I. táblázat. Az aminosavak szerkezeti képlete és elnevezése
I. nyílt szénláncú aminosavak:
 |  |  |
| alanin | glicin | izoleucin |
 |  |
| leucin | valin |
II. Oxiaminosvak:
.jpg)
| .jpg)
|
szerin
| treonin |
III. Kéntartalmú aminosavak:
| 
| 
|
cisztein
| cisztin
| metionin
|
IV Mono-amino-dikarbonsvak
| 
|
aszparginsav
| glutaminsav
|
V Diamino-monokarbonsvak
| 
|
arginin
| lizin
|
VI. Gyűrűs aminosavak
| 
| 
|
fenilalanin
| hisztidin
| prolin
|
| 
|
tirozin
| triptofán |
Valamennyi a természetben előforduló aminosavra jellemző, hogy az aminocsoportja (NH2–) ugyanazon a szénatomon van, mint a karboxilcsoport (–COOH). Ezeket az aminosavakat alfa-aminosavaknak nevezzük, kihangsúlyozva azt, hogy a -COOH csoporttól számítva az amino-csoport az első szénatomon helyezkedik el.
Az aminosavak tehát a fehérjék építőkövei. Hogyan épül fel belőlük egy fehérjemolekula?
Emil Fischer adott feleletet erre a jelentős kérdésre. Megállapította, hogy az aminosavakból bizonyos kísérleti feltételek mellett nagyobb egységek képződnek. Ez a folyamat az alábbi vázlattal jellemezhető:
H2N–CH2–COOH + H2N–CH2–COOH = H2N–CH2–CO–NH–CH2–COOH+ H2O
glicin glicin glicil glicin viz
vagyis két molekula glicin vízkilépés mellett egy nagyobb, két aminosavból álló egységgé épül össze, melyet glicilglicinnek nevezünk. Ha figyelmesen megnézzük a folyamat vázlatát, láthatjuk, hogy a glicilglicin képződésekor az egyik aminosav karboxil-csoportja lépett kölcsönhatásba a másik amino-sav -NH2 csoportjával. A vízkilépés során létrejött új kötést, a -CO-NH- kötést nevezik peptid-kötésnek. Valamennyi vegyületet, mely ilyen kötést tartalmaz, peptideknek nevezzük.
Könnyű belátni, hogy a glicilglicin további peptidkötésre is alkalmas, hiszen változatlanul van szabad amino- és karboxil-csoportja. Ez valóban létre is hozható. Azokat a peptideket, amelyek ilyen módon sok-sok amino savból épülnek fel, polipeptideknek nevezik. A fehérjék végeredményben bonyolult szerkezetű polipeptidek. Több száz, sőt több ezer aminosavból képződnek, ebből képet alkothatunk a fehérjék változatosságáról. Képzeljük el, hogy csupán három aminosavból épül fel egy vegyület (ún. tripeptid), s az aminosavakat jelöljük A, B és C betűkkel. A lehetséges változatok
A-B-C
B-A-C
C-A-B
A-C-B
B-C-A
C-B-A
Húszféle aminosavból már szinte végtelen a lehetséges változatok száma, mert azt is figyelembe kell vennünk, hogy egy-egy féle aminosavból több molekula is részt vehet a fehérje felépítésében. Valóban, a természetben rendkívül sokféle fehérje található. Méreteikben is széles határok között mozognak. Egyesek „csak" néhány száz aminosavból épülnek fel, mások pedig több ezerből. Méreteikre legjobban molekulasúlyuk utal. Néhány fehérje molekulasúlyát tünteti fel az alábbi táblázat:
Ribonukleáz 12 000 Szérumalbumin 66 900
Tejalbumin 17 400 Hemoglobin 68 000
Tripszin 34 000 Sárga ferment 82 000
Pepszin 35 000 Kazein 96 000
Tojáslalbumin 44 000 Szérumglobulin 150 000
Amiláz 54 000 Hemocianin 6 800 000
A táblázat adataiból kiszámítható, hogy pl. a hemocianin, amely egyes csigafélék vérében található, s az emberi hemoglobinhoz hasonló szerepet tölt be - mintegy 70 000 aminosavból épül fel ! Ez valóban óriási szám; kellően érzékelteti a molekula bonyolultságát.
Az aminosavak sokféle kapcsolódási lehetősége következtében a fehérjék változatossága igen nagy. A változatosság azonban a fehérjék egy más jellegzetességére is visszavezethető. Képzeljünk az aminosavak helyébe golyókat, s nézzük meg, milyen kapcsolódási lehetőségek jöhetnek létre:
 |  |  |
lánc (fibrillum) | A =globuláris fehérje, egyetlen polipeptid láncból, | B = globuláris fehérje két polipeptid láncból |
Az egyenes láncokból felépülő fehérjéket fibrilláris fehérjéknek nevezzük, míg a másik csoportba tartozókat globuláris fehérjéknek. Nem nehéz elképzelni, hogy a második esetben ismét több lehetőség van, hiszen a globuláris fehérje állhat egy vagy több polipeptid-láncból. Az ismert hemoglobin pl., amely az emlősök vérében található, s a légzésben játszik fontos szerepet, hat polipeptid láncból áll.
