aminosavak amino acids a fehérjék építőelemei; láncot képezve hozzák létre a fehérjéket a peptideken keresztül. Az aminosavak a természet legfontosabb négy elemét (C, H, N, O) tartalmazzák; némelyikhez kén is kapcsolódik, amelynek helyére a szelén is beléphet. Két részből állnak:
▪ Állandó rész. Ez az α-szénatomból a hozzákapcsolódó hidrogénatommal és karboxilcsoporttal (COOH), valamint az aminocsoportból (NH2) tevődik össze. Azt a szénatomot nevezzük α-szénatomnak, amelyhez a karboxilcsoport kötődik.
▪ Változó rész, amely az oldalláncból (R); ez szintén az α-szénatomhoz kapcsolódik. Az egyes aminosavak az oldalláncban különböznek, tulajdonságukat az oldallánc határozza meg. Az oldalláncok lehetnek egyszerűek, a legegyszerűbb egyetlen hidrogénatom, összetettebbek, sőt bonyolultabbak, például gyűrűs szerkezetet tartalmazók is. Bizonyos aminosavak oldalláncai víztaszítók, mások vízkedvelők. Vannak (pozitív vagy negatív) töltéssel bíró (kétsarkú) és semleges oldalláncok.
Az aminosavak szénatomjait kétféleképpen is jelölik: 1., 2. 3…, ahol az 1. a cooh-csoport szénatomja, vagy α, β, γ… Megkülönböztetünk α-, β-, γ-aminosavakat attól függően, hogy az aminocsoport az α-, β- vagy a γ-szénatomhoz (másként: az 1-es, 2-es vagy 3-as szénatomhoz) kötődik. Pl. az α-, a β- és a γ-aminovajsav (butánsav):
Ezek összegképlete azonos (C4H9O2N1), szerkezetükben különböznel (szerkezeti azonmások).
A fehérjét alkotó aminosavak mind α-aminosavak (α-amino-karbonsavak, R–CH(NH2)–COOH), mert a hidrogén, az amino- és a karboxilcsoport, valamint az oldallánc is ugyanahhoz a szénatomhoz kötődik. A szervezetben azonban előfordul másféle aminosav is, pl. a β-alanin, amely a koenzim-A összetevője.
A karboxilcsoport savas, az aminocsoport bázikus
tulajdonságú hatócsoport, ezért az aminosavak vizes közegben (ilyen a
sejtplazma) ikerion formájában is lehetnek. A COOH vizes közegben könnyen ad le
egy protont, amelyet a víz szállít, H2O+ formájában, és az NH2
is felveheti, és ikerion jön létre; egyazon aminosavnak pozitív és negatív
töltésű hatócsoportja is van. A karbonilcsoport negatív (COO-), a H3N-csoport
pozitív töltésű (H3N+). (Az ábrán R = oldallánc; C* =
α-szénatom) A töltés nélküli és az ikerionos forma a vizes közegben
egyensúlyban van, az ikerionok némi túlsúlyával.
Fehérjeépítőnek 21 aminosavat tekintünk, ezek:
alanin (Ala, A), arginin (Arg, R), aszparagin (Asn, N), aszparaginsav (Asp, D), cisztein (Cys, C), fenilalanin (Phe, F), glutamin (Gln, Q), glutaminsav (Glu, E), glicin (Gly, Gln, G), hisztidin (His, H), izoleucin (Ile, I), leucin (Leu, L), lizin (Lys, K), metionin (Met, M), prolin (Pro,P), szelenocisztein (Sec), szerin (Ser, S), treonin (Thr, T), triptofán (Trp, W), tirozin (Tyr, Y), valin (Val, V).
■ Víztaszító oldalláncú aminosavak:
■ Vízkedvelő oldalláncú aminosavak:
■ Pozitív töltésű oldalláncúak:
■ Negatív töltésű oldalláncúak:
■ Gyűrűs oldalláncúak:
A
200-nál többféle aminosav közül a többit nem soroljuk a fehérjét képezők közé,
mert vagy D-aminosavak, vagy az aminocsoportot nem az α-szénatomon kapcsolják,
vagyis β-/γ-aminosavak. Szervezetünk a 21 féle fehérjeképző aminosav közült
csak tízfélét képes előállítani, a többit a táplálékkal vesszük fel; ezek a táplálékaminosavak*
(essential amino acids, esszenciális aminosavak). A tápláléaminosavakat
a növények képezik a mikrobák által, a légköri nitrogén megkötésével
előállított ammónnia felvételével.
Az aminosavak α-szénatomjai (néhány kivétellel, pl. glicin – az oldallánca egyetlen hidrogén) térközpontok, vagyis négy különböző vegységet (atomot és/vagy atomcsoportot) kötnek, ezért tükörképi azonmások jönnek létre (→téralakzati azonmások). A tükörképi azonmások vegyi és a fizikai tulajdonsága egyforma, kivéve, hogy kristályos formájukban a síkban sarkított fényt (polarized light) ellenkezőleg forgatják (fényforgató azonmások), aminek következtében eltérhet a biológiai hatásuk. Ezek téralakzatát hagyománytiszteletből D és L betűvel jelöljük, de egyre inkább terjed az R–S jelölés. A fehérjeképző aminosavak mind L-szerkezetűek; megfelel az S-szerkezetnek.
Az aminosavak sorrendjének váltakozásával rendkívül sokféle (~1012 nagyságrendű) fehérje keletkezhet. Természetesen nem mindegyik fehérjében fordul elő az összes aminosav, valamint a fehérjék aminosav-összetétele változhat is a fehérje működésekor: más aminosav kötődik be, aminek következtében a fehérje is megváltozhat, más fehérjévé alakulhat. Az aminosavak legnagyobb része a fehérjékben van, a sejtekben szabad aminosavak csak nagyon kis mennyiségben fordulnak elő.