مفاهیم کلی 

پروتئینها از مولکولهای اساسی سلولها هستند که بیش از نیمی از وزن خشک آنها را می‌سازند. در ساختار همه اندامکها و اجزای فعال سلولها یافت می‌شوند و در ساخت و کار آنها نقش بنیادی دارند. بخش مهمی از ساختار غشای سلول و اندامکها ، اسکلت سلولی ، اتصالهای سلولی از پروتئینهای ساختاری (ساختمانی) متنوعی تشکیل شده است. پروتئینهای آنزیمی ابزار کار سلول سلولند و در انجام واکنشهای بیوشیمیایی سلولها به عنوان کاتالیزور ضرورت دارند. برخی پروتئینها عمل دفاعی دارند (پادتنها) و برخی در اعمال مهم زیستی دیگری نقش دارند.

برای مثال ، هموگلوبین و هموسیانین انتقال گازهای تنفسی را انجام می‌دهند و یا سیتوکرومها انتقال الکترونها و پدیده‌هایی از اکسایش و کاهش را عهده‌دار هستند. برخی هورمونها ، ساختار پروتئینی دارند مثل انسولین و بسیاری از مولکولهایی که به عنوان نشانه در برقراری ارتباطهای درون سلولی و بین سلولی عمل می‌کنند، ساختار پروتئینی دارند. پروتئینها مواد اصلی لازم برای رشد و ترمیم سلولها هستند و در موارد لزوم برای تامین انرژی مورد نیاز سلولها نیز مصرف می‌شوند.

تقسیم بندی پروتئینها از نظر عمل

نقش آنزیمی یا کاتالیزوری

آنزیمها پروتئینهایی هستند که یک یا چند محل ویژه به نام جایگاههای فعال دارند. ماده زمینه‌ای یا همان سوبسترا ، به این جایگاهها متصل می‌شوند در نتیجه ، سوبسترا از نظر شیمیایی تغییر پیدا کرده و به یک یا چند محصول تبدیل می‌شود. آنزیمها واکنش را تا رسیدن به حالت تعادل ، تسریع می‌کنند. آنزیمها آنقدر موثراند که ممکن است یک واکنش را 10⁸ تا 10¹¹ بار سریع‌تر ، از حالت غیر کاتالیزوری به انجام برسانند. آنزیمها تا حد زیادی برای سوبسترای خود اختصاصی هستند و اغلب مولکولهایی که نزدیک بهم هستند یا تفاوت کمی دارند نمی‌پذیرند.

ساختمانی

پروتئینها در قسمتهای مختلفی از سلول مثل غشای سیتوپلاسمی ، دیواره سلولی ، غشای اندامکها ، در ساختمان تاژک و مژک ، و در ساختمان پروتئینهای مربوط به اسکلت سلولی مثل میوزین ، اکتین ، کلاژن ، ریزرشته‌ها و ... شرکت دارند. بطوری که اگر ساختمان یک پروتئین خاص دگرگون شود مثلا کلاژن ، باعث دگرگونی شکل سلولهای ماهیچه‌ای می‌گردد و همین مقدمه‌ای برای بیماریهای ماهیچه‌ای خواهد بود.

پروتئینهای ناقل یا حامل

هر پروتئین ناقل ، طوری ساخته شده است که حمل و نقل گروه بخصوصی از مولکولها مثل یونها ، قندها و اسیدهای آمینه را بر عهده دارد. برای مثال ، در برخی باکتریها در برخی پروتئینهای غشایی آنها ، جهش ژنی بوجود آمده است و در نتیجه ، انتقال گلوکز صورت نمی‌گیرد. در انسان نیز بیماریهای خاص در این رابطه دیده شده است مثلا بیماریهای ارثی که حمل و نقل موارد بخصوصی را در کلیه و یا روده‌ها یا هر دو مختل می‌سازند. این پروتئینهای ناقل ، مانند آنزیمهای متصل شده به غشا و همانند پدیده اتصال آنزیم به سوبسترا عمل می‌کنند بطوری که هر پروتئین ناقل دارای یک یا چند نقطه اتصال اختصاصی است.

