กรดอะมิโน

สูตรทั่วไปของกรดอะมิโนมีดังนี้ NH ₂ – R – COOH ชื่อของพวกเขาเป็นรูปแบบย่อของคำว่า "α-amino carboxylic acid" เมื่อเราพูดถึงกรดอะมิโนประเภทต่างๆ เรามักจะแทนที่ชื่อที่เป็นระบบด้วยชื่อตามธรรมเนียม เพื่อยกตัวอย่าง กรดอะมิโนเรียกว่าไกลซีน กรด 2-อะมิโนโพรพาโนอิกเรียกว่าอะลานีน และกรด 2-อะมิโน-3-เมทิลบิวทาโนอิกเรียกว่าวาลีน

การจำแนกประเภทของกรดอะมิโน

กรดอะมิโนแบ่งหลักๆ ออกเป็นประเภทโปรตีนและไม่ใช่โปรตีน กลุ่มแรกประกอบด้วยสารประกอบประมาณ 20 ชนิด ซึ่งแต่ละชนิดเป็นส่วนประกอบของโปรตีนและมีความสำคัญต่อร่างกายมนุษย์ โปรตีนเหล่านี้ซึ่งมีอยู่เป็นโมเลกุลโครงสร้างในพืชและสัตว์ มีบทบาทพื้นฐานโดยมีส่วนร่วมในกลไกหลายอย่างที่รับผิดชอบในการรักษาสภาวะสมดุลในร่างกายมนุษย์ การจำแนกประเภทอื่นคำนึงถึงความเป็นไปได้ในการผลิตกรดอะมิโนชนิดใดชนิดหนึ่งหรือกรดอะมิโนที่จำเป็นต่อร่างกายมนุษย์พร้อมกับอาหาร

กรดอะมิโนภายนอกและภายนอก

กรดอะมิโนจากภายนอก เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่จำเป็นต่อการรักษาสภาวะสมดุลในร่างกายของเรา แต่กรดอะมิโนเหล่านี้ไม่สามารถผลิตได้เอง ด้วยเหตุนี้จึงต้องจัดหาอาหารเหล่านี้ในรูปแบบของอาหารที่เหมาะสมควบคู่กับอาหารที่สมดุลอย่างเหมาะสมและอยู่ในรูปแบบของอาหารเสริมที่เพียงพอ กรดอะมิโนกลุ่มนี้ประกอบด้วย:

1. ไลซีน – กรดอะมิโนป้องกันไวรัสซึ่งช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกัน
2. เมไทโอนีนซึ่งควบคุมการผลิตฮอร์โมนการเจริญเติบโต
3. ธรีโอนีน ซึ่งมีหน้าที่รักษาความชุ่มชื้นของผิวหนังและการทำงานที่เหมาะสมของระบบประสาท
4. ลิวซีน ซึ่งมีบทบาทหลักในการควบคุมระดับคอร์ติซอลและน้ำตาลที่หลั่งออกมา ตลอดจนสนับสนุนการสมานแผล
5. ไอโซลิวซีน – กรดอะมิโนที่มีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญของกล้ามเนื้อ โดยเน้นที่เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อเป็นพิเศษ
6. วาลีนซึ่งสนับสนุนการฟื้นฟูกล้ามเนื้อและการกำจัดเนื้อเยื่อไขมันส่วนเกิน
7. ทริปโตเฟนเป็นสารตั้งต้นของเซโรโทนิน ซึ่งช่วยเพิ่มคุณภาพการนอนหลับ ปรับปรุงสภาพร่างกายและจิตใจ และควบคุมความอยากอาหาร
8. ฟีนิลอะลานีนเป็นสารตั้งต้นของฮอร์โมนหลายชนิดที่สำคัญต่อร่างกายมนุษย์ รวมถึงไทโรซีน โดปามีน อะดรีนาลีน และนอร์อะดรีนาลีน

