الأحماض الأمينية: انواع الاحماض الامينيه وخواصها وتركيبها الكيميائي

م.م. مرتضى شعيت

الأحماض الأمينية: انواع الاحماض الامينيه وخواصها وتركيبها الكيميائي

الأحماض الأمينية الحرة والتي تشكل نسبة بسيطة، تلعب دوراً حيوياً هاماً في كثير من العمليات داخل الأنسجة الحية. ويعتبر الأسباراجين Asparagine أول حمض أميني تم اكتشافه (سنة 1806م)، بينما يعتبر الثريونين Threonine هو آخر الأحماض الأمينية التي تم اكتشافها (سنة ۱۹۳۸ م).

الأحماض الأمينية: انواع الاحماض الامينيه وخواصها وتركيبها الكيميائي

التركيب الكيميائي للأحماض الأمينية

الأحماض الأمينية الداخلة في تركيب البروتينات هي في حقيقة الأمر عبارة عن أحماض أمينية تحتوى على مجموعة كربوكسيل (COOH) ومجموعة أمين (NH) في الوضع ألفا (a)، حيث تحتوى جزيئاتها على ذرة كربون مركزية في الوضع ألفا وتتصل بها مجموعة الكربوكسيل ومجموعة الأمين وذرة هيدروجين (H) ومجموعة جانبية (R) عدا الحمض الأميني الجليسين حيث تستبدل هذه المجموعة بذرة هيدروجين ثانية.

ان ذرة الكربون ألفا المركزية عبارة عن ذرة كربون غير متناظرة Asymmetric carbon atom حيث يعطى الحمض الأميني في هذه الحالة متشابهين هما المشابة اليميني (D) والمشابة اليساري (L)

الأحماض الأمينية الداخلة في تكوين البروتينات هي من النوع اليساري (L). وعند وجود ذرتين كربون غير متناظرتين في الجزئ؛ فإن الحمض الأميني يعطى في هذه الحالة أربعة متشابهات كما هو واضح في حمض الثريونين .

تقسيم الأحماض الأمينية

يمكن تقسيم الأحماض الأمينية طبقا لقطبيتها على درجة (على درجة pH =7) إلى الأقسام التالية :-

أحماض أمينية ذات مجاميع جانبية غير قطبية “مجاميع جانبية اليفاتية” Nonpolar, aliphatic R groups :- وتشمل أحماض الجليسين وآلانين وفالين وليوسين وأيزوليوسين وبرولين.
أحماض أمينية قطبية مجاميع جانبية غير مشحونة Polar, uncharged R groups :- وتشمل أحماض السيرين والثريونين والسستيئين والمثيونين والأسباراجين والجلوتامين.
أحماض أمينية عطرية مجاميع جانبية عطرية Aromatic R groups :- وتشمل أحماض الفينايل آلانين والتيروزين والتربتوفان.
أحماض أمينية بها مجاميع جانبية موجبة الشحنة Positively charged R groups :- وتشمل أحماض الليستين الأرجنين و الهستيدين.
أحماض أمينية بها مجاميع جانبية سالبة الشحنة Negatively charged R groups : وتشمل أحماض الأسبارتيك والجلوتاميك.

والشكل التالي يوضح التركيب الكيميائي للأحماض الأمينية تبعاً لهذا التقسيم. ومما هو جدير بالذكر ؛ يمكن تقسيم الأحماض الأمينية بطريقة أخرى كما يلى :-

أحماض أمينية متعادلة ويقصد بالأحماض الأمينية المتعادلة هنا هو أنها تحتوى مجموعة كربوكسيل واحدة ومجموعة أمين واحدة.

وجدير بالذكر، إن الأحماض الأمينية المتعادلة عند ذوبانها في الماء لا تعطى 7= pH بالضبط؛ ولكن تكون حمضية التأثير لحد ما. وتنقسم الأحماض الأمينية المتعادلة بدورها إلى الأقسام التالية :-

أحماض أمينية متعادلة عادية : وتشمل الجليسين والآلانين والفالين والليوسين والأيزوليوسين.
أحماض أمينية متعادلة ذات حلقة خماسية : أى تحتوى على حلقة خماسية مثل الحمض الأميني البرولين.
أحماض أمينية متعادلة هيدروكسيلية : أى تحتوى على مجموعة هيدروكسيل (OH) مثل السيرين والثريونين.
أحماض أمينية كبريتية : أى تحتوى على كبريت مثل السستيئين والمستاين والمثيونين.
أحماض أمينية متعادلة عطرية : أى تحتوى على حلقة بنزين عطرية مثل الفينايل آلانين والتيروزين والتربتوفان (حلقة إندول).