هورمونی

هورمونهای مترشحه از هیپوفیز ، پانکراس ، پاراتیروئید از نوع پروتئین می‌باشند. این هورمونها از نظر فعالیت فیزیولوژیک و ساختمان شیمیایی باهم فرق دارند. هورمونهای پروتئینی در مقایسه با غیر پروتئینها ، وزن زیادتری دارند. ساختمان این نوع هورمونها ، از نانوپپتید گرفته تا کمپلکس گلیکوپروتئینی فرق می‌کند. از آنجمله می‌توان به هورمونهای پانکراس مثل انسولین ، گلوکاگون ، سوماتواستاتین و یا هورمونهای هیپوفیزی مثل هورمون رشد و پرولاکتین اشاره کرد.

تقسیم بندی پروتئینها از لحاظ ساختمان آنها

ساختمان اول

که عبارتست از تسلسل اسیدهای آمینه و ایجاد پیوندهای آمیدی و دی‌سولفیدی. پس در ساختمان اول ، فقط پیوند کوووالان وجود دارد.

ساختمان دوم

این ساختمان به فضای قرار گرفتن واحدهای اسید آمینه که در کنار هم که به صورت خطی چیده شده‌اند، اشاره دارد. برخی از این چیده شدنها حالت منظم و پریودیک دارند مثل هلیکس α و صفحه چین‌دار β .

ساختمان سوم

به ارتباطات باقیمانده‌های اسید آمینه‌هایی که از هم دورند اطلاق می‌شود. بطوری که ایجاد ساختمان سه بعدی را می‌کند که پایدارترین ، ساختمان پروتئینها می‌باشد.

ساختمان چهارم

پروتئینهایی که از چند زنجیره پلی پپتیدی تشکیل شده‌اند علاوه بر ساختمانهای فوق ، دارای ارگانیزاسیون دیگری نیز می‌باشند. هر زنجیره پلی پپتیدی در پروتئین یک واحد (subunit) نامیده می‌شود. ساختمان چهارم ، به چگونگی چیده شدن این واحدها در کنار هم گفته می‌شود. هر زیر واحد از زیر واحد دیگر ممکن است متفاوت باشد مثلا در ایمنوگلوبین G (مولکول آنتی بادی اصلی در پلاسما) شامل دو زنجیره L (سبک) و دو زنجیر H (سنگین) می‌باشد.

تقسیم بندی پروتئینها از لحاظ ترکیب ساختمانی آنها

پروتئینهای ساده

پروتئینهایی هستند که از هیدرولیز آنها فقط اسیدهای آمینه بدست می‌آید و خود به دو دسته یعنی پروتئینهای کروی و رشته‌ای تقسیم می‌شوند.

1. پروتئینهای کروی

آنهایی هستند که مولکول آنها دارای شکل کروی یا بیضی بوده و در آب و محلولهای نمکی رقیق محلول‌اند و مهمترین آنها عبارتند از: آلبومین ، گلوبولینها ، هیستونها ، پروتامینها. آلبومین در سلولهای مختلف وجود دارد و به آلبومین داخل خون ، آلبومین سرم گویند که مقدارش نسبت به پروتئینهای دیگر سرم ، بیشتر است. از نقشهای این پروتئین تنظیم فشار اسمزی خون و نقل و انتقال مولکولهای کوچک مقل اسیدهای چرب و برخی از هورمونها می‌باشد. این پروتئین بوسیله سلولهای کبدی ساخته می‌شود.

در خون انسان چند نوع گلوبین وجود دارد که آنها را به صورت گلوبینهای α و β و δ تقسیم می‌کنند. که هر کدام وظیفه خاصی دارد مثلا نوع β ، حمل یونهای فلزی مثل Fe را انجام می‌دهند. هیستونها ، در هسته سلول یافت می‌شوند و به 5 نوع تقسیم می‌شوند. که در بین گونه‌ها ، یکسان می‌باشد. این پروتئین به این دلیل که اسید آمینه بازی زیادی دارد دارای خاصیت بازی می‌باشد. پروتامینها نیز مثل هیستون در هسته و در اجتماع با اسیدهای نوکلئیک یافت می‌شود و مثل هیستونها ، بازی هستند.

