Introduction to Proteins and Amino acids B.Pharm Biochemistry and Clinical Pathology Class Notes

ప్రోటీన్లు మరియు అమైనో ఆమ్లాలకు పరిచయం

కంటెంట్‌లు

–      ప్రోటీన్లతో పరిచయం

–      అమినోయాసిడ్ల వర్గీకరణ

లక్ష్యం

ఈ ఉపన్యాసం ముగింపులో, విద్యార్థి చేయగలరు

–      ప్రోటీన్ల సాధారణ భావనను వివరించండి

–      అమైనో ఆమ్లాన్ని వర్గీకరించండి

–      అమైనో ఆమ్లం యొక్క లక్షణాలను వివరించండి 

–      అమైనో ఆమ్లం యొక్క ప్రాముఖ్యతను వివరించండి

ప్రోటీన్ మరియు అమైనో ఆమ్లాలు అంటే ఏమిటి?

ప్రొటీన్

•       ప్రోటీయోస్: మొదటి స్థానంలో ఉంది

•       వయోజన శరీర ప్రోటీన్లలో 10 - 12 కిలోలు

•       ప్రోటీన్లు జీవన వ్యవస్థ యొక్క అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న సేంద్రీయ అణువులు మరియు జీవితం యొక్క నిర్మాణం మరియు పనితీరు యొక్క ప్రాథమిక ఆధారాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.   

•       పెద్ద అణువులు

•       అమైనో ఆమ్లాల గొలుసులతో తయారు చేయబడింది

•       శరీరంలోని ప్రతి కణంలోనూ కనిపిస్తాయి

•       విధులు స్ట్రక్చరల్ మరియు డైనమిక్ ఫంక్షన్‌గా విస్తృతంగా సమూహం చేయబడ్డాయి

•       ప్రోటీన్లు అమైనో ఆమ్లం యొక్క పాలిమర్లు 

ప్రోటీన్ల మూలకాలు

•       కార్బన్ - 50%

•       హైడ్రోజన్ - 6%

•       ఆక్సిజన్ - 19%

•       నత్రజని - 13%

•       సల్ఫర్ - 5%

•       ఇతర అంశాలు P, Fe, Cu, I, Mg, Mn, Zn మొదలైనవి

ప్రోటీన్ల వర్గీకరణ

ప్రోటీన్ల నిర్మాణం

•       కాంక్‌తో పూర్తి జలవిశ్లేషణపై ప్రోటీన్లు. HCl దిగుబడి L- α- అమినో యాసిడ్ మరియు అన్ని ప్రోటీన్ల యొక్క సాధారణ లక్షణాలు

•       ప్రకృతిలో దాదాపు 300 అమైనో ఆమ్లాలు కనిపిస్తాయి, వీటిలో 20 మాత్రమే ప్రామాణిక అమైనో ఆమ్లం అని పిలువబడతాయి మరియు ప్రోటీన్ల నిర్మాణంలో పదేపదే కనిపిస్తాయి. 

•       అమైనో ఆమ్లాల గొలుసులతో తయారు చేయబడింది; గొలుసులోని అమైనో ఆమ్లాల సంఖ్య ద్వారా వర్గీకరించబడింది

–      పెప్టైడ్స్: 50 కంటే తక్కువ అమైనో ఆమ్లాలు

•       డైపెప్టైడ్స్: 2 అమైనో ఆమ్లాలు

•       ట్రిపెప్టైడ్స్: 3 అమైనో ఆమ్లాలు

•       పాలీపెప్టైడ్స్: 10 కంటే ఎక్కువ అమైనో ఆమ్లాలు

–      ప్రోటీన్లు: 50 కంటే ఎక్కువ అమైనో ఆమ్లాలు

•       సాధారణంగా 100 నుండి 10,000 అమైనో ఆమ్లాలు కలిసి ఉంటాయి

•       గొలుసులు నిర్దిష్ట శారీరక DNA ఆధారంగా సంశ్లేషణ చేయబడతాయి

•       ఒక వయోజన వ్యక్తికి 100 గ్రాముల ఉచిత అమైనో ఆమ్లం ఉంటుంది, ఇది శరీరంలోని అమైనో యాసిడ్ పూల్‌ను సూచిస్తుంది

