Aminokyselina

Rozbalit box

Obsah boxu

Aminokyselina (často zkracováno jako AK nebo AmK) je organická sloučenina, která ve své molekule obsahuje nejméně jednu aminoskupinu (-NH₂) a jednu karboxylovou skupinu (-COOH). V biochemii a molekulární biologii se tento termín nejčastěji vztahuje na tzv. α-aminokyseliny (alfa-aminokyseliny), u nichž jsou obě tyto funkční skupiny vázány na stejném atomu uhlíku. Tyto molekuly představují základní stavební kameny proteinů (bílkovin), které se podílejí na téměř všech biologických procesech v organismech.

Kombinací 20 základních (tzv. proteinogenních) aminokyselin jsou tvořeny prakticky všechny bílkoviny v lidském těle i v přírodě. Pořadí (sekvence) aminokyselin v řetězci určuje primární strukturu proteinu a jeho následné prostorové uspořádání, které je klíčové pro jeho biologickou funkci.

🧪 Základní charakteristika

Obecná struktura α-aminokyseliny se skládá z centrálního uhlíkového atomu (α-uhlíku), na který jsou navázány:

• Aminoskupina (-NH₂)
• Karboxylová skupina (-COOH)
• Atom vodíku (-H)
• Postranní řetězec (označovaný jako R-skupina), který je pro každou aminokyselinu unikátní a určuje její specifické chemické a fyzikální vlastnosti.

Díky přítomnosti kyselé karboxylové skupiny a zásadité aminoskupiny mají aminokyseliny amfoterní charakter, což znamená, že mohou reagovat jako kyseliny i jako zásady v závislosti na pH okolního prostředí. Ve vodných roztocích při neutrálním pH existují převážně jako ionty s obojetným nábojem (tzv. amfionty), kde je karboxylová skupina deprotonovaná (-COO⁻) a aminoskupina protonovaná (-NH₃⁺).

Peptidová vazba

Aminokyseliny se mohou vzájemně spojovat prostřednictvím peptidové vazby. Tato vazba vzniká reakcí karboxylové skupiny jedné aminokyseliny s aminoskupinou druhé aminokyseliny za odštěpení molekuly vody. Spojením dvou až přibližně 100 aminokyselin vznikají peptidy, zatímco řetězce s více než 100 aminokyselinami se označují jako proteiny (bílkoviny).

🧬 Dělení aminokyselin

Aminokyseliny lze dělit podle několika kritérií, z nichž nejvýznamnější je dělení podle schopnosti organismu si je syntetizovat.

Esenciální a neesenciální aminokyseliny

• Esenciální aminokyseliny jsou ty, které si lidský organismus nedokáže sám vytvořit a musí je přijímat v potravě. Pro dospělého člověka je esenciálních devět aminokyselin: fenylalanin, histidin, isoleucin, leucin, lysin, methionin, threonin, tryptofan a valin.
• Neesenciální aminokyseliny si tělo dokáže syntetizovat samo, obvykle z meziproduktů metabolismu nebo z jiných aminokyselin. Patří sem například alanin, asparagin, kyselina asparagová a glutamin.
• Podmíněně (semi-)esenciální aminokyseliny jsou takové, které si tělo sice umí vytvořit, ale jejich syntéza nemusí být dostatečná v určitých situacích, jako je období růstu (dětství), těhotenství, nemoc nebo intenzivní fyzická zátěž. Mezi ně se řadí především arginin a histidin (u dětí).

Dělení podle metabolitů

Podle toho, na jaké produkty se jejich uhlíkatá kostra v těle přeměňuje, se aminokyseliny dělí na:

• Glukogenní: Mohou být využity pro syntézu glukózy v procesu zvaném glukoneogeneze. Patří sem většina aminokyselin, například alanin, arginin, glycin nebo valin.
• Ketogenní: Jsou přeměňovány na ketolátky nebo mastné kyseliny. Do této skupiny patří pouze leucin a lysin.
• Smíšené (glukogenní i ketogenní): Jejich metabolismus poskytuje produkty pro obě dráhy. Patří sem isoleucin, fenylalanin, tryptofan a tyrosin.

📜 Seznam proteinogenních aminokyselin

Existuje 20 (resp. 21-23) základních aminokyselin, které jsou kódovány genetickým kódem v DNA a slouží k tvorbě bílkovin.

Aminokyselina	Třípísmenná zkratka	Jednopísmenná zkratka	Typ
Alanin	Ala	A	Neesenciální
Arginin	Arg	R	Podmíněně esenciální
Asparagin	Asn	N	Neesenciální
Kyselina asparagová	Asp	D	Neesenciální
Cystein	Cys	C	Neesenciální
Fenylalanin	Phe	F	Esenciální
Glutamin	Gln	Q	Neesenciální
Kyselina glutamová	Glu	E	Neesenciální
Glycin	Gly	G	Neesenciální
Histidin	His	H	Esenciální
Isoleucin	Ile	I	Esenciální
Leucin	Leu	L	Esenciální
Lysin	Lys	K	Esenciální
Methionin	Met	M	Esenciální
Prolin	Pro	P	Neesenciální
Serin	Ser	S	Neesenciální
Threonin	Thr	T	Esenciální
Tryptofan	Trp	W	Esenciální
Tyrosin	Tyr	Y	Neesenciální
Valin	Val	V	Esenciální

Kromě těchto 20 základních aminokyselin se vzácně vyskytují i další, jako je selenocystein (21.) a pyrolysin (22.), které jsou do bílkovin zařazovány speciálními mechanismy.