อีกประเภทหนึ่ง ได้แก่ กรดอะมิโนภายในร่างกาย ซึ่งสังเคราะห์ขึ้นเป็นประจำในร่างกายมนุษย์ ดังนั้นความต้องการกรดอะมิโนจึงได้รับการคุ้มครองอย่างต่อเนื่องบนพื้นฐานที่เป็นอิสระ กลุ่มนี้มีกรดอะมิโนมากกว่า ซึ่งรวมถึง:

1. อะลานีน – กรดอะมิโนที่มีหน้าที่นำกลูโคสไปยังเซลล์เม็ดเลือดแดงและสมอง
2. กรดแอสปาร์ติกซึ่งช่วยปรับปรุงการทำงานของความรู้ความเข้าใจและความสามารถในการมีสมาธิ
3. แอสพาราจีน ซึ่งสนับสนุนกระบวนการหลายอย่าง เช่น การเรียนรู้ การท่องจำ หรือการปรับปรุงสมาธิ
4. กรดกลูตามิกซึ่งสนับสนุนกระบวนการย่อยอาหาร ช่วยลดความรู้สึกเหนื่อยล้า และสนับสนุนความจำ

กรดอะมิโนแบบมีเงื่อนไข

เหล่านี้เป็นสารประกอบที่สามารถผลิตได้ในร่างกายเฉพาะในกรณีที่เข้าถึงสารตั้งต้นในปริมาณที่เหมาะสมเท่านั้น กรดอะมิโนแบบมีเงื่อนไข ได้แก่ :

1. อาร์จินีน ซึ่งชะลอความแก่ ลดเวลาในการรักษาบาดแผล และปรับปรุงสมรรถภาพทางกาย
2. ซีสเตอีนซึ่งเป็นวัสดุก่อสร้างในการสร้างกลูตาไธโอนและเป็นองค์ประกอบสำคัญในการผลิตคอลลาเจน
3. กลูตามีนซึ่งสนับสนุนการทำงานของลำไส้และการกำจัดผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมที่ไม่จำเป็นออกจากร่างกายมนุษย์
4. ไทโรซีนซึ่งมีส่วนในการผลิตคอลลาเจนเช่นเดียวกับซิสเทอีน แต่ยังจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์เมลานินและช่วยรักษาสภาวะสมดุลของต่อมไทรอยด์
5. ไกลซีนซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่สามารถรักษาโรคข้ออักเสบและเบาหวานได้
6. ออร์นิทีน ซึ่งสามารถลดระดับคอร์ติซอล ปรับปรุงคุณภาพการนอนหลับ และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของลำไส้และเอนไซม์ย่อยอาหาร
7. โพรลีนซึ่งส่งผลดีต่อสภาพของผิวหนังและปรับปรุงความยืดหยุ่น
8. ซีรีน มุ่งเน้นกระบวนการที่สนับสนุนระบบภูมิคุ้มกันและการทำงานของเซลล์ประสาท

กรดอะมิโนโปรตีน

ตามชื่อก็บอกอยู่แล้วว่ายังมีกรดอะมิโนที่เป็นส่วนประกอบของโปรตีนอีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีนคือกรดอะมิโนหลายประเภทรวมกัน มียี่สิบชนิดและในระหว่างการสังเคราะห์พวกมันจะถูกเข้ารหัสโดยสิ่งที่เรียกว่าโคดอน (ลำดับของนิวคลีโอไทด์สามตัวที่มีอยู่ใน mRNa ซึ่งประกอบเป็นหน่วยการเข้ารหัส) แต่ละตัวมีคุณสมบัติทั่วไปสองประการ: คือกรดอัลฟ่าและแอล-อะมิโน ซึ่งหมายความว่ากลุ่มเอมีนเชื่อมต่อกับอัลฟ่าคาร์บอนซึ่งอยู่ติดกับกลุ่มคาร์บอนิลโดยตรง ตัวอักษร "L" ย่อมาจากสเตอริโอไอโซเมอร์ในการฉายภาพฟิสเชอร์ ดังนั้นหมู่เอมีนจึงอยู่ที่ด้านซ้ายของสูตร

