¿Qué es un aminoácido?

Compuesto orgánico que contiene grupos amino y ácidos. La gran mayoría de los aminoácidos de los organismos son aminoácidos con grupos carboxilo. aEl aminoácido es el componente principal de las proteínas y el aminoácido más importante en los organismos. Los aminoácidos libres con estructuras y funciones muy diferentes se encuentran comúnmente en varios organismos.

Modelo de estructura de la alanina

Aminoácidos en las proteínas La estructura básica de las proteínas consta de 20 aminoácidos. Todos están compuestos por un grupo amino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y un grupo de cadena lateral (R) conectado al mismo átomo de carbono. Este átomo de carbono se llama átomo de carbono. 20 tipos de aminoácidos tienen diferentes estructuras de grupos R.

El aminoácido más simple es la glicina, cuyos grupos de cadena lateral son átomos de hidrógeno. Otros que contienen grupos de cadenas laterales alifáticas son alanina, valina, leucina, isoleucina y prolina. La prolina no contiene un grupo amino sino un grupo imino, que debería llamarse iminoácido. Su grupo de cadena lateral está conectado al átomo de carbono a y también al grupo amino, formando una estructura cíclica de ácido tetrahidropirrólico.

La fenilalanina, la tirosina y el triptófano contienen grupos aromáticos de cadena lateral; la serina y la treonina contienen grupos hidroxilo alifáticos de cadena lateral.

Dos aminoácidos básicos, lisina y arginina, están cargados positivamente en un ambiente neutro; aunque la histidina tiene un grupo imidazol en su cadena lateral débilmente básica, si está cargada positivamente depende del ambiente que la rodea. El ácido glutámico y el ácido aspártico son dos aminoácidos ácidos, generalmente en forma de glutamato y aspartato; la sal monosódica del ácido glutámico es el glutamato monosódico. Cuando los grupos carboxilo de la cadena lateral de estos dos aminoácidos son reemplazados por amidas, se convierten en glutamina y asparagina. Son aminoácidos neutros en el proceso de biosíntesis de proteínas, tienen sus propios códigos genéticos y no se derivan del ácido glutámico. convertido a partir de ácido aspártico.

Además, están la cisteína y la metionina con átomos de azufre. El primero tiene un grupo sulfhidrilo, que puede oxidarse formando un enlace disulfuro con el grupo azufre de otra cisteína de la proteína. La metionina se encuentra en cantidades muy pequeñas en los organismos vivos.

En las moléculas de proteínas, muchos aminoácidos son procesados ​​por enzimas y convertidos en sus derivados. Como la hidroxiprolina de la prolina en el colágeno, la ε-N-metillisina de la lisina parcial en la miosina, el ácido γ-carboxiglutámico en la protrombina, etc. Se han descubierto aproximadamente 100 transformaciones.

Las plantas pueden sintetizar por sí mismas todos los aminoácidos que necesitan. Algunos aminoácidos no pueden ser sintetizados por los propios animales y deben obtenerse de los alimentos. La falta de estos aminoácidos puede provocar desnutrición. Estos aminoácidos se llaman aminoácidos esenciales. Para el cuerpo humano, los aminoácidos esenciales incluyen: valina, leucina, isoleucina, treonina, fenilalanina, triptófano, lisina y metionina. Algunos aminoácidos, como la arginina y la histidina, no son esenciales para los adultos, pero deben complementarse en la alimentación de los bebés. Sólo hay que prestar atención a la cantidad adecuada.

El aminoácido puede cristalizar, de forma similar a la sal, y su punto de fusión es muy alto. Los aminoácidos son insolubles en disolventes orgánicos, pero son fácilmente solubles en agua. Después de la disolución, la constante dieléctrica del agua aumenta considerablemente. Estos confirman que son moléculas altamente polares. Los aminoácidos contienen grupos carboxilo y amino y pueden actuar como ácidos y bases al mismo tiempo. Son anfolitos y existen en forma de iones zwitteriónicos (H3N CHRCOO-) en soluciones acuosas. La naturaleza cargada de los aminoácidos es importante en el análisis y separación de aminoácidos.

En la década de 1980 se habían descubierto más de 700 aminoácidos libres en los organismos vivos. Incluyendo varios aminoácidos, iminoácidos y sus derivados. Los más conocidos incluyen los intermediarios metabólicos de los animales superiores, la ornitina y la citrulina, y la tiroxina (es decir, yodotirosina), que actúa como hormona. Hay varios aminoácidos libres en las plantas, la mayoría de los cuales tienen funciones desconocidas, y algunos humanos se envenenarán después de comerlos. También hay varios aminoácidos libres en los microorganismos, la mayoría de los cuales son productos finales metabólicos.

La producción de aminoácidos generalmente se divide en dos categorías: método de fermentación y método de reacción enzimática. Los aminoácidos individuales, como las cisteínas, también se separan mediante proteínas hidrolizantes. Los aminoácidos sin configuración, o DL-aminoácidos, también se pueden sintetizar químicamente.

Los microorganismos utilizados en el método de fermentación son cepas mutantes con metabolismo anormal.

Después de más de 20 años de investigaciones se han encontrado bacterias fermentadoras de los aminoácidos contenidos en casi todas las proteínas, entre las cuales se encuentran más de 10 especies con valor de producción. Por ejemplo, el ácido L-glutámico, la L-lisina, la L-arginina, etc. pueden producirse mediante fermentación.

La producción enzimática aprovecha la especificidad de determinadas enzimas para convertir sus sustratos en los correspondientes aminoácidos. Por ejemplo, la aspartasa puede convertir el fumarato de diamonio en ácido L-aspártico. Esta enzima se puede utilizar para producir ácido L-aspártico. Además de las hidrolasas, existen otras enzimas disponibles. Generalmente, no se utilizan enzimas puras para la producción, sino que se utilizan microorganismos que contienen las enzimas. Las materias primas utilizadas en los métodos de producción de enzimas son sustratos relativamente caros, mientras que la fermentación microbiana utiliza principalmente materias primas baratas como los carbohidratos. Sin embargo, los productos de los métodos enzimáticos son fáciles de purificar, por lo que siguen siendo competitivos. El ácido L-aspártico, la L-metionina, el L-triptófano y la L-lisina se pueden producir enzimáticamente.

Usos de los aminoácidos Los aminoácidos se pueden utilizar como agentes aromatizantes, aditivos alimentarios y fármacos. El glutamato monosódico es un agente aromatizante umami de uso común en Asia y la glicina se puede utilizar como edulcorante. Muchos cereales carecen de ciertos aminoácidos esenciales, por lo que la DL-metionina y la L-lisina son aditivos alimentarios muy importantes. Una mezcla de muchos aminoácidos es un importante fármaco de primeros auxilios para la rehidratación. Los aminoácidos individuales también se pueden utilizar con fines medicinales. Los aminoácidos de alta pureza y sus derivados son materias primas para péptidos sintéticos y reactivos importantes.