•       నిర్మాణం యొక్క నాలుగు స్థాయిలు

–      ప్రాథమిక నిర్మాణం

–      ద్వితీయ నిర్మాణం

–      తృతీయ నిర్మాణం

–      క్వాటర్నరీ నిర్మాణం

స్ట్రక్చర్ లేదా సీక్వెన్సింగ్‌లో ఏదైనా మార్పు ప్రోటీన్ యొక్క ఆకృతి మరియు పనితీరును మారుస్తుంది

డీనాటరింగ్

•       ప్రోటీన్ యొక్క ఆకృతిని మార్చడం మరియు దీని ఉపయోగం ద్వారా పనిచేస్తుంది

–      వేడి

–      ఆమ్లాలు

–      స్థావరాలు

–      లవణాలు

–      యాంత్రిక ఆందోళన

•       డీనాటరింగ్ ద్వారా ప్రాథమిక నిర్మాణం మారదు

ప్రోటీన్ యొక్క విధులు

–      నిర్మాణ మరియు యాంత్రిక మద్దతును అందించండి

–      శరీర కణజాలాలను నిర్వహించండి

–      ఎంజైములు మరియు హార్మోన్లుగా పనిచేస్తుంది

–      యాసిడ్ బేస్ బ్యాలెన్స్ నిర్వహించడానికి సహాయం చేయండి

–      పోషకాలను రవాణా చేయండి

–      రోగనిరోధక వ్యవస్థకు సహాయం చేయండి

–      అవసరమైనప్పుడు శక్తి వనరుగా ఉపయోగపడుతుంది

ప్రోటీన్ యొక్క ఉత్తమ వనరులు

•       ప్రొటీన్లు పుష్కలంగా ఉంటాయి

–      పాల ఆహారాలు

–      మాంసాలు

–      పౌల్ట్రీ

–      ఎండిన బీన్స్, వేరుశెనగ వెన్న, గింజలు మరియు సోయా వంటి మాంస ప్రత్యామ్నాయాలు

•       వండిన మాంసం, పౌల్ట్రీ లేదా చేప

–      21-25 గ్రాముల ప్రొటీన్లను అందిస్తుంది

–      దాదాపు 7 గ్రా

–      కార్డ్‌ల డెక్ పరిమాణం గురించి

–      ఒక భోజనం కోసం తగిన మొత్తం

పెద్దలు 0.8 g/kg/d ప్రోటీన్ తీసుకోవాలి

అమైనో ఆమ్లం

•       అమైనో ఆమ్లం అనేది రెండు క్రియాత్మక సమూహాలను కలిగి ఉన్న కర్బన సమ్మేళనాల సమూహం, అనగా. అమైనో మరియు కార్బాక్సిల్ సమూహాలు

•       అమైనో సమూహం ప్రాథమికమైనది మరియు కార్బాక్సిల్ సమూహం ఆమ్ల స్వభావం కలిగి ఉంటుంది

•       అమైనో ఆమ్లం ఎక్కువగా జీవ వ్యవస్థలో అయనీకరణ రూపంలో ఉంటుంది

•       α - అమైనో ఆమ్లం: –COOH మరియు – NH ₂ రెండూ ఒకే కార్బన్ పరమాణువుకు జోడించబడి ఉంటే

అమైనో ఆమ్ల నిర్మాణం

పెప్టైడ్ బంధాలు అమైనో ఆమ్లాలను కలుపుతాయి

•       ఒక అమైనో ఆమ్లం యొక్క ఆమ్ల సమూహం (COOH) రెండవ అమైనో ఆమ్లం యొక్క అమైన్ సమూహంతో (NH _{2 ) చేరినప్పుడు ఏర్పడుతుంది}