1. پروتئینهای رشته‌ای

پروتئینهایی هستند که از مولکولهای خیلی طویل رشته مانند ساخته شده‌اند و می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد. دسته اول که در محلولهای نمکی غلیظ محلول‌اند و دسته دوم که کاملا غیر محلول بوده و به آنها اسکلرو پروتئین گویند. در مورد پروتئینهای محلول دو مثال عمده ، فیبرینوژن (از اجتماع این در خون ، فیبرین بوجود می‌آید و همین موجب انعقاد خون می‌شود) و میوزین و اکتین (پروتئینهای انقباضی) را نام می‌برند.

در مورد پروتئینهای غیر محلول به کلاژن ، کراتین و فیبروئین اشاره می‌کنند. کلاژن در بدن جانوران فراوان بوده و در پوست ، غضروف و قرنیه چشم به مقدار زیاد یافت می‌شود کراتین نیز در مو ، ناخن و چشم یافت می‌شود در رشته‌های خیلی طویلی را ایجاد می‌کند. فیبروئین ، پروتئین رشته ابریشم است و مقاومت مکانیکی آن بسیار زیاد است.

پروتئینهای ترکیبی

این نوع پروتئینها ، علاوه بر زنجیر پلی پپتیدی یک قسمت غیر پروتئینی به نام ریشه پروستتیک دارند و فعالیت زیستی آنها اغلب مربوط به این ریشه اضافی است این دسته از پروتئینها عبارتند از:

1. کرموپروتئینها: رنگی می‌باشند و شامل پروتئینهای مهمی مثل سیتوکرومها ، کاتالاز ، پراکسیداز و هموگلوبین و میوگلوبین (پروتئین ناقل O₂ و HCO₂- در خون و در ماهیچه) می‌باشند.
   
   
2. لیپوپروتئینها: پروتئینها با لیپیدها پیوند شده مولکولهای درشتی با وزن مولکولی خیلی بالا را ایجاد می‌کنند. مهمترین قسمتی از سلول که دارای لیپوپروتئین است غشای سلول و غشای اندامکهای آن می‌باشد.
   
   
3. گلیکوپروتئینها: بیشتر پروتئینها حتی برخی از پروتئینهایی که جزء پروتئینهای ساده طبقه بندی کردیم، در ساختمان خود شامل یک یا چند مولکول قندی می‌باشند که با پیوندهای کووالان با آنها ترکیب شده‌اند. مثل آلبومین تخم مرغ و گاماگلوبینها. این قند ممکن است گلوکز ، گالاکتوز ، مانوز و یا ترکیبات دیگر قندی باشد.
   
   
4. فسفوپروتئینها: این پروتئینها در مولکول خود دارای ریشه‌های اسید فسفریک هستند. یک نمونه از کازئین شیر می‌باشد که در حقیقت یک فسفوگلیکوپروتئین می‌باشد و یا فسفوپروتئین زرده تخم مرغ ، که بویژه بوسیله کبد پرندگان سنتز می‌شود و دارای مقدار زیادی فسفر است.

چشم انداز بحث

با پیشرفت در تکنولوژیهای زیستی احتمال کشف پروتئینهای جدید که به یکی از این دسته‌ها تعلق داشته باشد و یا ممکن است حتی گروه خاصی را تشکیل دهد، وجود دارد. اما چرا نیاز به پروتئینهای جدید می‌باشد؟ در مسیر تکامل ، تجلی یکسری از پروتئینها در طول یک دوره زمانی بلند ، خاموش و تجلی انواع جدیدی شروع می‌شود. همچنین ، مطمئنا در عالم حیات ، پروتئینهایی در مقدارهای بسیار کوچک و شاید اعمال بزرگ وجود دارند که تا حال علم زیستی ، موفق به کشف آنها نشده است.

مقدمه

به عبارت دیگر هر پروتئین در روی DNA ، ژن اختصاصی دارد که اطلاعات آن ژن در mRNA رونویسی و در مولکول ترجمه می‌شود. در بیوسنتز پروتئینهایی که در ساختارشان بیش از چند اسید آمینه دارند، وجود یک مکانیسم سنتزی که در آن ترکیبات و عوامل بسیاری دخالت می‌کنند، الزامی است. این مکانیسم به یک سیستم رمز یاب نیاز دارد که بطور خودکار واحد اسید آمینه معینی را در موقعیت ویژه‌ای از زنجیره پروتئینی قرار می‌دهد.

