérjét) ismerjük. Csak az L-sztereoizomer (L-alfa-amino-propionsav) található meg a fehérjékben.

Színtelen, kristályos, vízben oldódó vegyület.

Ernst Fischer német Nobel-díjas kémikus 1901-ben különítette el a selyemfibroinhidrolizátumából.

A másik optikai izomerrel, a D-alfa-amino-propionsavval alkotott racém elegyét hidrogén-cianid és acetaldehidreakciójávalAdolph Strecker már 1849-ben előállította. Az alanin nevet is ő javasolta.

Az L-α-alanin a selyem fibroinja tömegének 30%-át képviseli.

Az α-alanin konstitúciós izomerje, a β-alanin nem fehérjealkotó aminosav, a koenzim-A nevű fontos biokatalizátor alkotórésze. Acilezett származéka a vitaminok közé tartozó pantoténsav.

 

A GLICIN(INN: glycine) (Gly vagy G)[1] egy fehérjealkotó aminosav. (HO2CCH2NH2) Kodonjai: GGU, GGC, GGA és GGG. A glicin az egyetlen olyan aminosav, amely optikailag nem aktív. A legtöbb fehérjében csak kis mennyiségben fordul elő, kivéve a kollagént, melynek kb 35%-a glicin.[2]

 A glicin számos biomolekula alkotórésze. Az eukariótákban a D-aminolevulinsav, amely a porfirinekprekurzora, glicinből és szukcinil-koenzim A-ból képződik. A glicin alkotja a purinok központi C2N egységét.[3]

A glicin egy gátló neurotranszmitter a központi idegrendszerben, különösen a gerincvelőben, az agytörzsben és a retinában. Amikor a glicinreceptorok aktiválódnak, kloridionok lépnek be a sejtbe az ionotróp receptorokon keresztül és a sejtben gátló posztszinaptikus potenciált (IPSP) váltanak ki. A sztrichnin az ionotróp glicinreceptorokon antagonista hatású. A glicin szükséges az NMDA receptorokon, mint a glutamát ko-agonistája

Az ingerületátvivő anyagok vagy neurotranszmitterek specializált kémiai hírvivő molekulák, melyek feladata, hogy egyik idegsejttől a másikig, a szinapszison "átúszva" üzenetet szállítsanak. Ilyen például az acetilkolin, dopamin, noradrenalin, szerotonin. Legtöbbjük az idegrendszerben termelődik, csak ott található meg és ott fejti ki hatását, de vannak, amelyek a vérben szétterjedve is fejtenek ki hatást (például adrenalin). Néhányuk a testben hormon, az agyban neurohormon szerepet tölt be.

Élelmiszerek esetén a glicint és nátriumsóját (nátrium-glicinát) pékáruk esetén ízfokozóként alkalmazzák, valamint egyúttal táplálékot szolgáltat az élesztőbaktériumoknak is. Napi maximum beviteli mennyisége nincs meghatározva, nincs ismert mellékhatása. Élelmiszeripari felhasználásra általában zselatinból állítják elő.

A FENIL-ALANIN egy aminosav, melynek α-helyzetű szénatomjához egy benzil oldallánc kapcsolódik.

Az L-fenil-alanin (L-Phe) a fehérjéket alkotó 20 aminosav egyike. Enantiomer párja a D-fenil-alanin (D-Phe), mesterségesen állítható elő.

(Érdekes megemlíteni, hogy a fehérjealkotó L-Phe keserű ízű, a D-Phe pedig édes.)

Esszenciális aminosav, vagyis nem rendelkezünk az előállításához szükséges enzimekkel, a táplálékból kell felvennünk.

Az L-fenil-alanin (L-Phe) szubsztrátja a Phe-hidroxiláz enzimnek, mely enzim a Phe aromás oldalláncát hidroxilálja, így képez L-para-tirozint (L-p-Tyr), amely, amellett, hogy szintén fehérjealkotó aminosav, a pajzsmirigyhormonok, a melaninpigmentek, a katekolamin hormonok előanyaga. A Phe-hidroxiláz nem képes a D-Phe-t felhasználni.A Phe aromás oldallánca szabad gyökös reakciókban is módosulhat, ekkor a para (p-) izoforma mellett meta- (m-) és orto-tirozin (o-Tyr) is képződik. Mivel az L-p-Tyr enzimatikusan is képződhet, a másik két sztereoizomert, illetve a D-Phe-ból képződő D-p-Tyr-t, D-m-Tyr-t, D-o-Tyr-t használhatjuk szabad gyökös folyamatok markereként.

A fenilketonuria (PKU) betegségben szenvedőknél hiányzik vagy nem működik a Phe-hidroxiláz enzim. Ennek hiányában a Phe hidroxileződés helyett lassú transzaminálódáson megy keresztül, aminek a terméke a fenilpiroszőlősav, amely vagy a jellegzetes illatú fenilecetsavvá dekarboxileződik vagy feniltejsavvá redukálódik. Ők nem fogyaszthatnak fenil-alanint, illetve fenil-alanin-forrást jelentő anyagokat (például Aspartam/Nutra Sweet).

A hisztidin (INN: histidine) (His vagy H)[1] egyike a 20 fehérjealkotó aminosavnak. Táplálkozási szempontból emberekben a hisztidin esszenciális, különösen gyerekekben. Kodonjai a CAU és a CAC.