•       సంక్షేపణం ద్వారా ఏర్పడుతుంది

•       జలవిశ్లేషణ ద్వారా విభజించబడింది

సంక్షేపణం మరియు జలవిశ్లేషణ ప్రతిచర్యలు

అమైనో ఆమ్లం వర్గీకరణ

•       అమైనో ఆమ్లాలు నిర్మాణం, ధ్రువణత, పోషక అవసరాలు మొదలైన వాటి ఆధారంగా వివిధ రకాలుగా వర్గీకరించబడ్డాయి.

1. నిర్మాణం ఆధారంగా వర్గీకరణ:

•       ప్రతి అమైనో ఆమ్లం 3 అక్షరాలు లేదా 1 అక్షరం గుర్తుతో కేటాయించబడుతుంది మరియు సాధారణంగా ప్రొటెన్ నిర్మాణంలో అమైనో ఆమ్లాన్ని సూచించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

•       20 అమైనో ఆమ్లాలు కనుగొనబడ్డాయి I ప్రోటీన్లు ఏడు సమూహాలుగా విభజించబడ్డాయి

I. అలిఫాటిక్ సైడ్ చైన్‌తో కూడిన అమైనో ఆమ్లం

                a. గ్లైసిన్ - గ్లై లేదా జి                        

                బి. అలనైన్ - అలా - ఎ                                           

                సి. వాలైన్ - వాల్ - వి 

                డి. లూసిన్ - ల్యూ - ఎల్    

                మరియు. ఐసోలూసిన్ - Ile - I

II. హైడ్రాక్సిల్ సమూహాన్ని కలిగి ఉన్న అమైనో ఆమ్లం

                f. సెరీన్ – సెర్ - ఎస్                                             

                g. థ్రెయోనిన్ – Thr – T

III. అమైనో ఆమ్లం కలిగిన సల్ఫర్

                h. సిస్టీన్ - సిస్- సి సిస్టీన్ - సిస్- సి

                i. మెథోనిన్ - మెట్- ఎం

IV. ఆమ్ల అమైనో ఆమ్లం మరియు వాటి అమైడ్‌లు

                j. అస్పరిటిక్ యాసిడ్ - యాస్ప్ - డి              

                కె. ఆస్పరాగిన్ - అస్న్ - ఎన్

                ఎల్. గ్లుటామిక్ యాసిడ్ - గ్లూ - ఇ              

                m. గ్లుటామైన్ – Gln - Q    

V. ప్రాథమిక అమైనో ఆమ్లం

                n. లైసిన్ - లైస్ - కె                                           

                ఓ. అర్జినైన్ - ఆర్గ్ - ఆర్

                p. హిస్టిడిన్ - అతని - హెచ్                      

IV. సుగంధ అమైనో ఆమ్లం

                q. ఫెనిలానాలిన్ - ఫే - ఎఫ్          

                ఆర్. టైరోసిన్ - టైర్ - వై

                లు. ట్రిప్టోఫేన్ - Trp - W

మీరు వస్తున్నారా. ఇమినో యాసిడ్  

                t. ప్రోలైన్ – ప్రో –పి

2. ధ్రువణత ఆధారంగా వర్గీకరణ: 4 రకాలు

a. నాన్ పోలార్ అమైనో ఆమ్లం: అమైనో ఆమ్లాన్ని హైడ్రోఫోబిక్ (వాటర్ హీటింగ్) అని కూడా సూచిస్తారు. ^{ఆర్ ఎల్} గ్రూపులో వారికి ఎలాంటి ఛార్జీ లేదు . ఉదా: అలనైన్, లూసిన్, ఐసోలూసిన్, వాలైన్ మొదలైనవి

