أنواع الأحماض الأمينية

مقدمة عامة

الأحماض الأمينية تمثل اللبنات الأساسية للبروتينات، وهي جزيئات عضوية تلعب دوراً محورياً في جميع العمليات الحيوية تقريباً. تتألف هذه الجزيئات من مجموعة أمينية (-NH₂) ومجموعة كربوكسيلية (-COOH) متصلة بذرة كربون مركزية (α-C)، بالإضافة إلى سلسلة جانبية (R) التي تحدد نوع الحمض الأميني وخصائصه. رغم بساطة تركيبها الأساسية، تتباين وظائف الأحماض الأمينية بشكل هائل، فتشارك في تكوين الأنسجة، نقل الإشارات العصبية، إنتاج الهرمونات، وتوليد الطاقة، فضلاً عن دورها في تنظيم عمليات الأيض والمناعة.

تصنيف الأحماض الأمينية

يمكن تقسيم الأحماض الأمينية بعدة طرق، اعتماداً على الأهمية الغذائية، القطبية، الشحنة الكهربائية، والتركيب الكيميائي.

1. حسب الأهمية الغذائية

1.1 الأحماض الأمينية الأساسية

تُسمى بالأساسية لأنها لا يُمكن للجسم البشري تصنيعها ذاتياً، ويجب الحصول عليها من الغذاء:

• ليسين (Lysine)

• ثريونين (Threonine)

• الميثيونين (Methionine)

• ليسين (Lysine)

• فالين (Valine)

• لويسين (Leucine)

• أيزوليوسين (Isoleucine)

• تريبتوفان (Tryptophan)

• فينيل ألانين (Phenylalanine)

1.2 الأحماض الأمينية غير الأساسية

يمكن للجسم صنعها داخلياً من مركبات أخرى:

• ألانين (Alanine)

• أرجينين (Arginine)*

• أسباراجين (Asparagine)

• حمض الأسبارتيك (Aspartic acid)

• حمض الغلوتاميك (Glutamic acid)

• سيرين (Serine)

• غلايسين (Glycine)

• برولين (Proline)

• طالين (Tyrosine)*

*الأرجينين والطالين يُعتبران شبه أساسيين في حالات النمو السريع أو الإجهاد.

2. حسب الشحنة والقطبية

3. حسب التركيب الجزيئي

3.1 الأحماض الأمينية ذات السلسلة الجانبية الهيدروكربونية

مثل فالين، لايسين، أيزوليوسين.

3.2 الأحماض الأمينية الحلقية

تحتوي على حلقة عطرية أو إميدازولية، تشمل فينيل ألانين، تريبتوفان، هيستيدين.

3.3 الأحماض الأمينية ذات السلسلة الجانبية المحتوية على مجموعات كحولية أو أمينية

سيرين وثريونين (–OH)، أسباراجين وغلايسين (–NH₂).

الأدوار الوظيفية للأحماض الأمينية

1. بناء البروتين

تتسلسل الأحماض الأمينية بواسطة روابط ببتيدية لتشكيل البروتينات، التي تُكوّن الإنزيمات والهرمونات والعضلات.

2. النقل والتخزين

بعضها يساهم في نقل المركبات:

• هيموغلوبين ونقل الأكسجين (بفضل سلسلة الهيموبيل).

• ناقلات الأمونيا في الأنسجة (ألانين وأسبرات).

3. دور إشاري

الجلوتامات والدوبايمين (مشتق من تايروزين) تعمل كناقلات عصبية، تؤثر على الإدراك والمزاج.

4. توليد الطاقة

يمكن تحويل بعض الأحماض الأمينية إلى جلوكوز (غلوكونيوجينسيس) أو أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) في حالة الجوع أو التمارين الشديدة.

5. تركيب النيوكليوتيدات

الجليسين والجلوتامين يساهمان في تكوين قواعد الأدينين والجوانين.

مصادر الأحماض الأمينية في الغذاء

1. البروتينات الحيوانية

تحتوي على جميع الأحماض الأمينية الأساسية (بروتين كامل):

• اللحوم الحمراء

• الدواجن

• الأسماك

• البيض

• منتجات الألبان

2. البروتينات النباتية

غالباً ما تفتقر لبعض الأحماض الأساسية، ولكن بالتنوع يمكن الحصول على جميعها:

• البقوليات (الحمص، العدس)

• الحبوب الكاملة (الأرز البني، الشوفان)

• المكسرات والبذور

الأحماض الأمينية في الطب والصناعة

1. المكملات الغذائية

• البقولة المتفرعة السلسلة (BCAAs): (فالين، لايسين، أيزوليوسين) تحسن التعافي العضلي وتحفز تخليق البروتين.

• جليسين: يستخدم في بعض العلاجات لتحسين النوم والأداء العصبي.

2. التطبيقات الصناعية

• تصنيع الأدوية مثل الليفوفلوكساسين.

• إنتاج المضافات الغذائية والمحليات الصناعية.

آليات التمثيل وحركية الأحماض الأمينية

1. الامتصاص

يحدث أساساً في الأمعاء الدقيقة عبر ناقلات محددة تعتمد على خصائص الشحنة والقطبية.

2. التمثيل الغذائي

• الأكسدة: للتوليد المباشر للطاقة.

• التحويل: تحويل الأحماض الأمينية إلى مركبات أخرى؛ مثال: تيروسين يتحول إلى نورإبينفرين.

الجداول الملخصة

الأهمية الصحية والإكلينيكية

• نقص الأحماض الأمينية الأساسية يرتبط بالتقزم، ضعف المناعة، وفقدان كتلة العضلات.

• ارتفاع بعض الأحماض الأمينية مثل الهوموسيستيين (مشتق من الميثيونين) يرفع خطر أمراض القلب.

• الأمراض الوراثية: مثل فينيل كيتونوريا (PKU) نتيجة عجز في إنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز.

الخلاصة

الأحماض الأمينية تشكل أساس الحياة على الأرض، إذ تساهم في بناء البروتينات، تنظيم الإشارات الحيوية، وتوليد الطاقة. يتطلب الحفاظ على مستويات مناسبة منها اتباع نظام غذائي متوازن يضمن توفير الأساسيات وغير الأساسية، مع الانتباه للتطبيقات الطبية والصناعية التي توسعت لتشمل المكملات الغذائية والعقاقير الدوائية.

المراجع

1. Lehninger, A. L. et al., Principles of Biochemistry. 7th Edition.

2. PubChem, “Amino Acids”.