A hisztidint elsőként 1896-ban izolálta Albrecht Kossel német orvos.

Az imidazol oldallánc és a hisztidin viszonylag semleges pKa értéke (kb. 6,0) eredményeképpen a sejtpH-jának kis változása is megváltoztatja a molekulatöltését.

Az imidazol oldalláncon két eltérő tulajdonságú nitrogénatom található : az egyikhez hidrogén kötődik, és átadja szabad elektronpárját az aromás gyűrűnek, és emiatt enyhén savas, míg a másik csak egy elektronpárt ad a gyűrűnek, ezért bázikus tulajdonságú.

A hisztidin a hisztamin és a karnozinbioszintézisénekprekurzora

A szerin (INN: serine) (Ser vagy S)[1] egyike a 20 fehérjealkotó aminosavnak. HO2CCH(NH2)CH2OH.

Kodonjai az UCU, UCC, UCA, UCG, AGU és az AGC. A természetben csak az L-térizomer fordul elő. Számos fehérje felépítésében részt vesz. Nem esszenciális aminosav, vagyis az emberi szervezetben szintetizálódni képes más metabolitokból (pl. glicin).

A selyem fehérjéi különösen gazdagok szerinben (a benne található aminosavak 16%-át teszi ki), innen a neve is (latin sericum=selyem). Először selyemnedvből (sericin) sikerült kivonnia Cramernek 1865-ben. Nagy mennyiségű L-szerint tartalmaz a gyapjú is.

Szerkezetét 1902-ben állapították meg. Első, szerkezetbizonyító szintézisét E. Fischer és Leuchs végezte, a szintézisnél a kiindulási anyag glikolaldehid volt. Hidroxilcsoportja miatt poláris aminosav.

A szerin fontos szerepet játszik az anyagcserében, mivel részt vesz a purinok és a pirimidinek bioszintézisében. Számos aminosav prekurzora, köztük a glicin, cisztein, triptofán aminosavak. Számos más metabolit, például a szfingolipidek prekurzora is. A szerin a folsav előanyaga is, amely a bioszintetikus reakciókban az elsődleges egyszenes csoport-donor.

A lizin a fehérjékben általában megtalálható 20 aminosav egyike. A 4-aminobutil oldallánca miatt a bázikus aminosavak közé sorolják, az arginin és a hisztidin mellett. A kodonjai AAA és AAG.

Esszenciális aminosav, egy ember napi szükséglete 1–1,5 g. A lizin hiánya a niacin (egy B vitamin típus) hiányához vezet, ami a pellagra nevű betegséget okozza. A lizint táplálékkiegészítőként is alkalmazzák herpesz ellen.

Sok fehérjében fordul elő: hemoglobinban, bázikus protaminokban stb.

Az L-aszparaginsav (INN: aspartic acid) (α-amino-borostyánkősav) a fehérjealkotó 20 α-aminosav egyike. A kodonjai GAU és GAC.

Képlete: HO2CCH(NH2)CH2CO2H.

Savas (anionos) csoportot tartalmaz oldalláncként.

Nagy mennyiségben van jelen sok növényi és állati fehérjében.

A glutaminsavval együtt a gerincesek központi idegrendszerében a szinapszisok több mint 50%-ában neurotranszmitterként (ingerületátadás) működik.

A D-térszerkezetű sztereoizomerje a bacitracin A nevű antibiotikum alkotórésze.

A VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben Acidum asparticum néven hivatalos.

 

A glutaminsav egy aminosav (rövidítése Glu vagy E). Anionja a glutamát. Egyike a 20 fehérjealkotó aminosavnak. Nem tartozik az esszenciális aminosavak közé, azaz az emberi szervezet is elő tudja állítani. A GAA és a GAG tripletek kódolják.

Ahogy neve is jelzi, oldalláncához karboxil-csoport kapcsolódik. Semleges (7-es) pH értéknél az amino-csoporthoz egy proton kapcsolódik, valamint az egyik, vagy mindkét karboxil-csoport ionizálódik. Az így keletkezett vegyület egyszeres negatív öltéssel rendelkezik, és glutamát a neve. A glutaminsav pKa értéke 4,1, azaz ennél kisebb pH érték mellett a karboxil-csoportoknak kevesebb, mint fele ionizálódik

A glutamát kulcsfontosságú eleme a sejtszinten történő lebontásnak. Az emberi szervezet az elfogyasztott fehérjét első körben aminosavakká bontja, majd ezekből építi fel a számára szükséges fehérjéket. Az aminosavvá való bontás kulcseleme a transzamináció, amikor az aminosav amino-csoportja átadódik egy α-ketosavnak, általában egy transzamináznak nevezett enzim segítségével:

R1-aminosav + R2-α-ketosav ⇌ R1-α-ketosav + R2-aminosav

Egy nagyon általános α-ketosav az α-ketoglutarát (más néven alfa-ketoglutársav), a citromsav-ciklus fontos eleme. Az α-ketoglutarát transzaminációjával glutamát keletkezik. Általában a reakció eredményeként létrejövő α-ketosav is hasznos vegyület.

Alanin + α-ketoglutarát ⇌ piroszőlősav + glutamát
Aszparaginsav + α-ketoglutarát ⇌ oxaloacetát + glutamát

A piroszőlősav és az oxaloacetát egyaránt fontos összetevői a glikolízisnek, valamint a citromsav-ciklusnak is.