ترکیبات شرکت کننده در سنتز

RNA پیک (mRNA)

این RNA اطلاعات مربوط به پروتئین ویژه‌ای را از مولکول DNA می‌گیرد و به ماشین سنتز کننده پروتئین انتقال می‌دهد. در ترتیب نوکلئوتیدهای mRNA هر سه نوکلئوتید مجاور بیانگر رمز (کدون) اسید آمینه مشخص هستند و به همین جهت ترتیب نوکلئوتیدها در mRNA بیان کننده ترتیب اسیدهای آمینه در پروتئین است. هر اسید آمینه رمز مشخصی دارد. متیونین و تریپتوفان فقط یک رمز دارند، در حالیکه سایر اسیدهای آمینه واجد دو یا تعداد بیشتری رمز هستند.

رمز میتونین همیشه AUG است که آغاز سنتز را در همه پروتئینها به عهده دارد. در یاخته‌های پروکاریوت و یوکاریوت ، در هر دو پروتئین سازی با میتونین آغاز می‌شود. پروتئینهایی که نخستین اسید آمینه آنها میتونین نیست، پس از آغاز میتونین آغازین از مولکول برداشته می‌شود. سه رمز UGA و UAA و UAG برای پروتئین رمز خوانی نمی‌کنند، بلکه رمزهایی هستند که پایان سنتز زنجیره پروتئین را بیان می‌کنند.

RNA ناقل (tRNA)

tRNA ساختار سوم از نوع L دارد که در آن دو ناحیه پذیرنده و آنتی کدون آزادند و بقیه مولکول تاب خورده است. آنتی کدون (پاد رمز) شامل سه نوکلئوتید است که مکمل رمز ویژه‌ای از mRNA است. tRNA از ناحیه پذیرنده یک اسید آمینه اختصاصی را به خود متصل می‌کند. آنزیم اختصاصی به نام آمینو اسیل- tRNA- سنتتاز این عمل را انجام می‌دهد. در نتیجه برای هر اسید آمینه دست کم یک tRNA اختصاصی وجود دارد. ولی برخی از اسیدهای آمینه بیش از یک نوع tRNA دارند.

شامل دو زیر واحد هستند که از نظر اندازه و نوع پروتئینها در یوکاریوتها متفاوت هستند. دو زیر واحد در حالت عادی از یکدیگر جدا بوده و در یاخته پراکنده‌اند. در حالی که با آغاز سنتز پروتئین ، دو زیر واحد به هم متصل شده و یک مجموعه را تشکیل می‌دهند. در روی ریبوزومها (هر دو زیر واحد) در جایگاه وجود دارد. جایگاه آمینو اسیل که با A نمایش داده می‌شود و جایگاه پپتیدیل که با P مشخص می‌شود. هنگامی که دو زیر واحد به هم متصل می‌شوند، جایگاهها به نحوی قرار می‌گیرند که کاملا بر همدیگر منطبق باشند.

آنزیم پپتیدیل ترانسفراز یا پپتید سنتتاز

اتصال دو اسید آمینه به یکدیگر یا تشکیل پیوند پتیدی را کاتالیز می‌کند.

عوامل آغازگر

این عوامل دراز کننده و پایان دهنده یا آزاد کننده زنجیره هستند.

انرژی لازم

انرژی لازم در واکنشها بوسیله GTP تامین می‌شود.

مراحل سنتز پروتئین(مراحل سنتز در پروکاریوتها)

آغاز سنتز

عواملی که در آغاز سنتز زنجیره پروتئین شرکت دارند، عوامل آغازگر خوانده شده و با علامت اختصاصی IF نشان داده می‌شوند. تا کنون سه نوع آغازگر IF1 , IF2 , IF3 شناسایی و مطالعه شده‌اند. رمز آغازگر سنتز در روی mRNA همیشه مربوط به اسید آمینه متیونین بوده و در پروکاریوتها این اسید آمینه حالت فرمیل دار متیونین است. رمز متیونین و یا فرمیل متیونین سه نوکلئوتید AUG است. در مرحله اول ، عامل IF3 به زیر واحد کوچک ریبوزوم متصل می‌گردد.