Nem közömbös tehát, hogy az aminosavakból felépülő polipeptid-lánc a térben hogyan helyezkedik el. A molekula térbeli helyét a térszerkezet határozza meg. A peptid-kötések létrejöttét erős kémiai kapcsolat jellemzi. A -CO- és -NH-csoportokat nagy erők fűzik egymáshoz. Ezt csak forró lúggal vagy savval tudjuk megbontani. A savval vagy lúggal történő főzést hidrolízisnek nevezzük. A molekula térbeli elhelyezkedését biztosító és fenntartó erők sokkal gyengébbek. A fehérjeoldat már enyhe melegítés hatására jelentős változásokat mutat. Gondoljunk csak a tojás főzésre ! A tojás (csaknem tiszta fehérje) főzéskor fokozatosan megkeményedik. A fehérje tehát hő hatására mélyreható változásokat szenved. Sokoldalú vizsgálatokkal felderítették, hogy ilyen behatásokra nem a peptid-kötések bomlanak fel, hanem a molekula térbeli elhelyezkedése, tehát térszerkezete változik meg. Mindazokat a folyamatokat, melyek során a fehérje térszerkezete megváltozik, denaturálódásnak nevezik, a képződött, tehát már elváltozott fehérjét pedig denaturált fehérjének. A keményre főzött tojás tehát denaturált fehérjékből áll. Ennek a fogalomnak nagy biológiai jelentősége van. A fehérjék fontos szerepet töltenek be szervezetünkben. Bizonyos folyamatokat gyorsítanak, ill. lehetővé teszik azok létrejöttét. A katalizátorokhoz hasonló szerepük van, ezért biokaltalizátoroknak is nevezzük őket. Ez a hatásuk azonban csak természetes, „natív" állapotban van meg, ha denaturáljuk őket, tevékenységük megszűnik. A fehérjék működése tehát szoros kapcsolatban áll térszerkezetükkel.
Szervezetünk táplálásához jelentős mennyiségű fehérjét igényel. A fehérje a hasnyálmirigy és a bélrendszer enzimjeinek hatására lebomlik, hidrolizálódik. Belőlük aminosavak képződnek, s azok szívódnak fel a bél falon keresztül. A fehérjék hidrolízise, vagyis emésztése, ahogy nevezni szokás, natív fehérjék esetében nem, vagy csak alig következik be. Fontos tehát a
fehérje előzetes denaturálása. Ezért emésztjük könnyebben a jól megfőtt húsféléket. Nyers húson aligha tudnánk megélni. (Természetesen, mint azt még látni fogjuk, gyomrunk is denaturálja a fehérjéket.) Nagyon sokféle úton tudjuk a fehérjéket denaturálni. A hőhatáson kívül szerves oldószerekkel, savakkal vagy lúgokkal is kicsaphatjuk a fehérjéket oldatukból. A kicsapott fehérje már nem mutatja a natív fehérje jelleg zetes sajátságait. Gyomrunkban pl. erős sav van, amelyben a táplálék fehérjéi
denaturálódnak. Ismerünk azonban olyan eljárásokat is, melyek során a kicsapott fehérje vízben újra feloldható, s oldata a natív fehérjék tulajdonságaival rendelkezik. Ezeknek az eljárásoknak nagy jelentőségük van a fehérjekémiában és a
biokémiában. Általában sókkal csapjuk ki a fehérjéket. A kisózás, megfelelő körülmények között nem károsítja a fehérjét.
A fehérjék száma óriási. Áttekintésük megkönnyítése céljából csoportosítani kell a már eddig ismert fehérjéket. Oldékonyságuk alapján három csoportot lehet megkülönböztetni
I. Vízben oldódó fehérjék (albuminok)
II. Híg sóoldatban oldódó fehérjék (globulinok)
III. Oldhatatlan fehérjék (pl. vázfehérjék).
(A fenti három csoport természetesen nem tartalmizza valamennyi lehetőségét a természetben található fehérjéknek. Ismerünk olyan fehérjéket pl., amelyek csak 70-80%-os alkoholban oldódnak. Ezek a növényi magvakban található ún. prolaminok.)
Biológiai tevékenységük alapján is feloszthatjuk a fehérjéket. Nagy vonalakban háromféle fehérjét különböztethetünk meg:
I. Katalitikus hatást kifejtő fehérjék (enzimek)
II. Különböző anyagokat szállító fehérjék (transzportfehérjék)
III. Vázfehérjék
Az első csoportba tartoznak azok a fehérjék, amelyek valamilyen folyamatot lehetővé tesznek vagy meggyorsítanak. Igen sokfélék, sokoldalúak. Egyesek fehérjéket képesek lebontani (hidrolizálni), mások cukrokat oxidálnak (égetnek), ismét mások zsírokat bontanak stb.
A transzport-fehérjék az élet szempontjából fontos anyagokat juttatják el a vér vagy nyirok útján a szervezet valamennyi sejtjéhez. Így az oxigént is fehérje szállítja (hemoglobin). A vázfehérjék bizonyos szövetek szilárdságát, a szervezet védelmét biztosítják (pl. rovarok páncélja stb.).
Az állatok és az emberek a fehérjét csak szerves alkotórészekből, elsősorban aminosavakból képesek szintetizálni (összeállítani). Persze az aminosavak között is vannak olyanok, melyeket kész állapotban, a táplálékban kell megkapniok. Ezek az esszenciális aminosavak.
_m250.jpg)
