กรดอะมิโน
กรดอะมิโนเป็นโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กที่มีหมู่อะมิโน หมู่คาร์บอกซิล และหมู่ข้างที่เปลี่ยนได้ เซลล์เชื่อมกรดอะมิโนเป็นเพปไทด์และโปรตีน และหมู่ข้างของมันช่วยกำหนดรูปร่าง เคมี โภชนาการ และบทบาททางเมแทบอลิซึมจำนวนมาก
กรดอะมิโนคืออะไร
กรดอะมิโนคือโมเลกุลอินทรีย์ที่มีทั้งหมู่อะมิโนและหมู่คาร์บอกซิล ในชีววิทยา กรดอะมิโนที่คุ้นเคยที่สุดคือแอลฟา-กรดอะมิโนที่ใช้สร้างโปรตีน กรดอะมิโนมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับโปรตีน แต่ลำดับและคุณสมบัติทางเคมีของมันช่วยกำหนดว่าโปรตีนนั้นจะเป็นอะไร
โครงหลักร่วมกัน
กรดอะมิโนที่ใช้สร้างโปรตีนมักมีคาร์บอนกลางที่จับกับสี่ส่วน ได้แก่ หมู่อะมิโน หมู่คาร์บอกซิล อะตอมไฮโดรเจน และหมู่ข้างที่เปลี่ยนได้ หมู่ข้าง หรือที่มักเรียกว่า R group คือส่วนที่ทำให้ไกลซีนต่างจากไลซีน ซิสเทอีน ทริปโตเฟน หรือกรดอะมิโนชนิดอื่น
หมู่ข้างและบุคลิกทางเคมี
หมู่ข้างอาจไม่ชอบน้ำ มีขั้ว เป็นกรด เป็นเบส มีกลิ่นหอม มีซัลเฟอร์ มีขนาดเล็ก เทอะทะ ยืดหยุ่น หรือแข็ง ความแตกต่างเหล่านี้มีผลต่อพฤติกรรมของกรดอะมิโนในน้ำ วิธีที่มันเข้าที่ในโปรตีนที่พับแล้ว และความสามารถในการสร้างพันธะหรือปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลใกล้เคียง
พันธะเพปไทด์และสายโซ่
เซลล์เชื่อมกรดอะมิโนเมื่อหมู่คาร์บอกซิลของกรดอะมิโนตัวหนึ่งสร้างพันธะกับหมู่อะมิโนของตัวถัดไป พันธะที่เกิดขึ้นเรียกว่าพันธะเพปไทด์และมีการปล่อยน้ำระหว่างการสร้าง สายสั้นเรียกว่าเพปไทด์ สายยาวเรียกว่าพอลิเพปไทด์ และพอลิเพปไทด์ที่พับหนึ่งสายหรือมากกว่าสามารถกลายเป็นโปรตีนที่ทำงานได้
จากยีนสู่ลำดับ
ลำดับโปรตีนเชื่อมกับข้อมูลพันธุกรรม ดีเอ็นเอถูกคัดลอกเป็น RNA และไรโบโซมอ่าน RNA เป็นโคดอนที่ระบุกรดอะมิโน ลำดับกรดอะมิโนคือโครงสร้างปฐมภูมิของโปรตีน และแม้การแทนที่กรดอะมิโนเพียงตัวเดียวก็อาจสำคัญ หากมันเปลี่ยนการพับ การจับ หรือเสถียรภาพ
จำเป็นและไม่จำเป็น
ในโภชนาการ คำว่า จำเป็น ไม่จำเป็น และจำเป็นตามเงื่อนไข มีความหมายเฉพาะ กรดอะมิโนจำเป็นต้องมาจากอาหาร กรดอะมิโนไม่จำเป็นร่างกายสร้างได้ภายใต้สภาพทั่วไป ส่วนกรดอะมิโนจำเป็นตามเงื่อนไขอาจต้องได้รับจากอาหารมากขึ้นในช่วงเจริญเติบโต เจ็บป่วย บาดเจ็บ หรือภาวะเครียดอื่น
มากกว่าการสร้างโปรตีน
กรดอะมิโนยังเป็นวัตถุดิบตั้งต้นของโมเลกุลอื่น บางชนิดช่วยสร้างสารสื่อประสาท ฮอร์โมน เม็ดสี สารประกอบที่มีกำมะถัน หรือเมแทบอไลต์ที่เกี่ยวกับพลังงาน ร่างกายยังสลายกรดอะมิโนเพื่อใช้เป็นพลังงานได้ด้วย แม้บทบาททางชีววิทยาหลักยังคงเป็นการสร้างและรักษาโปรตีน
กรดอะมิโนกับโรคและการตรวจ
เพราะการจัดการกรดอะมิโนเป็นส่วนหนึ่งของเมแทบอลิซึม ความผิดปกติที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมหรือเกิดภายหลังอาจทำให้เกิดโรครุนแรงได้ ตัวอย่างเช่น ความผิดปกติของเมแทบอลิซึมฟีนิลอะลานีน ไทโรซีน ไกลซีน โฮโมซิสเทอีน หรือกรดอะมิโนสายกิ่ง การตรวจกรดอะมิโนทางคลินิกช่วยวินิจฉัยหรือติดตามภาวะบางอย่างได้
ทำไมจึงสำคัญ
กรดอะมิโนเป็นเหมือนตัวอักษรของโปรตีน แต่ไม่ใช่เพียงตัวอักษร หมู่ข้างทางเคมีของมันสร้างพื้นผิว จุดออกฤทธิ์ เส้นใย สวิตช์ และสัญญาณที่ทำให้ชีววิทยาทำงาน การเข้าใจกรดอะมิโนช่วยเชื่อมโยงโปรตีน เอนไซม์ พันธุศาสตร์ โภชนาการ และชีวเทคโนโลยีได้ง่ายขึ้น