اسید آمینه چیست؟

کلمه اسید آمینه:

به هر ترکیبی اطلاق می‌شود که دارای عوامل اسید و آمین باشد، ولی اغلب این نام ها به اسید کربوکسیلیک آلفا گفته می‌شود که از هیدرولیز پروتئین ها به دست می‌آیند.

هر مولکول پروتئین پلیمری از اسید امینه است، بیست نوع اسید آمینه مختلف وجود دارد که در استخوان بندی همه آنها یکسان است. دارای بیست شاخه فرعی مختلف یا گروه R می‌باشند.

اسید آمینه ، اتم کربن چهار وجهی به نام کربن آلفا وجود دارد. این گروه یک طرف به گروه آمین (NH₂) و اطرف دیگر به گروه کربوکسیل (cooH) به کمک پیوند کوولان متصل می‌شود. سومین پیوند این کربن همیشه به هیدروژن متصل است. چهارمین پیوند آن به شاخه‌های فرعی مختلف (R) پیوند می‌یابند.

عامل آمین (NH₂) اسید آمینه در ساختار موجودات زنده به استثناء پرولین و هیدروکسی پرولین همیشه به کربنی که در مجاورت عامل کربوکسیل قرار دارد پیوند دارد. تعداد اسید آمینه در حدود بیست عدد است به عبارت دیگر این بیست نوع اسید آمینه عوامل تشکیل دهنده پروتئین ها هستند.

آمینو اسید آلفیا تیک خنثی: این ترکیبات یک عامل آمین . یک عامل کربوکسیل دارند.

گلیسین, آلانین، سرین، والین؛ لوسین، ایزولوسین.

اسید آمینه گوگردار: اسید آمینه حاوی گوگرد هستند.

سیستئن، متیونین، اسید های آمینه اروماتیک، فنیل آلانین، تریپتوفان

اسید آمینه اسیدی: این ترکیبات یک عامل آمین و دو گروه کربوکسیل

اسید اسپارتیک، اسید گلوتامیک

اسید آمینه قلیایی: این ترکیبات یک گروه کربوکسیل و دو عامل آمین دارند

آرژینین، لیزین، هیدروکسی لیزین، هیستیدین

ایمینو اسیدها: عامل آمین در ساختمان حلقه شرکت کرده و به صورت NH در آمده است.

پرولین، هیدروکسی پرولین

خواص اسید آمینه:

حلالیت: تمام اسیدهای آمینه بجز سیستئین و تیروزین در آب محلول هستند. همگی آنها بدون استثناء در PH خیلی پایین یا خیلی بالا در آب بخوبی حل می‌شود.

اسید آمینه در حلال های غیر قطبی مثل اثر، کلروفرم، استن کاملا غیر محلولند.

اسیدهای کربوکسیلیک خاصیت حلالیتشان در آب محدود است، در حلال های آلی حل می‌شود.

آمین های آلی در حلال های آلی محلول بوده ، ولی در آب غیر محلولند.

اسید امینه که مقدار زیادی پرولین دارند در الکل حل می‌شود.

اسید آمینه پرولین ، هیدروکسی پرولین در الکل غیر محلول اند.

نقطه ذوب: خواص فیزیکی اسید امینه که به ساختمان آنها بستگی دارد، دارا بودن نقطه ذوب بالا است سبب تجزیه آنها می‌شود.

پپتیدها: اگر دو مولکول اسید آمینه با از دست دادن یک مولکول آب به یکدیگر پیوند یابند ترکیبی اصطلاح پیوند پپتیدی می‌نامند.

مهمترین پپتیدها که به حالت آزاد وجود دارد:

کارنوزین ، بتا آلانین هیستیدین: در عضلات مهره داران وجود دارد.

آنسرین یا متیل کارنوزین در عضلات پرندگان یافت می‌شود.

گلوتاتیون: در بافت کبدی یافت می‌شود.

برخی آنتی بیوتیک: پنی سیلین، گرامیسیدین، تیروسیدین، دسته پپتیدها هستند.

اسید امینه اسیدی و قلیایی:

کدام یک از اسیدهای آمینه بدن ما، اسیدی و کدامیک قلیایی هستند، و چرا این مسئله حائز اهمیت است؟ در ابتدا به این مسئله اشاره خواهیم کرد که که اسیدیته اسیدهای آمینه با عدد pKa اندازه گیری می شود، عددی که با اعمال یک لگاریتم به دست می آید. به زبان ساده، pKa  استحکام اسید را اندازه گیری می کند، در حالی که pH محتوای هیدروژن یک محلول را می سنجد. به عنوان مثال دیگر، برای اسیدها هر اندازه عدد pKa کوچکتر باشد، ماده اسیدی تر است و بنابراین مقدار pH کمتر می شود.