💪 Funkce v organismu

Aminokyseliny jsou klíčové pro nespočet životně důležitých procesů v těle:

• Stavební funkce: Jsou základními jednotkami pro syntézu proteinů, které tvoří sval, kůži, vlasy, šlachy, enzymy a hormony.
• Energetický zdroj: V případě nedostatku sacharidů nebo tuků mohou být aminokyseliny využity jako zdroj energie.
• Metabolické prekurzory: Slouží jako výchozí látky pro syntézu dalších důležitých molekul, jako jsou neurotransmitery (serotonin z tryptofanu, dopamin z tyrosinu), hormony štítné žlázy nebo dusíkaté báze pro tvorbu DNA a RNA.
• Podpora imunitního systému: Některé aminokyseliny, například glutamin, jsou nezbytné pro správnou funkci imunitních buněk.
• Růst a regenerace tkání: Aminokyseliny jsou klíčové pro opravu a obnovu tkání po zranění nebo fyzické zátěži.

🥗 Zdroje v potravě

Pro zajištění dostatečného příjmu všech esenciálních aminokyselin je důležitá vyvážená strava.

• Živočišné zdroje: Jsou považovány za plnohodnotné zdroje bílkovin, protože obvykle obsahují všechny esenciální aminokyseliny v optimálním poměru. Patří sem maso (hovězí, vepřové, drůbež), ryby, vejce a mléčné výrobky (mléko, sýr, tvaroh).
• Rostlinné zdroje: Většina rostlinných zdrojů postrádá jednu nebo více esenciálních aminokyselin, a proto se označují jako neplnohodnotné. Je tedy nutné kombinovat různé druhy rostlinných potravin (např. luštěniny s obilovinami), aby bylo dosaženo kompletního aminokyselinového spektra. Mezi kvalitní rostlinné zdroje patří sója (a výrobky z ní jako tofu a tempeh), čočka, fazole, quinoa, pohanka a ořechy.

🔬 Neproteinogenní a speciální aminokyseliny

Kromě 20 základních proteinogenních aminokyselin existuje v přírodě více než 300 dalších, tzv. neproteinogenních aminokyselin. Tyto aminokyseliny nejsou kódovány v DNA a nejsou standardní součástí bílkovin, ale plní v organismu jiné důležité role. Příklady zahrnují:

• Beta-alanin: Součást koenzymu A a karnosinu, který pomáhá regulovat pH ve svalech.
• Ornitin a citrulin: Klíčové meziprodukty v močovinovém cyklu, procesu odbourávání dusíku.
• Homocystein: Meziprodukt metabolismu methioninu.
• Gama-aminomáselná kyselina (GABA): Důležitý inhibiční neurotransmiter v centrální nervové soustavě.
• Taurin: Hraje roli v funkci žluči a zdraví srdce.
• Tyroxin: Hormon štítné žlázy.

⏳ Historie objevů

Objev aminokyselin byl postupný proces trvající více než jedno století.

• 1806: První objevenou aminokyselinou byl asparagin, který izolovali francouzští chemici Louis-Nicolas Vauquelin a Pierre Jean Robiquet z chřestu (Asparagus).
• 1810: Byl objeven cystin v ledvinových kamenech.
• 1820: Ze svalové tkáně byly izolovány leucin a glycin.
• 1935: Byl objeven threonin, poslední z 20 základních proteinogenních aminokyselin. Tím byla sada kompletní, což umožnilo další výzkum v oblasti výživy a biochemie, vedený například Williamem Cummingem Rosem, který definoval denní potřebu esenciálních aminokyselin.

💡 Pro laiky: Lego kostky života

Představte si, že vaše tělo je obrovská a složitá stavba, například hrad. Aby se tento hrad mohl postavit a neustále opravovat, potřebujete stavební materiál. Tímto materiálem jsou bílkoviny. Aminokyseliny jsou pak jako jednotlivé kostičky Lega, ze kterých se tyto bílkoviny skládají.

Existuje 20 základních druhů "Lego kostiček" (aminokyselin). Když je poskládáte v různém pořadí a v různém počtu, můžete postavit cokoliv: pevnou zeď (svaly), střechu (kůži), komín (vlasy) nebo třeba specializované roboty, kteří v hradě pracují (enzymy).

Některé z těchto "kostiček" si vaše tělo umí vyrobit samo (neesenciální aminokyseliny). Jiné, ty nejdůležitější a nejspeciálnější, si vyrobit neumí a musíte mu je dodat v jídle (esenciální aminokyseliny). Proto je důležité jíst pestrou stravu, například maso, vejce nebo luštěniny, abyste měli k dispozici všechny druhy kostiček a váš "hrad" mohl správně fungovat a růst.

Zdroje

Wikipedie - Aminokyselina Wikipédia - Aminokyselina NZIP - neproteinogenní aminokyseliny WikiSkripta - Aminokyseliny Enervit - Co a k čemu jsou AMINOKYSELINY? Lékárna.cz - Co to jsou aminokyseliny a kde se vyskytují Kompava.cz - Co jsou aminokyseliny a jaké mají účinky Dr. Max - Esenciální aminokyseliny - význam a potraviny GymBeam - Aminokyseliny: Dělení, funkce v těle, vliv na sportovní výkon a nejlepší zdroje Bezhladoveni.cz - Aminokyseliny v potravinách: Esenciální i neesenciální NZIP - Bílkoviny (proteiny) a aminokyseliny NZIP - proteinogenní aminokyseliny Webchemie - Aminokyseliny Nutsman - Kde hledat ve stravě esenciální aminokyseliny? MILO BIOTECH - Jaké jídlo obsahuje všech 20 aminokyselin?