سپس mRNA در روی آن طوری قرار می‌گیرد که رمز AUG در جایگاه P ریبوزوم واقع شود. پس از استقرار mRNA در جایگاه خود IF3 آزاد می‌گردد. در مرحله بعد عامل IF2 , GTP به tRNA فرمیل متیونین (fMet) متصل شده و مجموعا بر روی زیر واحد کوچک ریبوزوم که حامل mRNA نیز هست، انتقال می‌یابد. در این حالت زیر واحد بزرگ ریبوزوم به مجموعه فوق به نحوی متصل می‌شود که جایگاه P و A دو زیر واحد به یکدیگر منطبق شوند.

دراز شدن زنجیره

مرحله‌ای است که طی آن اسیدهای آمینه تشکیل دهنده زنجیره پروتئین مورد نظر ، یکی یکی با سوار شدن بر روی tRNA ویژه خود ، بر روی ریبوزوم انتقال می‌یابند و بین آن پیوند پپتیدی ایجاد می‌شود. در این فرآیند عوامل دراز کننده زنجیره شرکت دارند که با EFG و EFT نشان داده می‌شوند. ابتدا اسید آمینه دوم بر روی tRNA خود سوار می‌شود و عوامل GTP و EFG را به خود متصل می‌کند و مجموعه حاصل به جایگاه A ریبوزوم منتقل می‌شود. پس از اینکه tRNA کاملا در محل خود ثابت شد، EFT آزاد می‌شود و GTP به GDP و Pi تبدیل می‌گردد.

در مرحله بعد بین دو اسید آمینه که یکی در جایگاه P و دیگری در جایگاه A قرار دارد، پیوند پپتیدی تشکیل می‌شود. این عمل بوسیله آنزیم پپتیدیل ترانسفراز یا پپتیدیل سنتتاز کاتالیز می‌گردد. در این حالت حرکت ریبوزوم در روی mRNA در جهت 5--->3 به اندازه یک رمز ، موجب می‌شود که tRNA موجود در جایگاه p (که اسید آمینه خود را رها کرده) و tRNA پپتیدیل (که اسید آمینه را بر روی خود حمل می‌کند) از جایگاه A به P انتقال ‌یابد. این مرحله جابجایی نامیده می‌شود و انجام آن به عامل EFG نیاز دارد. جایگاه A که اکنون خالی شده ، برای پذیرش اسید آمینه سوم آماده می‌شود. اتصال واحدهای اسید آمینه به همین ترتیب پیش می‌رود تا اینکه ریبوزوم به انتهای رمز مربوط در روی mRNA برسد.

پایان سنتز زنجیره

پایان سنتز زنجیره پروتئین هنگامی است که ریبوزوم به رمزهای انتهایی روی زنجیره mRNA می‌رسد. در روی mRNA سه رمز پایانی UGA , UAG , UAA وجود دارند، که پایان سنتز زنجیره را اعلام می‌کنند. عواملی که در این مرحله شرکت دارند به نام عوامل آزاد کننده R3 و R2 و R1 معروف هستند. اتصال این عوامل به رمزهای پایانی مربوطه ، باعث می‌شود که آنزیم پپتیدیل سننتاز به جای اینکه پیوند پپتیدی ایجاد کند، مولکول آب را به انتهای زنجیره انتقال دهد. در نتیجه مولکول پروتئین تازه سنتز شده در انتها به عامل COOH پایان می‌یابد و زنجیره آزاد می‌گردد و بلافاصله mRNA و سایر عوامل آزاد شده و دو زیر واحد ریبوزومها نیز از یکدیگر جدا می‌شوند. برای سنتز یک مولکول mRNA چندین ریبوزوم همزمان روی رشته قرار می‌گیرند و در پروتئین سازی شرکت می‌کنند.

دید کلی

اگر ، بعنوان یک شیمیدان آلی ، قرار بود ده ترکیب آلیفاتیک انتخاب کنید و سپس در جزیره‌ای رها شوید، شما قطعا الکلها را برمی‌گزیدید. شما می‌توانید از آنها تقریبا هر ترکیب آلی دیگر را بسازید، آلکیل هالیدها ، آلکنها ، اترها ، آلدئیدها ، کتونها ، اسیدها ، استرها و دهها ترکیب دیگر.