బి. ^{R l సమూహంపై} ఎటువంటి ఛార్జ్ లేని పోలార్ అమైనో ఆమ్లం : R ^l సమూహంపై ఎటువంటి ఛార్జ్ లేని అమైనో ఆమ్లం . అయినప్పటికీ, అవి హైడ్రాక్సిల్, సల్ఫైడ్రైల్ & అమైడ్ వంటి ఇతర సమూహాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ యొక్క హైడ్రోజన్ బంధంలో అవక్షేపణను కలిగి ఉంటాయి . ఉదా: గ్లైసిన్, సెరైన్, థ్రెయోనిన్, సిస్టీన్, టైరోసిన్

సి. ^{R l} సమూహంలో + ve ఛార్జ్‌తో కూడిన ధ్రువ అమైనో ఆమ్లం : ఉదా: లూసిన్, అర్జెనిన్, హిస్టిడిన్

డి. ^{R l} సమూహంలో ధృవ అమైనో ఆమ్లం – ve ఛార్జ్ : ఉదా గ్లుటామిక్ ఆమ్లం, అస్పార్టిక్ ఆమ్లం

3. అమైనో ఆమ్లం యొక్క పోషక వర్గీకరణ

వివిధ ప్రోటీన్ల సంశ్లేషణకు 20 అమైనో ఆమ్లాలు అవసరం

పోషకాహార అవసరాల ఆధారంగా. అవి 2 రకాలు

a. ముఖ్యమైన అమైనో ఆమ్లం: అర్జినైన్, వాలైన్, హిస్టిడిన్, ఐసోలూసిన్, లూసిన్, లైసిన్, మెథోనిన్, ఫెనిలాలనైన్, థ్రెయోనిన్ మరియు ట్రిప్టోఫాన్

బి. అనవసరమైన అమైనో ఆమ్లం: మిగిలినవన్నీ

4. వారి జీవక్రియ విధి ఆధారంగా అమైనో ఆమ్లం వర్గీకరణ

అమైనో ఆమ్లం యొక్క కార్బన్ అస్థిపంజరం గ్లూకోజ్, కొవ్వులు లేదా రెండింటి సంశ్లేషణకు పూర్వగామిగా పనిచేస్తుంది

a. గ్లైకోజెనిక్ అమైనో ఆమ్లం: అమైనో ఆమ్లం గ్లూకోజ్ లేదా గ్లైకోజెన్ ఏర్పడటానికి పూర్వగామి, ఉదా: అలనైన్, అస్పార్టేట్, గ్లైసిన్

బి. కీటోజెనిక్ అమైనో ఆమ్లం: అమైనో ఆమ్లం కొవ్వులు ఏర్పడటానికి పూర్వగామి. ఉదా: లూసిన్ మరియు లైసిన్

సి. గ్లైకోజెనిక్ & కీటోజెనిక్ అమైనో ఆమ్లం: అమైనో ఆమ్లం గ్లూకోజ్ మరియు కొవ్వుల ఏర్పాటుకు పూర్వగామిగా ఉంటాయి ఉదా: ఐసోలూసిన్, ఫెనిలాలనైన్, ట్రిప్టోఫాన్, టైరోసిన్ మొదలైనవి.

అమైనో ఆమ్లం యొక్క లక్షణాలు

అమైనో ఆమ్లం ప్రోటీన్ల లక్షణాలను నిర్ణయించే వాటి భౌతిక రసాయన లక్షణాలలో తేడా ఉంటుంది