A glutamát fontos szerepe, hogy a szervezetben található káros nitrogén eltávolításában nagy szerepet játszik. Deaminálódik, és ez által egy a glutamát-dehidrogenáz nevű enzim által katalizált, oxidatív reakció jön létre.

glutamát + víz + NADP+ → α-ketoglutarát + NADPH + ammónia + H+

Ezt követően az ammónia főként urea formában (mely a májban szintetizálódik) kerül ürítésre.

Szerepe neurotranszmitterként

A glutamát az emlősök idegrendszerében található legáltalánosabb serkentő neurotranszmitter. A neurális szinapszisok preszinaptikus sejtjében a glutamát vezikulákban tárolódik. Az akciós potenciál hatására a vezikulák tartalma az intracelluláris térbe kerül, és aktiválja a posztszinaptikus sejten található glutamátreceptorokat (pl NMDA receptor). A tanulás folyamatában, és a memória kialakulásában a glutamát nagy szerepét feltételezik.

GABA prekurzor

A glutaminsav a gamma-amino-vajsav (GABA) prekurzora, azaz szintetizálásához nélkülözhetetlen. A szintetizálás a hasnyálmirigyben, és az agyban nagy mennyiségben található glutaminsav-dekarboxiláz (GAD) nevű enzim hatására megy végbe.

Ízfokozó

Az élelmiszerekben a hozzáadott glutaminsavat E620 jelöli. Az ízfokozóként alkalmazott glutaminsavat általában melaszból, baktériumok erjesztésével készítik legnagyobb mennyiségben, de bármilyen növényi fehérjéből előállítható, mert a glutaminsav és a glutamát szinte minden fehérjében megtalálható. Az anyatejben, a paradicsomban és a szardíniában sok szabad glutamát található.

 

A glutaminsav a többi glutamáthoz (pl nátrium-glutamát) hasonlóan az umami ízt adja, valamint felerősíti az élelmiszerek egyéb ízeit is. Legintenzívebb ízhatása a nátrium-glutamátnak van.

Számos élelmiszerben megtalálható, napi maximum beviteli mennyisége nincs meghatározva.

Előállítása

A kínai Fufeng Group Limited a glutaminsav legnagyobb előállítója, évente körülbelül 300 000 tonnát termel a világon évente felhasznál 1,7 millió tonnából, melynek nagy részét (1,1 millió tonnát) Kína használja fel.

Sói

  • E621 nátrium-glutamát (MSG)

  • E622 kálium-glutamát

  • E623 kalcium-diglutamát

  • E624 ammónium-glutamát

  • E625 magnézium-diglutamát

A glutamát (a glutaminsav anionja) nátriummal, kalciumal, káliummal, magnéziummalammóniával alkotott sóit az élelmiszeriparban széles körben alklmazzák, mint általános ízfokozók. Általában keményítőből, cukornádból, cukorrépából, vagy melaszból, erjesztés útján állítják elő őket. Ízük különböző intenzitású, jellegzetes umami íz. Legintenzívebb íze a nátrium-glutamátnak van. Főként alacsony sótartalmú élelmiszerek esetén fordulnak elő. Számos élelmiszerben előfordulhatnak, de leginkább a hús alapú, vagy hús ízű készítményekben alkalmazzák őket.

Számos forrás mellékhatásokról számol be (például az arra érzékenyeknél nyaki és hátfájást, gyengeséget,fejfájást,szapora szívdobogást okozhat, valamint némely források az egyik legveszélyesebb adalékanyagként említik), ugyanakkor tudományos vizsgálatok nem mutattak semmiféle káros mellékhatást. 12 hetesnél fiatalabb csecsemők esetében fogyasztása nem ajánlott. Napi maximum beviteli mennyisége nincs meghatározv

 

CISZTEIN

A cisztein (rövidítve Cys vagy C)[1] egy α-aminosav, melynek képlete HO2CCH(NH2)CH2SH. Nem esszenciális aminosav, ami azt jelenti, hogy az emberi szervezet elő tudja állítani. Az UGU és az UGC kodonok kódolják. Tiolos oldallánccal (R-SH) hidrofil tulajdonsággal rendelkező aminosav. Mivel a tiolos oldallánc igen reagens, ezért a cisztein általában kulcsszerepet játszik a fehérjék szerkezeti, és funkciós elemeként. Nevét oxidált dimerje, a cisztin után kapta. A természetben legelterjedtebb térszerkezetű formája, az L-cisztein elnevezésű konformáció.

 

Tápanyagként

Bár nem esszenciális aminosav, előfordulhat, hogy bevitele nélkülözhetetlen. Ez főként újszülötteknél, időseknél, vagy egyes metabolikus rendellenességekben szenvedő emberek esetén fordulhat elő. Az emberi szervezetben normális körülmények között megfelelő mennyiségű metioninből szintetizálódik. A cisztein potenciálisan mérgező anyag, ezért a szervezetbe kerülve az emésztőrendszereben cisztinné alakul, mely sokkal stabilabb vegyület. Az emésztőrendszeren és a véráramban cisztin formájában halad át, majd a sejtekhez érve, a sejtbe történő bejutás előtt alakul vissza ciszteinné.

