Aminozuren zijn organische moleculen die, wanneer ze aan elkaar worden gekoppeld met andere aminozuren, een vormen eiwit. Aminozuren zijn essentieel voor het leven omdat de eiwitten die ze vormen bij vrijwel iedereen betrokken zijn cel functies. Sommige eiwitten functie als enzymen, sommige als antilichamen, terwijl anderen structurele ondersteuning bieden. Hoewel er in de natuur honderden aminozuren worden gevonden, zijn eiwitten opgebouwd uit een set van 20 aminozuren.
Alle aminozuren hebben de alfa-koolstof gebonden aan een waterstofatoom, carboxylgroep en aminogroep. De "R" -groep varieert tussen aminozuren en bepaalt de verschillen tussen deze eiwitmonomeren. De aminozuursequentie van een eiwit wordt bepaald door de informatie in de cel genetische code. De genetische code is de sequentie van nucleotidebasen in nucleïnezuren (DNA en RNA) die coderen voor aminozuren. Deze gen codes bepalen niet alleen de volgorde van aminozuren in een eiwit, maar ze bepalen ook de structuur en functie van een eiwit.
Aminozuren kunnen worden ingedeeld in vier algemene groepen op basis van de eigenschappen van de "R" -groep in elk aminozuur. Aminozuren kunnen polair, niet-polair, positief geladen of negatief geladen zijn. Polaire aminozuren hebben "R" -groepen die zijn hydrofiel, wat betekent dat ze contact zoeken met waterige oplossingen. Niet-polaire aminozuren zijn het tegenovergestelde (hydrofoob) doordat ze contact met vloeistof vermijden. Deze interacties spelen een belangrijke rol bij het vouwen van eiwitten en geven eiwitten hun 3D-structuur. Hieronder is een lijst van de 20 aminozuren gegroepeerd op hun "R" -groepseigenschappen. De niet-polaire aminozuren zijn hydrofoob, terwijl de resterende groepen hydrofiel zijn.
Hoewel aminozuren noodzakelijk zijn voor het leven, kunnen ze niet allemaal op natuurlijke wijze in het lichaam worden geproduceerd. Van de 20 aminozuren, 11 kan op natuurlijke wijze worden geproduceerd. Deze niet-essentiële aminozuren zijn alanine, arginine, asparagine, aspartaat, cysteïne, glutamaat, glutamine, glycine, proline, serine en tyrosine. Met uitzondering van tyrosine worden niet-essentiële aminozuren gesynthetiseerd uit producten of tussenproducten van cruciale metabole routes. Alanine en aspartaat zijn bijvoorbeeld afgeleid van stoffen die zijn geproduceerd tijdens cellulaire ademhaling. Alanine wordt gesynthetiseerd uit pyruvaat, een product van glycolyse. Aspartaat wordt gesynthetiseerd uit oxaloacetaat, een tussenproduct van de citroenzuur cyclus. Zes van de niet-essentiële aminozuren (arginine, cysteïne, glutamine, glycine, proline en tyrosine) worden beschouwd voorwaardelijk essentieel omdat voedingssupplementen nodig kunnen zijn tijdens een ziekte of bij kinderen. Aminozuren die niet op natuurlijke wijze kunnen worden geproduceerd, worden genoemd Essentiële aminozuren. Ze zijn histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, fenylalanine, threonine, tryptofaan en valine. Essentiële aminozuren moeten via voeding worden verkregen. Veelgebruikte voedselbronnen voor deze aminozuren zijn eieren, soja-eiwit en witvis. In tegenstelling tot mensen planten zijn in staat alle 20 aminozuren te synthetiseren.
Eiwitten worden geproduceerd door de processen van DNA-transcriptie en vertaling. Bij eiwitsynthese wordt DNA eerst getranscribeerd of gekopieerd naar RNA. Het resulterende RNA-transcript of messenger-RNA (mRNA) wordt vervolgens vertaald om aminozuren te produceren uit de getranscribeerde genetische code. Organellen gebeld ribosomen en een ander RNA-molecuul genaamd overdracht RNA helpen bij het vertalen van mRNA. De resulterende aminozuren worden met elkaar verbonden door middel van dehydratatiesynthese, een proces waarbij een peptidebinding tussen de aminozuren wordt gevormd. EEN polypeptideketen wordt gevormd wanneer een aantal aminozuren met elkaar zijn verbonden door peptidebindingen. Na verschillende modificaties wordt de polypeptideketen een volledig functionerend eiwit. Een of meer polypeptideketens getwist in een 3D-structuur vormen een eiwit.
Hoewel aminozuren en eiwitten een essentiële rol spelen bij het overleven van levende organismen, zijn er andere biologische polymeren die ook nodig zijn voor normaal biologisch functioneren. Samen met eiwitten, koolhydraten, lipidenen nucleïnezuren vormen de vier hoofdklassen van organische verbindingen in levende cellen.