คุณสมบัติทางเคมีกายภาพของกรดอะมิโน

กรดอะมิโนในรูปแบบทางกายภาพมักเป็นของแข็งที่เป็นผลึกซึ่งมีรสหวาน ความสามารถในการละลายในน้ำได้ดี แต่ไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ จุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง ลักษณะทางเคมีของกรดอะมิโนคือแอมโฟเทอริก และปฏิกิริยาของสารละลายที่เป็นน้ำจะเป็นกลาง การแยกตัวออกจะทำให้เกิดไอออนคู่ ซึ่งเป็นผลมาจากการทำให้หมู่เอมีนพื้นฐานเป็นกลางด้วยคาร์บอกซิลเรดิคัล ซึ่งส่งผลให้เกิดเกลือแอมโมเนียมภายในที่แสดงประจุทั้งบวกและลบ ปริมาณของพวกเขาเท่ากัน กรดอะมิโนสามารถดำรงอยู่ได้ในรูปของแคตไอออนหรือแอนไอออน ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่แยกตัวออกจากกัน สำหรับปฏิกิริยาที่เป็นกรด หมู่คาร์บอกซิลจะไม่แยกตัวออก และกรดอะมิโนมีประจุบวก ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปสู่การสร้างไอออนลบ

จุดไอโซอิเล็กทริก (pI)

เป็นจุดที่กรดอะมิโนอยู่ในรูปของไอออนคู่ สำหรับแต่ละโมเลกุล เราสามารถปรับความเข้มข้นของไอออน [H ₃ O ⁺] ได้อย่างเพียงพอ ซึ่งหมายถึงค่า pH ที่ไอออนไม่เคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า ธรรมชาติของแอมโฟเทอริกของกรดอะมิโนและการดำรงอยู่ของมันในรูปของไอออนคู่แสดงถึงโครงสร้างเกลือของไอออนิกเมื่อได้รับผลกระทบจากกรดและด่าง การตรวจวัดจุดไอโซอิเล็กทริกในการทดลองทำได้โดยการเติมกรดอะมิโน เช่น เคซีน ลงในหลอดทดลองที่เหมาะสมซึ่งมีสารละลาย (CH ₃ COOH และ CH ₃ COONa) โดยมีความเข้มข้นของ pH ที่ทราบ ถึงจุดไอโซอิเล็กทริกถึงจุดที่มีคราบสะสมมากที่สุด เมื่อพิจารณาถึงคุณลักษณะของจุดไอโซอิเล็กทริก เราสามารถใช้จุดนั้นเพื่อแยกส่วนผสมของโปรตีนโดยใช้อิเล็กโตรโฟรีซิส วิธีนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่เป็นกรด-เบสของกรดอะมิโน และวางส่วนผสมลงบนกระดาษที่เปียก ด้วยการใช้ค่า pH ที่ทราบ เราสามารถกำหนดรูปแบบที่กรดอะมิโนนั้นจะมีอยู่ได้ จากนั้น ถ้าเราจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับกระดาษ กรดอะมิโนที่มีประจุบวกจะเคลื่อนที่ไปทางแคโทด (-) และที่มีประจุลบจะเคลื่อนไปยังขั้วบวก (+) สารประกอบที่มีประจุเป็นกลางซึ่งมีความสมดุลระหว่างประจุบวกและประจุลบในโมเลกุลจะยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิม

ลักษณะปฏิกิริยาของกลุ่มคาร์บอกซิล

1. เอสเทอริฟิเคชันซึ่งประกอบด้วยการสังเคราะห์เอสเทอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดอะมิโนกับแอลกอฮอล์ ผลคูณของปฏิกิริยาดังกล่าวไม่ได้แสดงลักษณะของแอมโฟเทอริก แต่แสดงคุณสมบัติของเอมีนที่ใช้
2. ดีคาร์บอกซิเลชัน คือการให้ความร้อนแก่กรดอะมิโนต่อหน้าสารละลายแบเรียม (II) ไฮดรอกไซด์ (Ba(OH) ₂ ) การเปลี่ยนแปลงทำให้เกิดเอมีน
3. การผลิตสารเชิงซ้อนนั้นสัมพันธ์กับความสามารถของกรดอะมิโนในการสร้างพันธะกับแคตไอออนของโลหะ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นทองแดง ซึ่งทำให้เกิดสารประกอบที่มีสี (เกลือเชิงซ้อน)