A cisztein a legtöbb, magas fehérjetartalmú élelmiszerben előfordul:

Ipari alapanyagként

Manapság a legolcsóbb, L-cisztein előállítására szolgáló alapanyag az emberi haj, ugyanakkor más szőrök, és tollak is használható e célra. A legnagyobb előállítók Kínában találhatók. Bár a legtöbb aminosavat fermentációval már viszonylag régóta elő tudják állítani, az L-cisztein előállításának módját csak 2001-ben, egy német gyár, a Wacker Chemie kísérletezte ki (a folyamatban nincs szükség emberi, vagy állati alapanyagra).

Bioszintézis

Állatokban, a cisztein szintetizálása általában szerinnel kezdődik. A ként a metionin adja, melyet az S-adenozil-metioninen keresztül alakul át homociszteinné. Ezt követően a cisztationin béta-szintáz összekapcsolja a homociszteint és a szerint, ezáltal egy aszimmetrikus tioétert, cisztationint képez. A folyamatot a cisztationin gamma-liáz zárja, mely a cisztationint alfa-ketobutiráttá és ciszteinné alakítja. Baktériumok esetén a folyamat kissé máshogy zajlik: először a szerin O-acetilszerinné alakul a szerin-transzacetiláz segítsgével, majd az O-acetilszerint az O-acetilszerin-(tiol)-liáz nevű enzim, kén felhasználásával alakítja tovább ciszteinné. A folyamat acetát felszabadulásával jár. [2]

Biológiai tulajdonságai

A cisztein (a tiol-csoport miatt) nukleofil, és könnyen oxidálódik. A reakcióképessége megnő, ha a tiol-csoport ionizálódik, és a fehérjében található cisztein-származékok savassága közelít a semlegeshez, azaz a sejtekben főként a reakcióképesebb, tiolát formában fordul elő. [3] Erős reakcióképessége miatt a cisztein tiol-csoportja számos fehérje kulcsfontosságú tulajdonságát határozza mag.

A glutation nevű antioxidáns prekurzora

A tiol-csoport miatt redoxi reakciókban könnyen részt vesz, ezért antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik. Ezen tulajdonsága főként a glutation nevű tripeptidben mutatkozik meg, mely számos élőlényben megtalálható. A szervezetbe bejuttatott glutation nem reakcióképes, ezért azt cisztein, glicin és glutaminsav felhasználásával a szervezetnek elő kell állítania. A glutaminsav és a glicin a nyugati fajta táplálkozási szokásokkal nagy mennyiségben kerül bevitelre, ezért a glutation előállításának egyetlen korlátja a cisztein bevitelének megfelelő mennyisége.

Oxidáció

A cisztein oxidácójával diszulfid cisztin keletkezik. Az oxidált cisztein erős kötéseket képez, melyekkel hozzájárul a főként az extarcelluláris térben található fehérjék stabil térszerkezetének kialakításához. A sejten belüli térben a cisztein által képzett kénkötések elsősorban a fehérjék másodlagos térszerkezetéért felelősek. Az inzulinban például két különálló peptidláncot a cisztein által képzett kénhidak kapcsolnak össze.

A kénkötéseket a protein-diszulfid-izomeráz nevű enzim alakítja ki,

Vas-kén csoportok prekurzora

A cisztein az emberi szervezetben kulcsszerepet tölt be, mert a lebontó folyamatok során szulfidot szolgáltat. A vas-kén klaszterekben, valamint a nitrogenázban található szulfid a cisztinből származik, mely a folyamat végén alaninné alakul. [4]

Fém-ionok megkötése

A vas-kén tartalmú fehérjéken kívül számos egyéb fém is megköthető a ciszteintben található tiol-csoport által. Ilyen fém lehet például a cink, a réz, vagy például a nikkel is. [5] A tiol csoportnak nagy az affinitása a nehézfémekhez így a ciszteint tartalmazó fehérjék erősen megkötik a néhézfémeket, mint például a higany, az ólom és a kadmium.[6]

Felhasználása

A ciszteint (főleg az L-ciszteint) az élelmiszer és a gyógyszeripar széles körben alkalmazza. Főként különféle ízek előállítására, például a Maillard-rekció során, amikor a cisztein különféle cukrokkal reagál, végeredményként húsízű anyag termelődik. Ezen kívül pékáruk elkészítésekor is alkalmazzák, ugyanis nagyon kis mennyiségben a tésztához keverve megpuhítja azt, ezáltal az elkészítési idő rövidül. Élelmiszerekben fényesítőanyagként E910 néven, pékárukban alkalmazott adalékanyagként (állagjavítóként) pedig E920 néven alkalmazzák. Napi maximum beviteli mennyisége nincs meghatározva, és nincs ismert mellékhatása.

Egy az öt piacvezető dohánygyár által 1994-ben kiadott jelentésben szerepel, hogy a cisztein egyike azon 599 adalékanyagnak, melyek megtalálhatók a dohánytermékekben, bár a használat pontos indoka nem ismert. [7] Adalékanyagként való felhasználásának két fő oka lehet. Alkalmazásával nő a tüdőnyálkahártyának váladékozása, valamint elősegíti glutation képződését, mely antioxidánsként szolgál, és a dohányzás hatására a glutation szervezetben található mennyisége csökken.

Kőképződés

A cisztein anyagcserezavara a cisztein magas szintjéhez vezethet a vizeletben. A cisztein a fehérjék lebontásakor keletkezik. A cisztein hajlamos kristály képzésre, ami kövek kialakulásához vezethet. Ezek a kövek ritkán fordulnak elő. A vesekövek 1-3%-a képződik ciszteinből.

