Amino ve karboksil grupları içeren amino asitler  proteinlerin temel yapı taşlarıdır. Proteinler vücutta önemli görevler içeren makromoleküllerden biridir. Bu görevleri mesajcı RNA (mRNA) ve translasyon vasıtasıyla kazanır. (Scot et al., 2006)

Doğada 700’den fazla aminoasit çeşidi keşfedilmiştir. Hemen hemen hepsi de α-amino asitleridir. Bunlar şu alemlerde bulunur;

  • Bakteriler
  • Mantarlar
  • Algler
  • Bitkiler

Amino asitler, peptitler ve proteinlerin temel bileşenleridir. 20 önemli amino asit, peptitler ve proteinleri oluşturdukları ve dünyada yaşayan bütün canlıların yapı taşları oldukları için yaşam için çok önemlidir. Amino asitler protein sentezinde kullanırlar ve genetik olarak da kontrol edilirler. Bazı yaygın olmayan amino asitler bitki tohumlarında da bulunabilir.

Amino asitler insan vücudunun sağlığının korunması için zorunlu bileşenlerinden biridir. Genel olarak vücutta şu görevleri yerine getirirler:

  • Hormon üretimi
  • Kasların yapısı
  • Sinir sistemi
  • Hayati organların çalışması
  • Hücresel fonksiyonlar

Eğer vücutta yeterli amino asit bulunmazsa, protein sentezi durur.

Alfa amino asitler olmazsa, vücutta yorgunluk, sinirlilik, hormonal dengesizlikler ve hatta bazende depresyon görülebilir.

Kısaltmalar

Amino asitlerin kısaltmalarını anlamak için ilk önce adlarının neden kısaldığını bilmemiz gerekmektedir. Bunun bir sebebi amino asitleri tanımlamayı kolaylaştırmak ve daha iyi yönetilebilir üç harfli sistemi kullanmaktır. Örnek verecek olursak en basit amino asit olan Glisin H—Gly—OH şeklinde gösterilir. Buradaki H ve OH, peptit bağı oluşması için iki amino asidin birleşmesiyle açığa çıkan H2O’yu temsil eder.

Gly-Gly dipeptide

Amino Asitler Nasıl Keşfedildi

Amino asitler, protein hidrolizinin ürünleridirler. Yüz yıllar boyunca amino asitler, çalışmalarında yaratıcı ve inovatif fikirleri kullanan, sabırlı ve yetenekli kimyager ve biyokimyagerler tarafından çeşitli yöntemlerler kullanılarak keşfedilmişlerdir.

Protein kimyası binlerce yıl önce bile kullanılan yöntemleri içeren bir çağdır. Tutkal hazırlama, peynir üretimi ve hatta gübre filtrelenmesi yoluyla amonyağın keşfi gibi işlemler ve teknik uygulamalar yüzyıllar öncesinde meydana geldi. 1820 yılına gelindiğinde, Henri Braconnat jelatinden direkt olarak glisin üretmiştir. Yapmış olduğu çalışmalarda proteinlerin nişasta gibi davranıp davranmadığını ve onların asitlerden ve şekerden oluşup oluşmadığını çözmeye çalışmıştır.

O zamanlarda çalışmalar yavaş ilerlese de, bu zamanlarda bile protein kompozisyonunun karmaşık süreçleri ortaya çıkarılamayan çalışmalar hız kazanmıştır.

Yeni amino asitlerin bulunmasının yanında, amino asitlerinin analizinde de çok daha fazlası keşfedilmiştir. Protein ve amino asit kimyasının geleceği biyokimyada yatıyor. Şu an proteinler hakkında bilgimiz o kadar az ki ileride bu alanda yapılacak çalışmalar hayatı anlamamızda bize çok büyük katkılar sağlayacaktır. Ama o zamana kadar amino asitlerin ve proteinlerin karmaşıklığı ve gizemi çözülmeyi bekleyecektir.

Amino Asitlerin Sınıflandırılması

Uzmanlar amino asitleri, insanların diyet yoluyla alıp alamayacaklarını da dahil etmek üzere çeşitli özelliklerine göre sınıflandırır. Buna göre bilim insanları amino asitler üç gruba ayırmıştır.

