Glycin

Rozbalit box

Obsah boxu

Glycin (zkratky Gly nebo G) je nejjednodušší proteinogenní aminokyselina. Jeho chemický název je kyselina aminoethanová. Vzhledem k tomu, že jeho postranní řetězec tvoří pouze jediný atom vodíku, je glycin jedinou proteinogenní aminokyselinou, která není chirální (nemá optické izomery). Díky své malé velikosti se může vměstnat do prostorově omezených míst v proteinových strukturách, což mu dává unikátní vlastnosti. V lidském těle plní řadu klíčových funkcí – je nejen základním stavebním kamenem proteinů, ale funguje také jako důležitý neurotransmiter v centrální nervové soustavě.

Pro člověka je glycin nepostradatelnou (neesenciální) aminokyselinou, což znamená, že si ho tělo dokáže v dostatečném množství syntetizovat samo, především z aminokyseliny serinu.

📜 Historie

Glycin byl objeven v roce 1820 francouzským chemikem Henrim Braconnotem. Podařilo se mu ho izolovat při hydrolýze želatiny vařením s kyselinou sírovou. Vzhledem k jeho sladké chuti ho pojmenoval "sucre de gélatine" (želatinový cukr). Později švédský chemik Jöns Jacob Berzelius navrhl kratší a výstižnější název "glykokol" (z řeckého glykys – sladký a kolla – klíh). Tento název se nějakou dobu používal, ale nakonec se prosadil název "glycin", který zavedl německý chemik Justus von Liebig. Struktura molekuly byla definitivně objasněna až v roce 1858 francouzským chemikem Augustem Cahoursem.

🧪 Chemické a fyzikální vlastnosti

Glycin je nejmenší ze všech 20 standardních aminokyselin. Jeho postranní řetězec je tvořen pouze jedním atomem vodíku. Tato jednoduchá struktura má několik důležitých důsledků:

• Achiralita: Na rozdíl od všech ostatních proteinogenních aminokyselin není glycin opticky aktivní. Jeho α-uhlík není chirálním centrem, protože jsou na něj navázány dva stejné substituenty (atomy vodíku).
• Flexibilita: Díky absenci objemného postranního řetězce je peptidová vazba v blízkosti glycinu mnohem flexibilnější než u jiných aminokyselin. To umožňuje proteinovému řetězci vytvářet ostré ohyby a těsné struktury, které by jinak nebyly možné.
• Hydrofilita/Hydrofobita: Glycin je považován za amfifilní, což znamená, že má vlastnosti jak hydrofilní, tak hydrofobní. Může se nacházet jak na povrchu proteinů v kontaktu s vodou, tak uvnitř jejich struktur.
• Zwitterion: V pevném stavu a ve vodných roztocích s neutrálním pH existuje glycin jako zwitterion. To znamená, že jeho karboxylová skupina (-COOH) je deprotonovaná (-COO⁻) a aminoskupina (-NH₂) je protonovaná (-NH₃⁺). Celkový náboj molekuly je tedy nulový.
• Vzhled a rozpustnost: V čisté formě je glycin bílá krystalická látka sladké chuti, dobře rozpustná ve vodě, ale téměř nerozpustná v nepolárních rozpouštědlech jako je ethanol nebo diethylether.

🧬 Biologický význam a funkce

Glycin hraje v organismu několik zásadních a nezastupitelných rolí.

🧱 Stavební blok proteinů

Jako každá proteinogenní aminokyselina je glycin základní stavební jednotkou pro syntézu proteinů. Jeho malá velikost je klíčová pro strukturu některých specifických proteinů. Nejvýznamnějším příkladem je kolagen, nejhojnější protein v těle savců. Kolagen má strukturu trojité šroubovice, kde se glycin vyskytuje v každé třetí pozici (sekvence Gly-X-Y, kde X je často prolin a Y hydroxyprolin). Malý atom vodíku glycinu je jediný, který se vejde do stísněného vnitřního prostoru této trojité šroubovice, a tím umožňuje její pevné svinutí a stabilitu. Bez glycinu by kolagen nemohl tvořit pevná vlákna nezbytná pro kůži, šlachy, chrupavky a kosti.

Dalším příkladem je elastin, protein zodpovědný za pružnost tkání, který je rovněž bohatý na glycin.

🧠 Neurotransmiter

Glycin je jedním z hlavních inhibičních neurotransmiterů v centrální nervové soustavě, zejména v míše, mozkovém kmeni a sítnici. Váže se na specifické ionotropní receptory (glycinové receptory), které po aktivaci otevírají chloridové kanály. Následný vtok chloridových iontů (Cl⁻) do neuronu vede k hyperpolarizaci membrány, což ztěžuje vyvolání akčního potenciálu. Tímto mechanismem glycin tlumí nervovou aktivitu a podílí se na regulaci motorických signálů a zpracování smyslových vjemů.

Paradoxně však glycin působí také jako excitační ko-agonista na NMDA receptorech v mozku. Pro aktivaci těchto receptorů je kromě hlavního agonisty, glutamátu, nutná i přítomnost glycinu. NMDA receptory jsou klíčové pro procesy synaptické plasticity, jako je učení a paměť.