از آلکیل هالیدها ، می‌توانید واکنشگرهای گرینیار را بسازید و از واکنش این واکنشگرها با آلدئیدها و کتونها الکلهای پیچیده‌تری را بدست آورید و غیره. در آن جزیره دور افتاده ، از الکلهای خود ، نه فقط بعنوان ماده خام استفاده می‌کنید، بلکه آنها را به دفعات ، بعنوان حلال برای انجام واکنشها و برای متبلور کردن فراورده‌ها بکار می‌برید.

برای مشاهده کامل مبحث بر روی ادامه مطلب کلیک کنید

دید کلی

ساکارز ، قند معمولی ، یکی از مواد شیمیایی طبیعی است که بدون تغییر مصرف می‌شود. (آب و NaCl ، مثالهای دیگری هستند.)

دید کلی

سلولها از بیومولکولهای متعددی ساخته شده‌اند که هر کدام دارای وظایف منحصر به فردی هستند. بین ساختمان و عملکرد ماکرومولکولها ارتباط مستقیمی وجود دارد. پروتئینها از ترکیب اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند که بسته به توالی اسیدهای آمینه و پیوندهای شرکت کننده در ساختمان آنها به شکلهای مختلف دیده می‌شوند و وظایف مربوط بخود را انجام می‌دهند. بطور مشابه ، اعمال اختصاصی پلی‌ساکاریدها ، اسیدهای نوکلئیک و لیپیدها را می‌توان به عنوان نمای مستقیمی از ساختمان شیمیایی آنها به همراه زیر واحدهای مونومری مشخص آنها درک نمود که به شکل پلیمرهای وظیفه‌دار دقیقی به یکدیگر متصل شده‌اند.

برای هر کلاس مولکولها ، یک سلسله مراتب ساختمانی وجود دارد که در آن زیر واحدهایی با ساختمان مشخص توسط پیوندهایی با انعطاف پذیری محدود به یکدیگر متصل شده تا ماکرمولکولهایی ایجاد نماید که ساختمان سه بعدی آنها توسط واکنشهای متقابل ضعیف تعیین می‌گردد. سپس این ماکرومولکولها با یکدیگر واکنش نموده تا ساختمانهای سوپرامولکولی و اندامکهای سلولی را ایجاد نمایند که به سلول امکان انجام اعمال متابولیکی متعدد را بدهند.

هیدراتهای کربن

هیدراتهای کربن از مولکولهای مهم حیاتی هستند که به شکل ذخایر انرژی ، سوخت ، واسطه‌های متابولیکی و همچنین در ساختار RNA ، DNA و دیواره سلولی باکتریها ، گیاهان و اسکلت خارجی سخت پوستان یافت می‌شوند. همچنین به شکل متصل به چربیها و پروتئینها در سلول وجود دارند. هیدراتهای کربن در سه گروه عمده مونوساکاریدها ، اولیگوساکاریدها و پلی‌ساکاریدها ، قرار می‌گیرند.

مونوساکاریدها آلدئید یا کتونهایی هستند که دارای دو یا چند گروه هدروکسیل می‌باشند. از مهمترین مونوساکاریدها می‌توان به گلوکز ، فروکتوز و گالاکتوز اشاره کرد. ساکارز ، لاکتوز و مالتوز از فراوانترین دی‌ساکاریدها در طبیعت هستند. از پلی‌ساکاریدهای مهم می‌توان گلیکوژن ، نشاسته و سلولز را نام برد. علاوه بر این قندها ، مشتقات قندها نیز به صورت فراوان یافت می‌شوند.

لیپیدها

لیپیدها مولکولهای زیستی آلی و نامحلول در آب هستند که در ساختمان غشاهای سلولی شرکت دارند. همچنین ذخیره کننده و انتقال دهنده مواد سوختی متابولیسمی می‌باشند. به علاوه به شکل پوشش مخاط سطحی در بسیاری از موجودات عمل می کنند. و به عنوان جزئی از بخش سطحی سلول در شناسایی سلول ، ویژگی گونه‌ای و خصوصیات ایمنی بافتها شرکت دارند. لیپیدها از ترکیب اسیدها چرب و الکلها ایجاد شده‌اند. لیپیدها دو دسته هستند. لیپیدهای مرکب مانند فسفولیپیدها ، اسفنگولیپیدها ، مومها و لیپیدهای ساده مانند تری گلیسریدها.