  1. Esansiyel olmayan amino asitler
  2. Esansiyel amino asitler
  3. Yarı esansiyel amino asitler

Bununla birlikte amino asitleri esansiyel yada esansiyel olmayan olarak sınıflandırma, insan sağlığı için 20 amino asidin tümü gerekli olduğu durumda işe yaramaz.

Amino asitlerin sekizi esansiyeldir. Bunlar vücut tarafından üretilemez ve diyetle dışarıdan alınmalıdır. Bunlar:

  • Lösin
  • İzolösin
  • Lizin
  • Treonin
  • Metiyonin
  • Fenilalanin
  • Valin
  • Triptofan

Histidin yarı esansiyel amino asit olarak kategorize edilir. Çünkü insan vücudunun fonksiyonunu düzgün yerine getirmesi için bu amino aside ihtiyacı esansiyel değildir. Bu yüzden de diyet yoluyla alınmasına her zaman ihtiyaç yoktur. Bu arada yarı esansiyel amino asitler insan diyetinde gerekli değildir, ancak belirli koşullar altında zorunlu hale gelir.

Esansiyel olmayan amino asitler ise vücut tarafından ya esansiyel amino asitlerden yada proteinlerin yıkımları aracılığıyla üretilir. Esansiyel olmayan amino asitleri şunlardır:

  • Asparajin
  • Alanin
  • Arjinin
  • Aspartik asit
  • Sistein
  • Glutamik asit
  • Glutamin
  • Prolin
  • Glisin
  • Tirozin
  • Serin

Diğer Sınıflandırma Çeşitleri

İlave olarak amino asitlerin sınıflandırılması yan zincir (side chain) gruplarının yapılarına bağlıdır. Uzmanlar beş farklı sınıf tanımlamıştır. Bunlar:

  • Sistein ve Metiyonin -> (Sülfür içeren amino asitler)
  • Asparajin, Serin, Treonin ve Glutamin -> (Nötral amino asitler)
  • Glutamik asit ve Aspartik asit -> (asidik) Arjinin, Histidin ve Lizin -> (bazik)
  • Lösin, İzolösin, Glisin, Valin ve Alanin -> (Alifatik amino asitler)
  • Fenilalanin, Triptofan, Tirozin ve Histidin -> (Aromatik amino asitler)

Son amino asit sınıflandırılması, 20 amino asit listesini yan zincir yapılarına göre, ikisi ana grup ve ikisi alt grup olmak üzere dört gruba ayıran sınıflandırmadır. Bunlar:

  1. Polar olmayan
  2. Polar
  3. Asidik ve polar
  4. Bazik ve polar

Örneğin yan zincir saf hidrokarbon alkil yada aromatik gruba sahipse polar olmayan gruba aittir. Bu amino asitler şunlardır: Fenilalanin, Glisin, Valin, Lösin, Alanin, İzolösin, Prolin, Metiyonin ve Triptofan. Bu arada yan zincir amid, asit ve alkol gibi farklı polar gruplar içeriyorsa bunlar da polar olarak sınıflandırılır. Bunlara da Tirozin, Serin, Asparajin, Treonin, Glutamin ve Sistein örnek olarak verilebilir. Eğer yan zincir karboksilik asit içeriyorsa bu amino asitler asidik-polar olarak sınıflandırılır. Bunlara Aspartik asit ve Glutamik asit örnek olarak verilebilir. Son olarak da eğer yan zincir amonyum içeriyorsa bu amino asitlerde bazik polar olarak sınıflandırılır. Bunlara da Lizin, Arjinin ve Histidin örnek olarak verilebilir.

Amino Asitlerin Özellikleri

Amino acid structureAmino asitler iki fonksiyel grup içerir bunlar karboksil grup (-COOH) ve amino gruptur (-NH2).

Her molekül bir yan zincir (R) içerir. Örneğin Alanin, yan zincirinde bir metil grubu içeren amino asittir. R gruplar çeşitli şekillere, büyüklüklere, yüklere ve reaktiviteye sahiptir. Bu da amino asitlerin yan zincirlerinin kimyasal özelliklerine göre gruplandırılmasını sağlar.