I.            భౌతిక లక్షణాలు

1. ద్రావణీయత:  చాలా వరకు నీటిలో కరుగుతుంది మరియు సేంద్రీయ ద్రావకంలో కరగదు
2. ద్రవీభవన స్థానం: అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కరుగుతుంది (200 ^o c పైన)
3. రుచి: తీపి, రుచి లేదా చేదు కావచ్చు
4. ఆప్టికల్ లక్షణాలు: గ్లైసిన్ మినహా అన్ని అమైనో ఆమ్లాలు అసమాన కార్బన్ అణువు కారణంగా ఆప్టికల్ ఐసోమర్‌లను కలిగి ఉంటాయి
5. అమైనో ఆమ్లం ఆంఫోలైట్‌లుగా: ఇది ఫంక్షనల్ గ్రూప్ అంటే ఆమ్ల & ప్రాథమిక సమూహం రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది. వారు ప్రోటాన్‌ను దానం చేయవచ్చు లేదా ప్రోటాన్‌ను అంగీకరించవచ్చు. అందువల్ల ఆంఫోలైట్‌లుగా పరిగణిస్తారు  
6. Zwitterion లేదా Dipolar ion: Zwitter అంటే హైబ్రిడ్.
7. zwitterion ఒక హైబ్రిడ్ అణువు +ve మరియు –ve అయానిక్ సమూహం రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది.
8. ఐసోఎలెక్ట్రిక్ P ^H (P ^I ): అణువులు Zwitterionగా ఉండే P ^H గా నిర్వచించబడింది , అందువలన అణువులు విద్యుత్ తటస్థంగా ఉంటాయి. 

II. రసాయన లక్షణాలు

రెండు ఫంక్షనల్ గ్రూప్ ఆధారంగా

1. -COOH సమూహం కారణంగా ప్రతిచర్య

1.       అమైనో ఆమ్లం బేస్‌తో ఉప్పు (-COONa) & ఆల్కహాల్‌తో ఈస్టర్‌లను ఏర్పరుస్తుంది (-COOR ^I )

2.       డీకార్బాక్సిలేషన్: అమైనో ఆమ్లం డీకార్బాక్సిలేషన్ ద్వారా అమైన్‌లను ఏర్పరుస్తుంది

3.       అమ్మోనియాతో ప్రతిచర్య: డైకార్బాక్సిలిక్ అమైనో ఆమ్లం యొక్క కార్బాక్సిలిక్ సమూహం NH ₃ తో చర్య జరిపి అమైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

                అస్పార్టిక్ యాసిడ్ + NH ₃                                          ఆస్పరాజైన్

                గ్లుటామిక్ యాసిడ్ + NH ₃                                        గ్లుటామైన్

బి. దీనికి కారణం - NH ₂ సమూహం:

1. అమినో యాసిడ్ గ్రూప్ బేస్‌గా ప్రవర్తిస్తుంది మరియు ఆమ్లంతో కలిపి లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది
2. నిన్‌హైడ్రిన్‌తో ప్రతిచర్య: అమైనో ఆమ్లం నిన్‌హైడ్రిన్‌తో చర్య జరిపి పర్పుల్, బ్లూ లేదా పింక్ కలర్ కాంప్లెక్స్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.
3. ట్రాన్స్‌మినేషన్: అమైనో సమూహాన్ని ఒక అమైనో ఆమ్లం నుండి కీటోయాసిడ్‌కు బదిలీ చేయడం ద్వారా కొత్త అమైనో ఆమ్లం ఏర్పడుతుంది. అమైనో యాసిడ్ జీవక్రియలో ఇంప్
4. ఆక్సీకరణ డీమినేషన్: ఉచిత అమ్మోనియాను విడుదల చేయడానికి అమైనో ఆమ్లం ఆక్సీకరణ డీమినేషన్‌కు గురవుతుంది

•       అమైనో ఆమ్లం చిరల్ అణువులు. ప్రోటీన్లలో ఎల్-అమైనో ఆమ్లం మాత్రమే కనిపిస్తుంది, బాక్టీరియల్ పెప్టైడ్‌లలో D రూపం ఏర్పడుతుంది

పెప్టైడ్స్

•       పెప్టైడ్స్  (గ్రీకు పదం నుండి "జీర్ణం" అని అర్ధం) పెప్టైడ్ (అమైడ్) బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడిన అమైనో ఆమ్ల మోనోమర్‌ల యొక్క జీవశాస్త్రపరంగా సంభవించే చిన్న గొలుసులు.

