Eiwitten en aminozuren

Aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten. Ze vormen lange ketens die door middel van peptide bindingen aan elkaar zitten. Een eiwit is opgebouwd uit een groot aantal aminozuren. Mensen gebruiken twintig verschillende aminozuren voor het maken van eiwitten. Niet al deze aminozuren worden door het lichaam zelf geproduceerd. Sommige komen rechtstreeks uit voeding.

kenmerken van aminozuren

Een aminozuur bestaat uit een centraal koolstofatoom, een aminogroep (basisch), een carboxylgroep (zuur), een waterstofatoom en een restgroep. In oplossing komen aminozuren bij een neutrale pH vooral voor als dipolaire ionen. In een zure oplossing is de aminogroep geprotoneerd (-NH3+) en de carboxylgroep gedissocieerd (-COOH). Zodra de pH toeneemt zal de carboxylgroep als eerste deprotoneren (-COO-), de aminogroep staat pas een proton af rond de pH van negen.

Grotere aminozuren met alifatische zijketens kunnen tevens ook zorgen voor het hydrofoob effect doordat ze eerder naar elkaar toe trekken dan naar water toe. Door de verschillende grootte en vorm van de aminozuren ontstaat er zo een compate massa met weinig gaten.

Synthese van aminozuren

Stikstof fixatie

Stikstof fixatie vindt plaats in micro-organismen zoals bacteriën en arachea, zij gebruiken hiervoor ATP en N2 afkomstig van de atmosfeer. Tijdens dit proces wordt stikstof (N2) gereduceerd tot ammonia (NH3). N2 + 3 H2 <--> 2 NH3
Dit proces wordt gekatalyseerd door het nitrogenase complex. Het nitrogenase complex bestaat uit twee eiwitten:

• Reductase (Fe proteïne): levert elektronen met hoge reductie kracht.
• Nitrogenase (MoFe proteïne): gebruikt de elektronen van reductase voor de reductie van stikstof naar ammonia. Bij het vervoer van de elektronen van de reductase naar de nitrogenase wordt ATP gebruikt.

Voor de reductie van een N2-molecuul worden 16 ATP-moleculen gehydrolyseerd.

De volgende stap is de introductie van NH4+ in aminozuren. Hierbij spelen glutamaat en glutamine een belangrijke rol. Glutamaat ontstaat na binding van NH4+ aan α-ketoglytarate. Vervolgens wordt er een ammonium-ion toegevoegd aan glutamaat onder hydrolyse van ATP waardoor een acyl-fosfaat intermediair ontstaat. Na reactie met ammonia ontstaat hieruit glutamine. De overige aminozuren ontstaan uit intermediairen van de citroenzuurcyclus en andere pathways.

Afbraak van aminozuren

De eerste stap in de afbraak van aminozuren is het verwijderen van het stikstof. Dit gebeurt o.i.v. aminotransferases, welke de reactie katalyseren van een aminozuur naar een α-ketozuur. Het belangrijkste doel van de afbraak van aminozuren is het koolstofskelet veranderen in metabolische intermediairen die dan omgezet kunnen worden in glucose of geoxideerd worden in de citroenzuurcyclus. Uit de afbraak van de 20 aminozuren worden 7 moleculen gevormd:

1. pyruvaat
2. acetyl-CoA
3. acetoacetyl-CoA
4. α-ketoglutaraat
5. succinyl CoA
6. fumarate
7. oxaloacetaat

Essentiële aminozuren

Sommige aminozuren kunnen door het menselijk lichaam niet, of te weinig geproduceerd worden. Deze aminozuren komen door middel van voeding in het lichaam. Omdat het menselijk lichaam deze aminozuren zelf niet kan maken worden ze essentiële aminozuren genoemd. Er zijn acht essentiële aminozuren: Lys, Thr, Val, Leu, Ile, Met, Phe en Trp. Als deze aminozuren gedurende lange tijd ontbreken, dan kan dit zeer schadelijk zijn voor de gezondheid. Deze aminozuren krijgen we binnen in de vorm van eiwitten. In het lichaam worden deze eiwitten afgebroken tot de benodigde aminozuren.