Másnaposság elleni használata

A ciszteint szokás a másnaposság egyes tüneteinek kezelésére is használni. A másnaposságért felelős acetaldehid mérgező hatásait ellensúlyozza [8] (a másnaposság fő oka az alkohol lebomlásakor keletkező acetaldehid).A cisztein elősegíti, hogy az alkohol metabolizmusa során az acetaldehid mielőbb a lebomlás következő fázisába lépjen, azaz viszonylag ártalmatlan ecetsavvá alakuljon. Patkányokon végzett kísérletek során az állatoknak LD50 mennyiségű acetaldehidet adtak be (ez az a mennyiség, melytől az állatok fele elpusztul). Melyek ezt követően ciszteint is kaptak, azok közül az egyedek 80%-a maradt életben (tiaminnal ez az érték 100%).[9] A másnaposság ellen a szervezetbe juttatott cisztein hatásmechanizmusa tisztázatlan.

N-acetilcisztein (NAC)

Az N-acetil-L-cisztein (NAC) a cisztein származéka, melyben a nitrogénatomhoz egy acetil-csoport kapcsolódik. Ezt a vegyületet táplálék-kiegészítőként is alkalmazzák, bár nem ideális ciszteinforrás, mivel lebomlása már a nyelőcsőben megkezdődik. A NAC-t köhögés elleni gyógyszerként is alkalmazzák, mert felszakítja a nyálkában található diszulfid-kötéseket, ezáltal az folyékonyabb, könnyen felköhöghetőbb lesz. Acetominofen túladagolásakor ellenanyagként használják.

 

AMINOSAVAK ÁLTALÁBAN

Az aminosavak (más néven amino-karbonsavak) olyan szerves vegyületek, amelyek molekulájában aminocsoport (-NH2) és karboxilcsoport (-COOH) egyaránt előfordul.

Az α-aminosavak kiemelkedő jelentőségűek az élővilág számára, mivel a fehérjemolekulák (proteinek) építőkövei. (Az α-aminosavak közös szerkezeti jellemvonása, hogy molekuláikban egy aminocsoport és egy karboxilcsoport kapcsolódik ugyanahhoz a szénatomhoz.)

 

Az aminocsoportnak a karboxilcsoporthoz viszonyított helyzete alapján α-, β-, γ- stb. aminosavakról beszélünk. A fehérjék kizárólag α-aminosavakból épülnek fel. A többi biológiailag általában jelentéktelen. Az egyetlen élettani jelentőséggel bíró β-aminosav a β-alanin, ennek származékai a pantoténsav és a koenzim-A. Lényeges még az agy anyagcseréjének egyik eleme, a γ-aminovajsav (GABA), valamint a vitamin hatású p-amino-benzoesav.

Az élő szervezetekben 25-féle α-aminosav található, ezek közül 20 fehérjeépítő. Ezek kapcsolódási sorrendje az aminosav szekvencia, a fehérjék elsődleges szerkezete.

Fehérjeépítő aminosavak

A szervezet fehérjéinek és egyéb nitrogéntartalmú alkotórészeinek felépítéséhez, és ezek újraképzéséhez szükséges aminosavakat a táplálék fehérjéi adják. A fehérjeszükséglet tehát aminosav szükségletet jelent. Az emberi szervezetben 14-16% a fehérje-, és hozzávetőlegesen 0,1% a szabad aminosav tartalom.

Az aminosavak ikerionos szerkezetűek, azaz nem egyszerű aminocsoportot és karboxilcsoportot tartalmaznak, hanem pozitív töltésű ammónium- és negatív töltésű karboxilátcsoportot, a savas karboxilcsoport és a bázikus aminocsoport kölcsönhatása következtében. Tehát ikerionok szilárd halmazállapotban, és vizes oldatban egyaránt. Ezzel magyarázható az, hogy szilárd anyagok és nagyon magas az olvadáspontjuk. Sőt, meg sem olvadnak, hanem az olvadási hőmérsékleten bomlanak. Ugyanakkor jól oldódnak vízben (poláros oldószer), de nem oldódnak apoláros szerves oldószerekben.

Akárcsak az aminosavak, a peptidek és fehérjeláncok is ikerionos szerkezetűek.

A legtöbb α-aminosav optikailag aktív, két tükörképi izomerje (enantiomerje) lehetséges.

A fehérjeépítő α-aminosavak a jobbra forgató, de L-sorozatbeli tejsavval azonos térszerkezetűek, tehát az L-sorozatba tartoznak.

Kivétel a glicin, amely optikailag nem aktív.

Kémiai tulajdonságok

Az aminosavak ún. amfoter tulajdonságú vegyületek, vagyis amfolitok: savakkal szemben gyenge bázisként, bázisokkal (lúgokkal) szemben gyenge savként viselkednek. Tehát vizes oldatban egyaránt semlegesítik az erős savak illetve erős bázisok kis mennyiségét, illetve lényegesen tompítják azokat. Az ilyen anyagokat puffernek nevezzük. (A vasúti kocsik ütközőjét hívják így németül.) Ennek óriási szerepe van az élő szervezetekben, mivel azok mind vizes oldatok. Kivédik azokban az elsavasodást, illetve lúgosodást.

Az aminosavakra egyaránt jellemzőek a karboxilcsoport és az aminocsoport reakciói.