విధులు

•       ఎంజైములు అని పిలువబడే జీవ ఉత్ప్రేరకాలుగా పనిచేస్తాయి

•       కణాలు మరియు కణజాలాల నిర్మాణ ఫ్రేమ్ పనిని అందించండి

•       రక్తప్రవాహంలో రవాణా మాధ్యమంగా పనిచేస్తుంది

•       జీవ ప్రక్రియను నియంత్రించడానికి హార్మోన్లు లేదా రెగ్యులేటరీ ప్రొటీన్‌లుగా పనిచేస్తాయి

•       యాంత్రిక పనిని నిర్వహించండి (అస్థిపంజర కండరాల సంకోచం, గుండె పంపింగ్)

•       అవసరమైన పోషకాలుగా పనిచేస్తాయి

•       రక్తప్రవాహంలో ప్రతిరోధకాలుగా పనిచేస్తాయి

•       గడ్డకట్టే విధానంలో పని చేయండి

మానవ శరీరంలో కొన్ని ముఖ్యమైన జీవసంబంధ క్రియాశీల పెప్టైడ్‌లు

ప్రోటీన్ టర్నోవర్

•       ప్రోటీన్ టర్నోవర్ అనేది ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ మరియు ప్రోటీన్ క్షీణత మధ్య సమతుల్యత.

•       విచ్ఛిన్నం కంటే ఎక్కువ సంశ్లేషణ లీన్ కణజాలాలను నిర్మించే అనాబాలిక్ స్థితిని సూచిస్తుంది, సంశ్లేషణ కంటే ఎక్కువ విచ్ఛిన్నం లీన్ కణజాలాలను కాల్చే క్యాటాబోలిక్ స్థితిని సూచిస్తుంది.

నత్రజని సంతులనం

•       నత్రజని సమతుల్యత అనేది నత్రజని ఇన్‌పుట్ యొక్క కొలత, దాని నుండి తీసివేయబడిన నత్రజని అవుట్‌పుట్

•       నైట్రోజన్ బ్యాలెన్స్ = నైట్రోజన్ తీసుకోవడం - నత్రజని నష్టం

•       రక్తంలోని యూరియా నైట్రోజన్‌ను నత్రజని సమతుల్యతను అంచనా వేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, అలాగే మూత్రంలో యూరియా గాఢత కూడా

•       పెరుగుదల, కణజాల మరమ్మత్తు లేదా గర్భధారణ సమయంలో సానుకూల విలువ తరచుగా కనుగొనబడుతుంది.

•       ప్రతికూల విలువ కాలిన గాయాలు, జ్వరాలు, వృధా వ్యాధులు మరియు ఇతర తీవ్రమైన గాయాలు మరియు ఉపవాసం సమయంలో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.

•       దీని అర్థం శరీరం నుండి విసర్జించబడిన నత్రజని మొత్తం తీసుకున్న నైట్రోజన్ పరిమాణం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది

•       పోషకాహార లోపం యొక్క క్లినికల్ మూల్యాంకనంలో భాగంగా ప్రతికూల నైట్రోజన్ బ్యాలెన్స్‌ను ఉపయోగించవచ్చు

సారాంశం

•       ప్రోటీన్లు అమైనో ఆమ్లం యొక్క పాలిమర్లు

•       అమైనో ఆమ్లం అనేది రెండు ఫంక్షనల్ గ్రూప్‌లను కలిగి ఉన్న కర్బన సమ్మేళనాల సమూహం అంటే అమైనో మరియు కార్బాక్సిల్ సమూహం

•       అమైనో ఆమ్లం జ్విట్టెరియన్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది

•       నత్రజని సమతుల్యత అనేది నత్రజని ఇన్‌పుట్ యొక్క కొలత, దాని నుండి తీసివేయబడిన నత్రజని అవుట్‌పుట్