أحماض أمينية حمضية وهي تحتوى على مجموعة كربوكسيل إضافية في السلسلة الجانبية؛ وبالتالي تكون محتوية على مجموعتين كربوكسيل ومجموعة أمين واحدة مثل الجلوماتيك والأسبارتيك.
أحماض أمينية قاعدية وهي عكس المجموعة السابقة حيث تحتوى على مجموعة أمين إضافية في السلسلة الجانبية؛ وبالتالي تكون محتوية على مجموعتين أمين ومجموعة كربوكسيل واحدة مثل الليسين والأرجنين والهستيدين (حلقة إميدازوال).

الخواص الطبيعية للأحماض الأمينية

سوف نستعرض في الجزء التالي بعض الخواص الطبيعية الهامة للأحماض الأمينية كما يلي :-

الصورة النقية الصورة النقية للأحماض الأمينية الموجودة في الطبيعة تكون على الحالة الصلبة ومتبلورة ولها درجة انصهار عالية ومعظم الأحماض الأمينية حلوة المذاق.
النشاط الضوئي Optical activity جميع الأحماض الأمينية لها نشاط ضوئى ما عدا الجليسين الذي يحتوى على ذرة كربون متناظرة متناسقة) .
الذوبان Solubility معظم الأحماض الأمينية تذوب في الماء ولكن بدرجات مختلفة، ويقل الذوبان عند نقطة التعادل الكهربي Isoelectric point (TEP pl pt وزيادة الحموضة تسبب زيادة الذوبان خاصة الأحماض الأمينية القاعدية. بينما زيادة القاعدية تزيد من ذوبان الأحماض الأمينية الحمضية عموماً، تذوب الأحماض الأمينية في كحول إيثايل ٥٠٪.

التفاعلات الكيميائية للأحماض الأمينية Chemial reactions

تأثير الحرارة عند تعرض الأحماض الأمينية ألفا للتسخين فى وجود بعض العوامل المساعدة فإنها تكون مركبات حلقية أندريد الحمض الأميني ( بفقد جزيئات من الماء)
الخواص الأمفوتيرية بما أن الأحماض الأمينية تحتوى على مجموعة كربوكسيل (COOH) ومجموعة أمين (NH)؛ لذا فإنها تميل لتكوين أملاح داخلية تسمى الزويتر أيون Zwitter ion الأحماض الأمينية والبروتينات وذلك عند ذوبانها في الماء. والزويتر أيون عبارة عن ملح متأين يحمل الشحنات كهربية موجبة وأخرى سالبة تعادل بعضها البعض. وتتوقف هذه الخاصية على الدرجة حموضة المحلول (درجة الـ pH).ونتيجة وجود الأحماض الأمينية على صورة الزويتر آيون؛ تظهر لها خواص أمفوتيرية (حمضية وقاعدية)؛ حيث تتفاعل مع الأحماض كأنها قاعدة (شكل 1 (B) ومع القواعد كأنها أحماض. على هذا يشحن الحمض الأميني الموجود في صورة الزويتر أيون بالشحنة الموجبة في الوسط الحمضي وبشحنة سالبة في الوسط القاعدي. وهذه الخاصية الهامة للأحماض الأمينية أضفت عليها وعلى البروتينات المتكونة منها صفة الأمفوتيرية حيث يكون لها فعل تنظیمی Buffering action يمكن من خلاله مقاومة التغير في درجات الحموضة والمحافظة على درجة الـ pH للجسم أو الدم ثابتة عند درجة pH حوالي 7 ؛ وذلك مما يؤدى في النهاية إلى استمرار عمل الإنزيمات والنظم الحيوية بكفاءة عالية.
نقطة التعادل الكهربي تعرف نقطة التعادل الكهربي بأنها درجة الـ Isoelectric point (IEP; pI; pi ) pH التي عندها لا يتحرك الحمض الأميني في المجال الكهربي؛ حيث يكون متعادل الأحماض الأمينية والبروتينات كهربياً، ويجب ملاحظة أن مجموعة الكربوكسيل تتفاعل مع القلويات أسرع جدا من مجموعة الأمين ( NH).