חומצות אמינו הן אבני הבניין לחלבונים, אנזימים, הורמונים ומעברי עצבים שגופך מייצר. כל חומצות האמינו חולקות מבנה כללי המורכב מארבע קבוצות של מולקולות: אלפא-פחמן מרכזי עם אטום מימן, קבוצת אמין, קבוצת קרבוקסיל ושרשרת צדדית. לגופך 20 סוגים שונים של חומצות אמינו זהים למעט שרשראות הצד שלהם, אשר נבדלים זה מזה בזיקה למים, מטען והרכב מולקולרי.
מבנה חומצות אמינו כללי
חומצות אמינו מכילות אטום מימן; קבוצת אמין טעונה בחיוב, המכילה חנקן אחד ושלושה אטומי מימן; וקבוצת קרבוקסיל טעונה שלילית, המכילה פחמן אחד ושני אטומי חמצן. מולקולות אלה, יחד עם קבוצת השרשרת הצדדית המשתנה, קשורים לפחמן האלפא המרכזי. המטען החיובי של קבוצת האמין נמשך לקבוצת הקרבוקסיל הטעונה לרעה של חומצות אמינו אחרות. הצמדה של כמה מחומצות אמינו אלה מהווה את עמוד השדרה של שרשרת חומצות אמינו. שרשרת זו מתקפלת ומתקיימת אינטראקציה עם שרשראות הצד של עצמות גב אחרות של חומצות אמיניות ליצירת חלבון תלת ממדי.
חומצות אמינו הידרופוביות
שרשרת צדדית המכילה מחרוזת ארוכה של פחמן והידרוגנים תדוף מים ותיצור קשרים עם שרשראות צד דוחות מים אחרים, או הידרופוביים. מקבץ זה של חומצות אמינו הידרופוביות יוצר מבנה חלבון יציב ועמיד פיזית שאינו מתמוסס במים. לקולגן, חלבון מבני ברקמות הכוללות את עורכם, הגידים והרצועות, יש חלק גדול יחסית של חומצות אמינו הידרופוביות. לעומת זאת, לחלבונים שבאים במגע עם מים, כמו המוגלובין בדם, יש שיעור גבוה יחסית של חומצות אמינו הידרופיליות או מושכות מים.
חיוב חומצה אמינו
לשרשראות הצדדיות של חומצות אמינו מסוימות יש מטען חיובי או שלילי, המסייע ביצירת אינטראקציה חזקה עם מולקולות טעונות מנוגדות. לדוגמה, אתר קשירה ל- ATP, מולקולה טעונה שלילית, עשוי להכיל חומצות אמינו טעונות חיובית כדי לעזור להקל על קשר חזק לחלבון. המטען החשמלי על חומצות אמינו אלה הופך אותם גם למסיסים במים, מה שיכול להיות חיוני לתפקוד תקין. לדוגמא, לאנשים הסובלים מאנמיה חרמשית יש מוטציה בה יש לאחת משרשראות החלבון המוגלובין שלהם חומצה אמינית לא טעונה במקום חומצת אמינו טעונה שלילית. זה מעוות את צורת החלבון, ותא הדם האדום אינו יכול לקשור ולהעביר חמצן.
חומצות אמינו עם גופרית
ציסטאין ומתיונין הן שתי חומצות האמינו שיש בהן גופרית בשרשראות הצדדיות שלהן. מולקולת הגופרית של ציסטאין יכולה להיקשר למולקולת הגופרית של ציסטאין אחר, ויוצרת קשר חזק שהוא הידרופובי ועוזר לשמור על שלמותו המבנית של החלבון. קרטין, החלבון המבני העיקרי בשיער ובציפורניים, מכיל חומצות אמינו ציסטאין רבות. למרות שמולקולת הגופרית במתיונין אינה מסוגלת להיקשר לגופריות אחרות, היא מסייעת להקל על העברת מולקולות בתהליכים מטבוליים, כולל פירוק חלבונים ומטבוליזם של פחמימות.