Elektrokémiai tulajdonságok

Vizes oldatban, egy meghatározott pH értéken, az illető aminosav izoelektromos pontján (PI), egyenlő mértékben ionizált az aminosav mindkét csoportja: kifelé semleges, elektromos erőtérben ionmigrációt nem mutat. A legtöbb aminosav izoelektromos pontja közelítőleg semleges pH-nál van. A savas oldalláncú aminosavak izoelektromos pontja savas pH-nál van, a bázikus oldalláncúaké pedig bázikus pH-nál.

A karboxilcsoport K1 disszociációs állandója szám szerint megegyezik annak az oldatnak a hidrogénion-koncentrációjával (H1), amelynél az ionizálatlan és az ionizált karboxilcsoportok száma egyenlő: K1 = (H1), illetve pK1 = pH1 ( ahol a pK1 = -logK1, és pH1 = -logH1).

Hasonlóképpen egy pH2-érték rendelhető a bázikus aminocsoport ionizációjára jellemző K2 és a pK2 értékekhez.

Az izoelektromos pont hidrogénkitevőjét (PI) a következő képlettel számíthatjuk ki: PI = (pK1 + pK2 )/2

( Ezek az értékek megtalálhatóak a "Fehérjeépítő aminosavak" táblázatban. )


 

Két különböző aminosavból két különböző dipeptid épülhet fel aszerint, hogy melyik aminosavrész N-terminális és melyik C-terminális:

A glicil-alanin ( H-Gly-Ala-OH ) képlete:H2NCH2CONHCHCH3COOH (baloldali molekulamodellek)

Az alanil-glicin (H-Ala-Gly-OH) képlete: H2NCHCH3CONHCH2COOH (jobboldali molekulamodellek)

A két dipeptid - a glicil-alanin és az alanil-glicin - konstitúciós izomerje egymásnak; ezek különböző sajátságú anyagok.

Három különböző aminosavból már hat különböző szerkezetű tripeptid vezethető le. Következésképpen az egymáshoz kapcsolódó aminosavak számának növekedésével rohamosan nő a sorrendi lehetőségek száma. A kombinatorika szabályai szerint n számú különböző aminosav n! (1,2,3…,n)-féle sorrendben kapcsolódhat egymáshoz. Így tíz különböző aminosavból felépülő dekapeptid esetében már 3 628 800 szerkezeti lehetőséget jelent, pedig hol van az még a fehérjeláncok méretétől!

Ezzel magyarázható az élő szervezetekben előforduló fehérjék rendkívüli változatossága. A fehérjeláncokat az egymáshoz kapcsolódó aminosavak milyensége, száma és sorrendje jellemzi.

Hidrolízis

A fehérjék savas hidrolízisének eredményeként aminosavak (tömény sósavval főzve azok sósavas sói) keletkeznek.

Esszenciális aminosavak

Alapvető fontosságú (esszenciális) aminosavaknak nevezzük azokat az aminosavakat, amelyeket az emberi vagy állati szervezet nem, vagy csak elégtelen mennyiségben képes előállítani.

Az emberi szervezet számára 9 aminosav esszenciális:

Minden állatfajta számára más-más aminosavak esszenciálisak.

Elsőrendű fehérjék

A fehérjék biológiai értékét esszenciális aminosav tartalmuk határozza meg. Az elsőrendű, (komplett) fehérjék valamennyi esszenciális aminosavat a megfelelő mennyiségben, arányban tartalmazzák, ezért egyedüli fehérjeforrásként is elegendőek. Ebbe a csoportba az állati eredetű fehérjék tartoznak, mint a tojás, tej, hal, vagy a húsfélék.

Másodrendű fehérjék

A másodrendű (inkomplett) fehérjék egyes esszenciális aminosavakban hiányosak, ezért önmagukban elégtelen fehérjeforrások. Azonban a komplett, vagy egy másik inkomplett fehérjével kiegészítve teljes értékűvé tehetők. A másodrendű fehérjék csoportját zömében a növényi fehérjék alkotják.

Fehérjeszükséglet

Abszolút fehérjeminimum

Az emberi szervezet megfelelő energiabevitel mellett fehérjementes étrendben is használ fel fehérjét. Ez az endogén fehérjeveszteség a vizeletben, székletben, a verejtékben, és más váladékokban (köröm, haj, hámló bőr) lévő nitrogén meghatározásával ki is mutatható. Pl: Egy 70 kg-os férfi endogén fehérje-vesztesége 24 g/nap. Ezt abszolút fehérjeminimumnak is nevezik.

Élettani fehérjeminimum

Az a legkisebb fehérjebevitel, amellyel a szervezet nitrogénegyensúlya éppen elérhető. Vagyis a bevitt fehérje nitrogéntartalma egyenlő a vizelettel, széklettel, verejtékkel, és egyéb módokon ürített nitrogén mennyiségével. Egy egészséges, 70 kg-os, fiatal férfi fehérjeminimuma 42 g/nap.

Ajánlott fehérjebevitel

Gyermekek fehérjeszükséglete A bevitt fehérjének fedeznie kell a növekedéshez szükséges mennyiséget, a növekedés viszont nem egyenletes, ezért a fehérjebevitelt úgy kell megállapítani, hogy mindenkor elegendő fehérje álljon rendelkezésre. Ez a mennyiség az életkor függvényében 32-75g/nap.