دو آمینو اسید اسیدی عبارتند از:

آسپارتات (اسپارتیک اسید)

گلوتامات (اسید گلوتامیک)

آمینو اسیدهای اسیدی دارای زنجیره های جانبی اسیدی هستند، به طور خاص آنها حاوی گروه های اسید کربوکسیلیک با اندازه گیری pKa هستند که پروتون ها را از دست می دهند و بار منفی به خود می گیرند. آمینو اسیدهای اسیدی نیز طبیعتاً اسیدهای آمینه آبدوست هستند (به این معنی که آنها آب را در مقابل اسیدهای آمینه آبگریز دوست دارند) و اسیدهای آمینه قطبی (به این معنی که دارای بار مثبت هستند، برخلاف اسیدهای آمینه غیر قطبی).

اسید آمینه آزاد:

آمینو اسید های آزاد (  (L-Amino Acid ) بهترین نوع اسید آمینه قابل استفاده در صنعت کشاورزی هستند که مهمترین ویژگی آنها جذب سریع آنها توسط گیاه می باشد. اسید آمینه‌های آزاد به مقدار بسیار ناچیز در سلول‌های گیاه وجود دارند و جهت تولید و عملکرد بیش‌تر گیاه می‌بایست به صورت مایع در اختیار گیاه قرارگیرند. این ترکیبات به عنوان محرکهای زیستی بطور طبیعی بسیاری از فرایندهای زیستی گیاه را کنترل می‌کنند و کیفیت محصولات کشاورزی را افزایش می‌دهند. این ترکیب به راحتی و با کمترین انرژی از طریق برگ و ریشه جذب شده و مورد استفاده گیاه قرار می‌گیرد.

تفاوت اسید آمینه جانوری – گیاهی:

منابع رایج اسیدهای آمینه گیاهی سویا، گندم، جو، ذرت و غیره هستند. منابع اسیدهای آمینه حیوانی گسترده است و شامل موی حیوان (پر، مو و غیره)، شفیره کرم ابریشم، خون حیوانات، احشاء، استخوان ها، ماهی های کم ارزش و غیره میشود که می توانند به اسیدهای آمینه قابل دسترس هیدرولیز شوند. نسبت اسیدهای آمینه در یک منبع گیاهی و حیوانی بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، موی حیوانی هیدرولیز شده حاوی سیستین و سرین هیدرولیز شده بالاتراست. پوست استخوان حیوانات حاوی گلیسین و پرولین بالاتراست. خون حیوانات حاوی لوسین و فنیل آلانین بیشتر است، در حالیکه ذرت و گندم حاوی اسید گلوتامیک بالاتر هستند. بنابراین تأثیر اسیدهای آمینه از منابع مختلف بر گیاهان متفاوت است. در صورت نیاز به بهبود مقاومت به تنش در محصولات، اسیدهای آمینه پوست و استخوان حیوانات با پرولین و گلیسین بالا بهترین انتخاب است. اسیدهای آمینه منابع خون حیوانی با فنیل آلانین بالاتر اگر از آنها برای سبزی برگ وتقویت رشد استفاده شود، انتخاب بهتری است.

اسید آمینه چپ گرد و راست گرد:

اسیدهای آمینه دارای یک گروه آمین (NH2)، یک گروه کربوکسیل  (CHOO) می‌باشند. بیست نوع اسید آمینه وجود دارد. در صورتی که گروه)  (NH2  در سمت راست ساختار اسید آمینه قرار گرفته باشد، به آن نوع D و در صورتی‌که در سمت چپ ساختار قرار گرفته باشد، به آن نوع L می‌گویند. تنها اسیدهای آمینه نوع L در بیوسنتز پروتئین‌ها به کار برده می‌شوند.

کودهای اسید آمینه:

اسیدهای آمینه با عمل بر روی غشاء سلولی دارای خاصیت کلات کنندگی عناصر ریزمغذی می باشند. استفاده همزمان آمینواسیدها و ریزمغذی ها باعث سهولت در جذب و انتقال آن در گیاه می شود. گلیسین و گلوتامیک اسید دو اسیدآمینه شناخته شده با تأثیر زیاد کلات کنندگی عناصر می باشند. آمینواسیدها پیش نیاز ساخت و یا فعال کننده هورمون ها و فاکتورهای رشد در گیاهان هستند. مثلاً اسیدآمینه متیونین پیش نیاز ساخت اتیلن و همچنین اسیدآمینه تریپتوفان پیش نیاز ساخت هورمون اکسین هست.

