Biokemi representerar ett spännande ämnesområde som ligger vid gränsen mellan kemi och biologi, med huvudfokus på att studera och förstå de kemiska processer som äger rum inom levande organismer. I den omfattande världen av biokemi är det framför allt organisk kemi som utgör grundvalen för de många komplexa processerna som inträffar i levande organismer.

Majoriteten av biokemiska processer är djupt förankrade i principer och strukturer från organisk kemi. För de som möter nya begrepp eller resonemang inom biokemin rekommenderas en återkoppling till artiklar om organisk kemi för att bygga en stadig grund och en ökad förståelse för de underliggande principerna.

Biokemi utforskar en mängd olika ämnen, från biomolekyler som proteiner, lipider och kolhydrater till cellulära processer som metabolism och signaltransduktion. Genom att integrera kunskap från både kemi och biologi möjliggör biokemi en fördjupad insikt i de komplicerade och fascinerande processerna som styr livet på molekylär nivå.

Biomolekyler

Inom biokemin utgör de fundamentala byggstenarna grunden för konstruktionen av komplexa och viktiga molekyler. En överväldigande del av biokemins rika värld består av små enheter som sammanfogas för att bilda större och mer intrikata strukturer, vilka i sin tur spelar avgörande roller inom levande organismer.

Aminosyror är centrala byggstenar för två viktiga molekyltyper: peptider och proteiner. Dessa molekyler tjänar som signalsubstanser inom cellen, bidrar till cellens struktur och har enzymatiska funktioner som underlättar kemiska reaktioner. Därigenom är aminosyror avgörande för många biokemiska processer som reglerar och upprätthåller livet.

Nukleosider utgör grunden för nukleotider, vilka är byggstenarna för DNA och RNA. DNA fungerar som en lagringsplats för genetisk information och innehåller instruktioner för proteinsyntesen, medan RNA fungerar som en budbärare mellan DNA och proteinsyntesen samt har andra viktiga roller inom cellen.

Fettsyror är mångsidiga komponenter som kan kombineras med glycerol för att bilda fosfolipider, som utgör huvudbeståndsdelen i cellmembranet, eller fett, som fungerar som en energikälla för cellen. Inom lipidkategorin återfinns även kolesterol och steroidhormoner, vilka spelar betydande roller i cellens funktion och signalering.

Kolhydrater, som socker och stärkelse, fungerar som näringsämnen och utgör också viktiga byggmaterial inom cellen. Dessa kolhydrater är nödvändiga för energiproduktion och deltar i många cellulära processer som stödjer cellens överlevnad och funktion.

Sammanfattningsvis representerar dessa små molekyler inom biokemin de grundläggande byggstenarna för livet, och deras komplexa sammansättningar och interaktioner är nyckeln till förståelsen av cellulära processer och levande organismer.

Allmänt om aminosyror

En aminosyra utgör en liten organisk molekyl som fungerar som grundläggande byggsten för peptider och proteiner inom biokemin. Människor har emellertid inte förmågan att syntetisera alla nödvändiga aminosyror internt och måste därför erhålla vissa via kosten.

Strukturen hos aminosyror inkluderar ett centralt kol med en karboxylsyragrupp (-COOH), en aminogrupp (-NH2), och en varierande del (-R) som är bunden till sig. Dessutom binder centralkolet en väteatom (H), vilken vanligtvis inte visas i strukturformler. Olika aminosyror har olika varierande delar (R), vilket ger dem olika egenskaper inom polaritet, laddning och reaktivitet.

De aminosyror som behandlas inom gymnasiekemin kallas α-aminosyror (alfa-aminosyror), där α indikerar vilket kol som aminogruppen binder till, räknat från karboxylgruppen. Endast α-aminosyror introduceras inom gymnasiekemin, och dessa utgör centrala byggstenar inom biokemiska processer.

Aminosyror har olika namn och koder

Aminosyror inom biokemin identifieras genom sina fullständiga namn, trebokstavskoder och enbokstavskoder. De korta bokstavskoderna underlättar speciellt beskrivningen av långa kedjor av aminosyror, exempelvis i peptider eller proteiner. Nedan följer några exempel på aminosyror samt deras trebokstavskod och enbokstavskod:

• Glycin: Fullständigt namn – Glycin, Trebokstavskod – Gly, Enbokstavskod – G
• Asparagin: Fullständigt namn – Asparagin, Trebokstavskod – Asn, Enbokstavskod – N
• Lysin: Fullständigt namn – Lysin, Trebokstavskod – Lys, Enbokstavskod – K

Det bör noteras att enbokstavskoderna inte alltid har en entydig koppling till aminosyrans namn, vilket kräver viss inlärning, särskilt vid hantering av lysin och liknande fall. Denna kodning är av stor betydelse inom biokemiska sammanhang, där snabb och effektiv representation av aminosyrasekvenser är avgörande.

