ما هو الحمض الأميني؟
الحمض الأميني هو وحدة البناء الأساسية للبروتينات. يمكن تشبيهه باللَبِنَة أو الطوبة التي تُستخدم لبناء جدار (البروتين).
كل حمض أميني يتكون من ذرة كربون مركزية تُسمى كربون ألفا (α -carbon) تتصل بها أربع مجموعات رئيسية:
- مجموعة أمين (Amino Group): وهي المجموعة التي تحتوي على النيتروجين (NH2-). هذه هي السمة المميزة التي تجعلها "أمينية".
- مجموعة كربوكسيل (Carboxyl Group): وهي التي تمنحه صفة "الحمض" (COOH-).
- ذرة هيدروجين (H-).
- سلسلة جانبية أو مجموعة R (R-Group / Side Chain): هذه المجموعة هي التي تمنح كل حمض أميني هويته الفريدة وخصائصه الكيميائية المميزة.
الأنواع الرئيسية للأحماض الأمينية:
يوجد 22 حمضاً أمينياً معروفاً يشارك في العمليات الحيوية، لكن يُركز علم الأحياء على 20 نوعاً منها تُسمى الأحماض الأمينية المكوّنة للبروتين (Proteinogenic Amino Acids) التي تُشفَّر مباشرة بواسطة الشفرة الوراثية (DNA/RNA).
يمكن تصنيف هذه الأحماض إلى ثلاث مجموعات رئيسية بناءً على قدرة الجسم على إنتاجها:
1. الأحماض الأمينية الأساسية (Essential Amino Acids):
هي تسعة أحماض أمينية لا يستطيع جسم الإنسان تصنيعها بمفرده، ولذلك يجب الحصول عليها جاهزة من النظام الغذائي (مثل: اللايسين، الليوسين، الميثيونين).
2. الأحماض الأمينية غير الأساسية (Non-Essential Amino Acids):
هي أحماض أمينية يستطيع الجسم إنتاجها ذاتياً بكميات كافية من مواد أولية أخرى، وبالتالي لا يحتاج بالضرورة إلى استهلاكها في الغذاء (مثل: ألانين، جلايسين، سيرين).
3. الأحماض الأمينية شبه الأساسية (Conditionally Essential Amino Acids):
هي أحماض أمينية غير أساسية في الظروف العادية، لكنها تصبح أساسية في أوقات الإجهاد، أو المرض، أو النمو السريع (مثل: الأرجينين، والجلوتامين).
وظيفة الحمض الأميني: بناء البروتين (تركيب البروتين)
الوظيفة الأهم للأحماض الأمينية هي بناء البروتينات، ويتم ذلك عبر عملية تُسمى الترجمة (Translation):
- الروابط الببتيدية (Peptide Bonds): لكي يتكون البروتين، ترتبط الأحماض الأمينية ببعضها البعض في سلاسل طويلة. يتم هذا الارتباط عن طريق تفاعل كيميائي بين مجموعة الكربوكسيل (-COOH) لأحد الأحماض ومجموعة الأمين (-NH 2) للحمض الذي يليه.
- الببتيدات (Peptides): السلسلة القصيرة الناتجة عن ارتباط عدد قليل من الأحماض الأمينية تُسمى ببتيد.
- البروتين (Protein): عندما تطول السلسلة وتتجاوز عادةً 50 حمضاً أمينياً وتأخذ شكلها الفراغي النهائي، تُسمى بروتيناً.
يتم تحديد ترتيب الأحماض الأمينية في هذه السلسلة بالكامل بواسطة الشفرة الوراثية في الحمض النووي (DNA). الترتيب الفريد للأحماض الأمينية هو الذي يحدد شكل البروتين النهائي، وشكل البروتين هو الذي يحدد وظيفته (سواء كان إنزيماً، أو هرموناً، أو مكوناً هيكلياً).
وظائف أخرى هامة:
إلى جانب بناء البروتينات، تلعب الأحماض الأمينية دوراً حيوياً في:
- إنتاج الطاقة: يمكن تحويلها واستخدامها كمصدر للطاقة في حالة عدم توفر الكربوهيدرات والدهون.
- تصنيع الجزيئات الحيوية: هي مواد أولية لتكوين العديد من الجزيئات المهمة مثل:
- الهرمونات (مثل هرمونات الغدة الدرقية).
- الناقلات العصبية (مثل السيروتونين والدوبامين).
- مركب الهيم في خلايا الدم الحمراء.
- إزالة السموم: يشارك بعضها، مثل الجلايسين، في عمليات إزالة السموم من الجسم.
- الاستجابة المناعية: يلعب الجلوتامين دوراً هاماً في دعم الخلايا المناعية.