Felnőttek fehérjeszükséglete Vegyes táplálkozás mellett figyelembe kell venni a fehérjék emészthetőségét, valamint az aminosav-összetételt jelző biológiai értékeket, a hazai táplálkozási szokásokat, a fehérjék kölcsönös kiegészítő (komplettáló) hatását. Így a testtömegre számított fehérjebevitel, 1 g/ttkg javasolt aktívan nem sportoló személyeknek. Sportolóknak ennél többre is szükségük lehet (1.5-2g/ttkg).

Terhesek fehérjeszükséglete Vegyes táplálkozás mellett, a terhesség teljes időtartama alatt, 10 g/nappal több bevitelre van szükség, mint a terhességet megelőzően.

Szoptatás alatti fehérjeszükséglet Mivel az anyatej átlagos fehérjetartalma 1,2-1,3 g/100 g, ezért a 100 g elválasztott tejre 2,4 g fehérjét kell bevinni. Vagyis az első 6 hónapban napi 20 g, míg a hetedik hónaptól napi 15 g többlet fehérjebevitel ajánlott.

Az idősek fehérjeszükséglete Az életkor előrehaladtával változik a testösszetétel, az élettani funkciók, a fizikai aktivitás, az elfogyasztott táplálék mennyisége, de egyben csökken a fehérjék hasznosulása is, ezért a 60 évesnél idősebbek részére 1,2-1,5 g/ttkg bevitel ajánlott.

 

 Az aminosavak víz-ammónia "szimmetriája"

Az aminosavak víz-ammónia "szimmetriája"

Az aminosavak molekulájában előforduló aminocsoport (-NH2) és karboxilcsoport (-COOH) érdekes lehetőséget vet föl az életformáló aminosavak keletkezésére. Ezek olyan bolygófelszínek közelében keletkezhettek, ahol mindkét oldószer, az ammónia is és a víz is fontos szerepet játszott. Ha az aminosavak közül a 20 fehérjealkotót vizsgáljuk, sorba rendezhetjük őket a vizes jelleg és az ammóniás jelleg súlya szerint. A vizes oldalt képviseli az OH gyük és a COOH gyök, míg az ammóniás oldalt az (-NH2) gyök és a HNOOH gyök. Az ábra bal oldalán az elrendezés mintáját mutatjuk be a kis hatszögekkel. Az ábra jobb oldala az élet fehérjéit alkotó aminosavak víz-ammónia "szimmetriáját" szemlélteti.

A FEHÉRJÉK

A fehérjék aminosavak lineáris polimereiből felépülő szerves makromolekulák. A fehérjék aminosav sorrendjét a géneknukleotid szekvenciája kódolja a genetikai kódszótárnak megfelelően. A fehérjék kialakításában a 20 féle "proteinogén" amiosav vesz részt, melyek szomszédos amino és karboxil csoportjaik között kialakuló peptidkötés révén kapcsolódnak egymáshoz, így kialakítva a fehérjék elsődleges szerkezetét, amit aminosav szekvenciának is nevezünk. A funkcióképesség megszerzéséhez, vagy a megfelelő szabályozás érdekében gyakran találkozunk az aminosav oldalláncok utólagos (poszt-transzlációs) módosításával. Egyes polipeptidek kialakításában több ezer aminosav is részt vehet, míg azokat, melyek kevesebb (<30) aminosavból épülnek fel, és nincs határozott harmadlagos szerkezetük szokás peptideknek nevezni, bár a peptid-fehérje megkülönböztetést elég lazán kezeli a tudományos nomenklatúra.

A fehérjék fontos biológiai szerepét jellemzi, hogy minden sejtben lejátszódó folyamatban részt vesznek. Számos fehérje enzimaktivitást mutat, azaz valamilyen biokémiai folyamat katalizátoraként segítik elő a sejt életben maradását. Fehérjék rendelkezhetnek stabilizáló, szerkezeti funkcióval is: sejt alakjának kialakítása (aktin, mikrotubuláris sejtváz, intermedier filamentum), sejten belüli transzportfolyamatok lebonyolítása (dinei, kinezin, miozin) mozgatás (akto-miozin rendszer). Más fehérjék a sejt és környezete közötti információ áramlás megvalósítása révén teszik lehetővé, hogy a sejt érzékelni tudja, és reagálni tudjon a külvilág ingereire.

Habár már Berzelius 1838-ban a fehérjéknek a görög eredetű protein nevet adta (melynek jelentése: „elsődleges fontosságú”), valódi szerepük felfedezéségig 1926-ig várni kellett, mikor Summer bebizonyította, hogy az ureáz nevű enzim egy fehérje. Az első fehérje, melynek aminosav szekvenciáját megismerhettük az inzulin volt. Ezért az eredményéért Frederich Sanager 1953-ban kémiai Nobel-díjat kapott. Max F. Perutz-t és John C. Kendrew-t 1962-ben kémiai Nobel díjjal jutalmazták a mioglobin szerkezetének röntgen krisztallográfiás módszerrel történő megoldásáért, mely az első megismert atomi szintű fehérje térszerkezet volt. Mára az ismert fehérje szekvenciák száma, a genomikai programoknak köszönhetően a milliós méretet is meghaladta,[1] míg az ismert térszerkezetek száma megközelíti az ötvenezret.[2]

FEHÉRJÉK BIOKÉMIÁJA DIÓHÉJBAN!!!