⚙️ Metabolická role

Glycin slouží jako prekurzor pro syntézu mnoha důležitých biomolekul:

• Porfyriny: Je výchozí látkou pro syntézu hemu, prostetické skupiny hemoglobinu, myoglobinu a cytochromů, které jsou nezbytné pro transport kyslíku a buněčné dýchání.
• Puriny: Atomy glycinu jsou začleněny do základní struktury purinových bází (adenin a guanin), které tvoří stavební kameny DNA a RNA.
• Kreatin: V játrech a ledvinách se glycin kombinuje s argininem a methioninem za vzniku kreatinu. Kreatinfosfát pak slouží jako rychlý zdroj energie pro svaly a mozek.
• Glutathion: Glycin je jednou ze tří aminokyselin (spolu s cysteinem a glutamátem), které tvoří glutathion, klíčový intracelulární antioxidant chránící buňky před poškozením volnými radikály.

🥗 Zdroje v potravě a syntéza

🍽️ Potravinové zdroje

Jelikož je glycin součástí většiny proteinů, nachází se v mnoha potravinách. Zvláště bohaté na glycin jsou potraviny s vysokým obsahem kolagenu a želatiny. Mezi hlavní zdroje patří:

• Maso a drůbež: Zejména tužší části masa bohaté na pojivovou tkáň, kůže a vývary z kostí.
• Ryby a mořské plody.
• Želatina: Je téměř čistým zdrojem kolagenních proteinů, a tedy i glycinu.
• Mléčné výrobky a vejce.
• Luštěniny: Sójové boby, čočka, fazole.
• Semena a ořechy: Dýňová, sezamová a slunečnicová semínka.

⚙️ Biosyntéza v těle

Lidské tělo si dokáže glycin syntetizovat, a proto není považován za esenciální aminokyselinu. Hlavní dráhou syntézy je přeměna aminokyseliny serinu pomocí enzymu serin-hydroxymethyltransferázy. Tato reakce vyžaduje jako kofaktor tetrahydrofolát (aktivní forma kyseliny listové). Glycin může být v těle také odbouráván systémem štěpení glycinu (Glycine Cleavage System), což je důležitý proces pro udržení jeho homeostázy.

💊 Využití a aplikace

🔬 V průmyslu a výzkumu

• Potravinářství: Používá se jako zvýrazňovač chuti, sladidlo a maskovací činidlo pro hořkou chuť (např. sacharinu). V krmivech pro zvířata slouží ke zlepšení chuti.
• Farmaceutický průmysl: Využívá se jako pufrovací činidlo v některých lécích, například v antacidech nebo analgeticích.
• Laboratorní techniky: Je součástí pufrů používaných v biochemických metodách, jako je například SDS-PAGE pro separaci proteinů.

🩺 V medicíně a doplňcích stravy

• Doplněk stravy: Glycin je prodáván jako doplněk stravy, nejčastěji pro podporu kvality spánku. Některé studie naznačují, že užití glycinu před spaním může zlepšit subjektivní kvalitu spánku, zkrátit dobu usínání a snížit denní únavu. Mechanismus pravděpodobně souvisí s jeho schopností snižovat tělesnou teplotu a působit jako inhibiční neurotransmiter.
• Terapeutický potenciál: Zkoumá se jeho potenciální využití jako doplňkové léčby u schizofrenie. Předpokládá se, že zvýšením aktivity NMDA receptorů by mohl zmírnit některé negativní příznaky tohoto onemocnění.
• Chirurgické roztoky: Sterilní roztoky glycinu se používají jako nevodivá irigační tekutina při některých chirurgických zákrocích, například při transuretrální resekci prostaty (TURP).

🌌 Výskyt ve vesmíru

Detekce glycinu mimo Zemi je významným objevem v oblasti astrobiologie. V roce 2009 NASA potvrdila přítomnost glycinu ve vzorcích odebraných z komety Wild 2 misí Stardust. Později, v roce 2016, byl glycin detekován také v komě komety 67P/Churyumov–Gerasimenko sondou Rosetta. Tyto nálezy podporují hypotézu, že základní stavební kameny života mohly být na ranou Zemi dopraveny prostřednictvím komet a meteoritů, což mohlo přispět ke vzniku života.

🤔 Glycin pro laiky

Představte si Lego kostičky, ze kterých si vaše tělo staví vše potřebné. Aminokyseliny jsou přesně takové kostičky a glycin je ta úplně nejmenší a nejjednodušší z nich.

• Stavební materiál: Protože je tak malý, vejde se i do velmi úzkých míst. To je super důležité pro stavbu kolagenu – proteinu, který dělá vaši kůži pevnou, šlachy silné a klouby pružné. Bez glycinu by byl kolagen jako špatně postavená zeď, která se hroutí.
• Brzda v nervovém systému: Váš nervový systém je jako rušná dálnice. Glycin v některých částech (hlavně v míše) funguje jako semafor nebo brzda. Zpomaluje přenos signálů, aby nedošlo k chaosu. To pomáhá kontrolovat pohyby a tlumit přehnané reakce.
• Pomocník při výrobě: Tělo používá glycin i jako surovinu pro výrobu dalších klíčových látek. Pomáhá například vyrobit hemoglobin (který nosí kyslík v krvi) nebo kreatin (rychlá energie pro svaly).
• Musím ho jíst? Nemusíte se bát, že byste ho měli málo. Vaše tělo si ho umí vyrobit samo. Navíc se nachází ve spoustě běžných potravin, jako je maso, ryby nebo luštěniny.

Stručně řečeno, glycin je malý, ale nepostradatelný dělník, který v těle staví, uklidňuje a vyrábí.

Šablona:Aktualizováno