Tablo: Yaygın amino asitlerin kısaltmaları ve özellikleri
İsim Üç harfli kod Tek harfli kod Moleküler Ağırlık Moleküler Formül Rezidü
Formülü
Rezidü Ağırlığı pKa pKb pKI pl
Alanin
Ala A 89.10 C3H7NO2 C3H5NO 71.08 2.34 9.69 6.00
Arjinin
Arg R 174.20 C6H14N4O2 C6H12N4O 156.19 2.17 9.04 12.48 10.76
Asparajin
Asn N 132.12 C4H8N2O3 C4H6N2O2 114.11 2.02 8.80 5.41
Aspartik asit
Asp D 133.11 C4H7NO4 C4H5NO3 115.09 1.88 9.60 3.65 2.77
Sistein
Cys C 121.16 C3H7NO2S C3H5NOS 103.15 1.96 10.28 8.18 5.07
Glutamik asit
Glu E 147.13 C5H9NO4 C5H7NO3 129.12 2.19 9.67 4.25 3.22
Glutamin
Gln Q 146.15 C5H10N2O3 C5H8N2O2 128.13 2.17 9.13 5.65
Glisin
Gly G 75.07 C2H5NO2 C2H3NO 57.05 2.34 9.60 5.97
Histidin
His H 155.16 C6H9N3O2 C6H7N3O 137.14 1.82 9.17 6.00 7.59
Hidroksiprolin
Hyp O 131.13 C5H9NO3 C5H7NO2 113.11 1.82 9.65
Izolösin
Ile I 131.18 C6H13NO2 C6H11NO 113.16 2.36 9.60 6.02
Lösin
Leu L 131.18 C6H13NO2 C6H11NO 113.16 2.36 9.60 5.98
Lizin
Lys K 146.19 C6H14N2O2 C6H12N2O 128.18 2.18 8.95 10.53 9.74
Metiyonin
Met M 149.21 C5H11NO2S C5H9NOS 131.20 2.28 9.21 5.74
Fenilalanin
Phe F 165.19 C9H11NO2 C9H9NO 147.18 1.83 9.13 5.48
Prolin
Pro P 115.13 C5H9NO2 C5H7NO 97.12 1.99 10.60 6.30
Piroglutamik
Glp U 139.11 C5H7NO3 C5H5NO2 121.09 5.68
Serin
Ser S 105.09 C3H7NO3 C3H5NO2 87.08 2.21 9.15 5.68
Treonin
Thr T 119.12 C4H9NO3 C4H7NO2 101.11 2.09 9.10 5.60
Triptofan
Trp W 204.23 C11H12N2O2 C11H10N2O 186.22 2.83 9.39 5.89
Tirozin
Tyr Y 181.19 C9H11NO3 C9H9NO2 163.18 2.20 9.11 10.07 5.66
Valin
Val V 117.15 C5H11NO2 C5H9NO 99.13 2.32 9.62 5.96

Amino asitler genellikle suda çözünür ve organik çözücülerde az miktarda çözünür olan kristalin katılardır. Çözülebilirlikleri yan zincirinin büyüklüğüne ve doğasına bağlıdır. Amino asitler 200-300°C sıcaklıklara varan erime noktalarına sahiptir. Diğer özellikleri her bir amino asit için değişir.

20 Amino Asit ve Fonksiyonları

Sadece 20 amino asit insan peptitlerinde ve proteinlerinde bulunur. Doğal olarak oluşan bu amino asitler, peptitleri ve proteinleri sentezlemek için hücreler tarafından kullanılır. Genel olarak amino asitlerin formülü şu şekildedir: H2NCHRCOOH.

20 amino asit arasındaki temel farklılık R grupların farklı yapıda olmasıdır. Esansiyel amino asitler ve bunların her birinin fonksiyonu aşağıda gösterilmiştir.