A természetes fehérjék 20 különféle L-α-aminosavból felépülő lineáris polimerek. Ezen „proteinogén” aminosavak számos tulajdonságban megegyeznek: rendelkeznek egy α-szénatommal, melyhez aminocsoport és karboxil csoport kapcsolódik, valamint egy hidrogén atom. Csak a prolin képez ez alól kivételt: amino csoportjának visszakapcsolódásával egy rendhagyó gyűrűs szerkezet alakul ki. A többi aminosav tetraéderes α-szénatomjának negyedik liganduma más és más, így különböző tulajdonságokkal tudnak a fehérje szerkezetének, funkciójának kialakításához hozzájárulni. Vannak savas (Glu, Asp), bázikus (Arg, Lys), apoláros (Phe, Tyr, Trp, Met, Ile, Leu, Val, Ala), poláros (Ser, Thr, Cys, His, Asn, Gln) oldalláncú aminosavak, illetve a glicin az egyetlen akirális aminosav, melynek oldallánca csupán egy hidrogén. Az aminosavak összekapcsolódása vízkilépéses reakció, ami egy transz, planáris jellegű peptidkötést hoz létre. A lehetséges rezonancia szerkezetek kettős kötés jelleget adnak a peptid síknak, ami a kötés mentén történő rotációt gátolja. A kötést kialakító atomok sorából, a polimer kialakulása során jön létre az összefüggő peptid gerinc. Az oldalláncok a peptidgerincről "lelógva" egymással és a gerinccel kölcsönhatva alakítják ki a fehérjékre jellemző térszerkezet.

A fehérjék a sejten belüli szintézist követően, az oldalláncokon található változatos funkciós csoportokon keresztül, számos poszt-transzlációs módosításon átmehetnek. A leggyakoribb módosítás a foszforiláció, mely során a fehérjére specifikus kináz enzim foszfát csoportot helyez egy meghatározott Ser, Thr, Tyr ritkábban His oldalláncra. A glikoziláció szintén gyakori jelenség, ebben az esetben oligo/mono-szacharid láncok kapcsolódnak Asn, Ser, Thr, Trp láncokhoz.

Itt kell megjegyezni, hogy amid és amino csoportot tartalmazó aminosav oldalláncok között, transzglutamináz reakció eredményeként kialakulhatnak peptidkötést tartalmazó kereszthidak, mint például véralvadás vagy a tej megalvása során.

Fehérje szerkezeti szintek

Primer szerkezet

A fehérjék aminosav szekvenciája. Az aminosavakból felépülő fehérjék irányított polimerek, a peptidkötés aszimmetrikus jellegének köszönhetően. A fehérjelánc szintézisekor a legutoljára beépült aminosav karboxilcsoportjához kapcsolódik a következő aminosav aminocsoportja és így tovább. Így megkülönböztetjük a fehérjelánc "elejét" a szabad aminocsoportot tartalmazó N' terminálist, valamint a "végét", a szabad karboxil csoportot tartalmazó C' terminálist.

Szekunder(másodlagos) szerkezet

A peptidgerinc lokális konformációját értjük a fehérjék másodlagos szerkezete alatt. Ezt a szerkezeti szintet a peptidsíkok egymáshoz képest történő elfordulásával jellemezhetjük, azaz a fi és pszi torziós szögértékekkel. Vannak olyan szakaszai a peptidláncnak, ahol ezek a szögértékek számos aminosavon keresztül szűk értéken belül változnak. Ezek olyan jól jellemezhető periodikus szerkezeti elemek, mint különböző α-hélixek, vagy a β-láncok, kanyarok és hurkok. (A hélixek egyszeresen spirálisan feltekeredő formát mutatnak, a β-láncok, más néven redők háztetőszerűen egymáshoz kapcsolódó formát öltenek nagyjából így ^^^^^)

Tercier (harmadlagos) szerkezet

Egy peptidlánc másodlagos szerkezeteinek elrendeződése, a fehérje "kompakt feltekeredése".

Kvaterner (negyedleges) szerkezet

Több fehérjelánc kötődésekor létrejövő komplex szerkezete. Az alkotó fehérjeláncokat alegységnek nevezzük.

Csoportosításuk

Alakjuk alapján

  • 2. globuláris (gomolyag) – harmadlagos v. negyedleges szerkezet:

Összetételük szerint

  • egyszerű fehérjék: Csak aminosavak építik fel őket, hidrolízisükkor csak aminosavak keletkeznek.

  • összetett fehérjék: Hidrolizátumuk egyéb alkotórészt is tartlmaz. Lehetnek

    • Metalloproteinek: Fémionokat tartalmaznak, például az alkohol-dehidrogenáz Zn2+-t, a citochrom oxidáz Cu2+-t.

    • Foszfoproteinek, például kazein

    • Hem-proteinek, például hemoglobin, mioglobin, citochrom-c, vas-protoporfirin részt tartalmaz.

    • Glikoproteinek: Szénhidrát-részt tartalmaznak, pl γ-globulin.

    • Lipoproteinek, például β1-lipoprotein

    • Flavoproteionek: Flavinnukleotid részt tartalmaz például a szukcinát dehidrogenáz

    • Nukleoproteinek: Nukleinsavakat tartalmaznak, például a dohánymozaik-vírus és a riboszómák RNS-t.

Funkciójuk szerint