Proteinogene Aminosäuren-Grundstruktur und Einteilung

Proteine sind an fast allen Lebensprozessen in Deinem Körper beteiligt. Sie helfen zum Beispiel dabei, Stoffe zu transportieren, sie katalysieren chemische Reaktionen und sie können als Signalstoffe dienen. Die Bausteine, aus denen Proteine gebaut werden, sind Aminosäuren. Aminosäuren gehören zu den substituierten Carbonsäuren. Sie bestehen aus mindestens einer Carboxygruppe - $COOH$ und einer Aminogruppe - $NH_2$ . Die beiden Gruppen sind über ein zentrales Kohlenstoffatom verbunden, welches zudem noch ein Wasserstoffatom - $H$ sowie einen organischen Rest - $R$ gebunden hat. Die Aminosäuren unterscheiden sich in der Restgruppe. In dem folgenden Bild siehst Du den allgemeinen Aufbau einer Aminosäure.

Chemie; Aminosäuren und Proteine; 11.-12. Klasse Gymnasium; Proteinogene Aminosäuren-Grundstruktur und Einteilung

Die Grundstruktur einer proteinogenen Aminosäure: (1.) Aminogruppe, (2.) Organischer Rest und (3.) Carboxygruppe.

Es wird von einer proteinogener Aminosäure gesprochen, wenn die Aminosäure in Lebewesen als Baustein der Proteine vorkommt. Zurzeit sind 22 proteinogene Aminosäuren bekannt. Dabei kommen Selencystein und Pyrrolysin nur extrem selten vor. Die anderen 20 Aminosäuren sind die, die Du mit dem genetischen Code und der Code-Sonne ermitteln kannst. Als essenzielle Aminosäure werden die Aminosäuren bezeichnet, die vom Organismus nicht selbst hergestellt werden können.

Jede der Aminosäuren hat eine Abkürzung, die aus einem oder aus drei Buchstaben besteht. Alanin zum Beispiel wird mit Ala oder A abgekürzt. Die organische Restgruppe bestimmt die chemischen Eigenschaften der Aminosäure. Anhand dieser Eigenschaften werden Aminosäuren in 4 Gruppen eingeteilt:

Neutrale Aminosäuren mit unpolarem Rest, neutrale Aminosäuren mit polarem Rest, saure Aminosäuren und basische Aminosäuren. Die Restgruppe der neutralen Aminosäuren mit einem unpolaren Rest bestehen nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen. Ein Beispiel ist Alanin. Die neutralen Aminosäuren mit polarem Rest enthalten neben Kohlen- und Wasserstoffatomen noch weitere Atome wie zum Beispiel Schwefel, Stickstoff oder Sauerstoff. Serin hat zum Beispiel eine polare Hydroxygruppe in der Restgruppe. Die sauren Aminosäuren enthalten eine zusätzliche Carboxygruppe, siehe Glutaminsäure. Die basischen Aminosäuren besitzen hingegen eine zusätzliche Aminogruppe.

In den Abbildungen unten findest Du die Strukturen aller 22 proteinogenen Aminosäuren, eingeteilt in die 4 Gruppen.

1. Neutrale Aminosäuren mit unpolaren Rest:

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Erste Reihe von links nach rechts: Glycin, Alanin, Valin, Leucin; zweite Reihe von lins nach rechts: Isoleucin, Phenylalanin, Prolin

2. Neutrale Aminosäuren mit polarem Rest:

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Erste Reihe von links nach rechts: Methionin, Cystein, Selenocystein, Serin, Threonin, Asparagin; zweite Reihe von lins nach rechts: Glutamin, Tryptophan, Tyrosin

3. Säure Aminosäuren:

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Von links nach rechts: Asparaginsäure, Glutaminsäure

4. Basische Aminosäuren:

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Erste Reihe von links nach rechts: Lysin,Arginin; zweite Reihe von lins nach rechts: Histidin, Pyrrolysin