Polar olmayan – Alifatik Rezidüler

Structure of GlycineGlisin (G/Gly). DNA’yı dilimler ve farklı amino asitler üretir. En önemli üç glikojenik amino asitten biridir. Glisin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Amino Asitler amino asidiAlanin (A/Ala). Kaslar için önemli enerji kaynağıdır. En önemli üç glikojenik amino asitten biridir. Şeker metabolizmasındaki birincil amino asittir. Antikorlar üreterek bağışıklık sistemini güçlendirir. Alanin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Amino Asitler amino asidiValin (V/Val). Kas gelişimi için esansiyeldir. Valin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidiLösin (L/Leu). Cilt, kemik ve doku yaralarının iyileşmesinde önemlidir. Lösin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidiİzolösin (I/Ile). Hemoglobin sentezinde gereklidir. İzolösin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidi

Prolin (P/Pro). Kıkırdağın önemli bir bileşenidir. Eklem sağlığı, tendonlar ve bağlarda da kritik rol oynar. Kalp kasını güçlü tutar. Prolin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidiMetiyonin (M/Met). Bir antioksidandır. Yağların yıkımına ve kas dejenerasyonunu azaltmaya yardımcı olur. Metiyonin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Aromatik Rezidüler

Amino Asitler amino asidiFenilalanin (F/Phe). Sinir sisteminin sağlığı için yararlıdır. Hafızayı ve öğrenmeyi arttırır. Fenilalanin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidiTirozin (Y/Tyr). Dopamin, norepinefrin ve adrenalinin öncüsüdür. Enerjiyi arttırır. Zihinsel berraklığı ve konsantrasyonu geliştirir, bazı depresyonları tedavi edebilir. Tirozin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Amino Asitler amino asidiTriptofan (W/Trp). Nörotransmitter seratoninin sentezi için gereklidir. Seratonin dönüşümü sayesinde kaliteli uyku çekmeye yardımcı olur. Anksiyete ve depresyonun bazı formlarını düşürür. Migreni ve baş ağrılarını tedavi eder. Büyüme hormonunu uyarır. Triptofan hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Amino Asitler amino asidiHistidin (H/His). Hemoglobinde yüksek konsentrasyonda bulunur. Anemiyi tedavi eder. Romatoit artrit tedavisinde kullanılır. Histidin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Polar – Yüksüz Rezidüler

 

Amino Asitler amino asidiSerin (S/Ser). En önemli üç glikojenik amino asitten biridir, diğerleri alanin ve glisindir. Kan şeker seviyesini düzenler ve immün bağışıklığı arttırır. Miyelin kılıflar serin içerir. Serin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Amino Asitler amino asidiTreonin (T/Thr). Kolajen oluşumu için gereklidir. Karaciğerde yağ birikimini önlemeye ve antikorların üretimine yardımcı olur. Treonin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidiSistein (C/Cys). Radyasyona, kirliliğe ve ultraviyole ışığa karşı korur. Detoksifikatör cildin büyümesi ve onarımı için gereklidir. Sistein hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidiAsparajin (N/Asn). İki ana uyarıcı nörotransmitterden biridir. Asparajin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

 

Amino Asitler amino asidiGlutamin (Q/Gln). Normal ve sabit kan şekeri seviyelerini korumaya, kas gücü ve dayanıklılığına, gastrointestinal fonksiyona yardımcı olur. İnce bağırsağa enerji sağlar. Glutamin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Pozitif Yüklü Rezidüler

 

Amino Asitler amino asidiLizin (K/Lys). Kas proteinin bileşenidir. Enzim ve hormonların sentezlenmesinde ihtiyaç duyulur. Sinir sistemi fonksiyonu sağlığı için gerekli olan L-karnitin molekülünün öncüsüdür. Lizin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

Amino Asitler amino asidi

Arjinin (R/Arg). İki ana uyarıcı nörotransmitterden biridir. Dayanıklılığı arttırabilir ve yorgunluğu azaltabilir. Zararlı kimyasalları detoksifiye eder. DNA sentezinde rol oynar. Arjinin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidiHistidin (H/His). Hemoglobinde yüksek konsentrasyonda bulunur. Anemiyi tedavi eder. Romatoit artrit tedavisinde kullanılır. Histidin hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Negatif Yüklü Rezidüler

Amino Asitler amino asidiAspartik Asit (D/Asp). Dayanıklılığı arttırır ve karaciğeri korumaya yardımcı olur. DNA ve RNA metabolizması immün sistem fonksiyonunda da aktif rol oynar. Aspartat hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.

 

Amino Asitler amino asidi

Glutamat (E/Glu). DNA sentezinde rol oynayan nörotransmitterlerin yapısında bulunur. Glutamat hakkında daha çok bilgi için tıklayınız.