ลักษณะปฏิกิริยาของกลุ่มเอมีน

1. การปนเปื้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับกรดอะมิโนที่มีหมู่เอมีนหลัก ปฏิกิริยาเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของกรดไนตริก (III) (HNO ₂ ) และกรดอะมิโนที่ใช้เป็นสารทำปฏิกิริยาจะออกซิไดซ์และทำให้เกิดไฮดราซิด หมู่เอมีนถูกปล่อยออกมาในรูปของไนโตรเจน การปนเปื้อนมีหลายประเภท ได้แก่ การปนเปื้อนด้วยไฮโดรไลติก, การปนเปื้อนด้วยไฮโดรไลติกด้วยดีคาร์บอกซิเลชัน, การปนเปื้อนโดยการลด และการทำให้อิ่มตัว
2. ออกซิเดชันซึ่งทำให้กรดอะมิโนเปลี่ยนเป็นกรดคีโต
3. ปฏิกิริยาทางชีวเคมี – กรดอะมิโนทั้งหมดที่สามารถจำแนกเป็นฐานชิฟฟ์มีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี เช่น การส่งผ่านและดีคาร์บอกซิเลชัน

ปฏิกิริยาที่ใช้ในการตรวจจับกรดอะมิโน

1. ปฏิกิริยานินไฮดรินเป็นปฏิกิริยาที่มีสีโดยที่สารตั้งต้นคือกรดอะมิโนและรีเอเจนต์ในรูปของสารละลายนินไฮดริน ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดสีม่วงอมน้ำเงินที่มีลักษณะเฉพาะ
2. ปฏิกิริยาแซนโทโปรตีนเป็นตัวอย่างหนึ่งของเส้นทางในการตรวจหากรดอะมิโนอะโรมาติก เช่น ฟีนิลอะลานีน ไทโรซีน หรือทริปโตเฟน สารประกอบที่ใช้ สารละลายกรดไนตริกเข้มข้น (V) (HNO ₃ ) จะเปลี่ยนสีเป็นสีเหลือง เป็นผลมาจากการผลิตอนุพันธ์ของกรดอะมิโนไนตริกระหว่างการทำปฏิกิริยา

แหล่งที่มาของกรดอะมิโน

เพื่อให้มั่นใจว่าร่างกายมนุษย์มีสภาพร่างกายและจิตใจที่ดี เราควรจัดเตรียมวัสดุก่อสร้างแต่ละชนิด รวมทั้งกรดอะมิโน ในปริมาณที่เหมาะสม แหล่งที่สำคัญอย่างยิ่งของกรดอะมิโนทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่เหมาะสมคือโปรตีนที่สมบูรณ์ รวมถึงเนื้อสัตว์ โดยเฉพาะสัตว์ปีก ปลา ไข่ และผลิตภัณฑ์จากนม นมมีลิวซีน ไอโซลิวซีน ทรีโอนีน และทริปโตเฟนในปริมาณสูง ไลซีนและเมไทโอนีนสามารถพบได้ในถั่วเหลือง วาลีนสามารถรับประทานร่วมกับข้าว ถั่วลิสง งา และอัลมอนด์ ในขณะที่ฟีนิลอะลานีน โดยรวมไข่ ชีส และผลิตภัณฑ์จากธัญพืชไว้ในอาหารของเรา การมีกรดอะมิโนในผลิตภัณฑ์อาหารเป็นเรื่องปกติ แต่เพื่อให้อาหารของเรามีความสมดุลอย่างเหมาะสม ผลิตภัณฑ์ที่เราใช้ก็ควรมีความหลากหลาย เนื่องจากประกอบด้วยกรดอะมิโนบางชนิดจากกลุ่มที่จำเป็นต่อการรักษาหน้าที่ที่สำคัญอย่างเหมาะสม