باروری دانه گرده و گرده افشانی از دیگر تأثیرات استفاده از آمینواسیدها هستند. گرده افشانی، عمل انتقال گرده بر روی مادگی به دنبال آن لقاح و در نهایت تشکیل میوه هست. اسیدآمینه پرولین به باروری دانه گرده کمک می کند از سویی دیگر لیسین، متیونین و گلوتامیک اسید آمینو اسیدهای ضروری در عمل گرده افشانی می باشند. اسیدهای آمینه فوق باعث افزایش جوانه زنی دانه گرده و همچنین افزایش طول لوله گرده می شوند.

متعادل نگه داشتن فلوراید میکروبی در خاک های کشاورزی مسئله ی مهم در راستای فرایند بهتر معدنی شدن مواد آلی خاک و همچنین بهبود ساختمان و حاصلخیزی خاک اطراف ریشه هست. متیونین پیش زمینه ساخت فاکتورهای رشدی است که باعث استحکام دیواره سلولی فلوراید میکروبی خاک می شود. افزایش مقاومت در برابر شرایط نامناسب محیطی و درنهایت افزایش کمی و کیفی محصول از دیگر تأثیرات استفاده از اسیدهای آمینه هست. پرولین و هیدروکسی پرولین عمدتاً باعث ایجاد تعادل هیدروژنی در گیاه شده همچنین با تقویت دیواره سلولی گیاه را در برابر شرایط نامناسب محیطی مقاوم می سازد؛ ملانین، والین و لیوسین اسید باعث افزایش کیفیت محصول می گردند. همچنین هیستیدین باعث به موقع رسیدن محصول می شود.

اسید آمینه ضروری و غیر ضروری‌ در گیاهان:

اسیدهای آمینه به دو دسته ضروری و غیرضروری تقسیم میشوند. اسیدهای آمینه ضروری دسته ای هستند که گیاه قادر به تولید آنها نیست و باید در اختیار گیاه قرار گیرند؛ اسیدهای آمینه غیرضروری دسته قابلیت تولید توسط گیاه می‌باشند. گیاهان می توانند اسیدهای آمینه مورد نیاز خود را بسازند ولی این کار با صرف انرژی زیادی همراه است و معمولا گیاهان بجای سنتز آمینواسیدهای مورد نیاز خود اقدام به شکستن پروتئین‌ها و تامین آمینواسیدها می‌کنند.

آلانین: در سنتز کلروفیل، پرولین: در استرس شوری ، گلوتامیک اسید: در جوانه زنی بذر و به عنوان یک پیش ساز در سنتز کلروفیل کاربرد دارد، فنیل آلانین: در گرده افشانی مؤثر است، تیروزین: در گرده افشانی و در مقاومت به تنش‌های محیطی نقش دارد.، سرین: در گرده افشانی مؤثر است.، ترئونین: در گرده افشانی و مقاومت به تنش‌های محیطی نقش دارد.،  گلیسین: سنتز کلروفیل نقش دارد.، والین: در گرده افشانی و در مقاومت به شرایط تنش‌های محیطی و در جوانه زنی بذرها نقش دارد.، لوسین: در مقاومت به شوری و در جوانه زنی دانه‌های گرده نقش دارد.  ایزولوسین: در مقاومت به شوری، در جوانه زنی دانه‌های گرده و در گرده افشانی مؤثر است.،  هیستیدین: در تنظیم باز شدن روزنه‌های برگ مؤثر است.، متیونین: به عنوان پیش ساز هورمون اتیلن و در تنظیم باز شدن روزنه برگ مؤثر است. سیستنین: در ساختار آنزیم نیتروژناز که در تثبیت بیولوژیک ازت نقش دارد، به کار می‌رود.،  لیزین: در تنظیم باز شدن روزنه‌های برگ،.  آرژنین: در مقاومت به تنش شوری و به عنوان یک پیش ساز برای تشکیل پلی آمین‌ها به کار می‌رود.

به طور کالی اثرات اسید های آمینه بر گیاهان را میتوان به صورت زیر دسته بندی کرد:

۱- عملکرد سریع تغذیه ای

۲- ایجاد تعادل و موازنه در رشد گیاه

۳- کاهش استرس

۴- تنظیم فعالیت روزنه های هوایی

۵- تقویت سیستم ایمنی گیاه

۶- افزایش کمی و کیفی محصول

۷- القاء فرآیند گرده افشانی

۸- افزایش سرعت رسیدگی محصول

۹- افزایش سرعت تشکیل اندامهای گیاهی

۱۰- افزایش دوره ماندگاری محصولات پس از برداشت

۱۱- افزایش سبزینگی و تولید کلروفیل