اسیدهای آمینه

آنالیز پروتئینها نشان داده است که پروتئینها اکثرا شامل 20 نوع اسید آمینه استاندارد هستند. به جز پرولین که گروه آمین آن از نوع ثانویه است سایر اسید‌های آمینه ، α- آمینواسید می باشند. اسیدهای آمینه به چند گروه غیر قطبی ، آروماتیک ، قطبی بدون بار و قطبی باردار ، تقسیم بندی می‌شوند. اسیدهای آمینه علاوه بر شرکت در ساختمان پروتئینها به عنوان واسطه‌های واکنشهای متابولیسمی نیز فعالیت می‌کنند.

پپتیدها و پروتئینها

پلیمریزاسیون L - آلفا آمینواسیدها توسط پیوندهای پپتیدی ، اساس ساختمان پپتیدها و پرتئینها می‌باشد. پیوند پپتیدی یک اتصال CO-NH است. بسیاری از هورمونها و ناقلین عصبی یا تنظیم کننده‌های عصبی و برخی آنتی بیوتیکها ساختار پپتیدی دارند. پروتئینها دارای 4 نوع ساختمان هستند که در هر ساختمان پیوندهای منحصر به فردی شرکت دارند.

پروتئینها را به دو گروه پروتئینهای ساده و ترکیبی تقسیم بندی می‌کنند. از پروتئینهای ساده می‌توان به فیبرینوژن ، میوزین ، اکتین ، کلاژن و کراتین اشاره کرد. پروتئینهای ترکیبی علاوه بر زنجیره پلی‌پپتیدی حاوی یک بخش غیر پروتئینی هم هستند که سیتوکرومها ، کاتالازها ، پراکسیدازها و هموگلوبین جزء این پروتئینها هستند که نقشهای کلیدی را در واکنشهای سلولی بر عهده دارند.

آنزیمها

بیشتر آنزیمها ساختار پروتئینی دارند و باعث افزایش سرعت واکنشهای بیوشیمیایی به میزان 10¹² - 10⁶ برابر در مقایسه با واکنشهایی می‌گردند که در غیاب آنزیم انجام می‌گیرند. اتصال سربسترا به آنزیم مستلزم مکمل بودن سوبسترا از نظر شکل فضایی و همچنین بار الکتریکی با مکان فعال آنزیم است. بر حسب ویژگی کاتالیز آنزیمی آنها را به 6 گروه اصلی اکسیدوردوکتازها ، ترانسفرازها ، هیدرولازها ، لیازها ، ایزومرازها و لیگازها ، طبقه بندی می‌کنند.

اسیدهای نوکلئیک

اسیدهای نوکلئیک شامل DNA و انوع RNAها می‌باشند. واحدهای مونومری DNA دزاکسی ریبونوکلئوتیدها هستند. نوکلئوتیدها در واکنشهایی شرکت می‌کنند که اعمال فیزیولوژیک بسیار متنوعی از قبیل سنتز پروتئین و اسید نوکلئیک ، واکنشهای زنجیره‌ای تنظیمی و انتقال سیگنال داخل سلولی و بین سلولی را شامل می‌شوند. مولکول DNA به عنوان واحد وراثتی محسوب می‌شود که از روی آن RNA که نسخه برداری شده و در ساختار ریبوزوم و پروتئین سازی ، استفاده می‌شود.

ویتامینها

ویتامینها ترکبات آلی غیر از کربوهیدراتها ، لیپیدها و پروتئینها هستند که در طبیعت توسط تک یاخته‌ها ، سلولهای گیاهی و سلولهای تعدادی از جانداران تکامل یاخته ساخته می‌شوند. چون سلولهای بدن انسان قادر به ساختن ویتامینها نیستند. نیاز بدن به ویتامین باید از محیط زیست و به مقادیر لازم توسط مواد غذایی تامین گردد. ویتامینها بیشتر در ساختار کو آنزیمها شرکت می‌کنند. ویتامینها در دو گروه ویتامینهای محلول چربی (A ، E ، K و D) و ویتامینهای محلول در آب (B و C) قرار می‌گیرند.