Här nedan följer en lista på de olika aminosyrorna och deras namn:

Här är en lista över de 20 vanligaste aminosyrorna, tillsammans med deras trebokstavskoder och enbokstavskoder:

1. Alanin
   • Trebokstavskod: Ala
   • Enbokstavskod: A
2. Arginin
   • Trebokstavskod: Arg
   • Enbokstavskod: R
3. Asparagin
   • Trebokstavskod: Asn
   • Enbokstavskod: N
4. Asparaginsyra
   • Trebokstavskod: Asp
   • Enbokstavskod: D
5. Cystein
   • Trebokstavskod: Cys
   • Enbokstavskod: C
6. Glutamin
   • Trebokstavskod: Gln
   • Enbokstavskod: Q
7. Glutaminsyra
   • Trebokstavskod: Glu
   • Enbokstavskod: E
8. Glycin
   • Trebokstavskod: Gly
   • Enbokstavskod: G
9. Histidin
   • Trebokstavskod: His
   • Enbokstavskod: H
10. Isoleucin
    • Trebokstavskod: Ile
    • Enbokstavskod: I
11. Leucin
    • Trebokstavskod: Leu
    • Enbokstavskod: L
12. Lysin
    • Trebokstavskod: Lys
    • Enbokstavskod: K
13. Metionin
    • Trebokstavskod: Met
    • Enbokstavskod: M
14. Fenylalanin
    • Trebokstavskod: Phe
    • Enbokstavskod: F
15. Prolin
    • Trebokstavskod: Pro
    • Enbokstavskod: P
16. Serin
    • Trebokstavskod: Ser
    • Enbokstavskod: S
17. Treonin
    • Trebokstavskod: Thr
    • Enbokstavskod: T
18. Tryptofan
    • Trebokstavskod: Trp
    • Enbokstavskod: W
19. Tyrosin
    • Trebokstavskod: Tyr
    • Enbokstavskod: Y
20. Valin
    • Trebokstavskod: Val
    • Enbokstavskod: V

Vi kan inte tillverka alla aminosyror

Det finns 20 aminosyror som utgör grundläggande byggstenar för peptider och proteiner i människokroppen. Trots detta kan vi inte själva syntetisera alla dessa aminosyror från grunden och måste därför erhålla dem genom kosten. De aminosyror som vi inte kan producera internt kallas “essentiella aminosyror.” Antalet essentiella aminosyror varierar något beroende på källan, men det anses vara 9-10 aminosyror som är essentiella. Under vissa förhållanden, såsom tillväxt eller brist på andra aminosyror, kan ytterligare några aminosyror vara essentiella.

Att människor inte kan syntetisera alla aminosyror från grunden är sannolikt en evolutionär konsekvens. Historiskt sett har vi fått tillräckligt med aminosyror genom kosten, vilket har gjort det fördelaktigt att inte behöva producera dem internt. Detta kan betraktas som en evolutionär anpassning, där energin inte slösas på att producera ämnen som redan tillhandahålls genom näringen. För ytterligare information, se Wikipedia.

Peptider

Peptider är korta polymera kedjor bestående av 50 eller färre aminosyror, sammanbundna genom peptidbindningar. Till skillnad från proteiner, som består av mer än 50 aminosyror, är peptider kompakta strukturer med varierande funktioner. Deras roll kan sträcka sig från att fungera som signaler mellan celler och organ till andra biologiska aktiviteter.

Processen för att bilda peptider kallas vanligtvis proteinsyntes, där aminosyror kopplas samman genom peptidbindningar på ett organiserat sätt. Peptider kan också genereras genom nedbrytning av proteiner i cellen eller skapas syntetiskt i laboratoriemiljö.

Den kemiska strukturen hos en peptid framkommer genom en reaktion mellan karboxyldelen i en aminosyra och aminodelen i en annan, vilket resulterar i en peptidbindning (-C(=O)NH-). I en peptid kallas de tidigare aminosyrorna för aminosyrarester. I en peptid är den aminosyrarest som har en aminogrupp som inte är bunden till något kallad N-terminal, medan den aminosyrarest som har en fri karboxylgrupp kallas C-terminal.

Detaljerna i peptiders struktur och funktion kan variera beroende på deras sammansättning och ordning av aminosyror.

Olika typer av peptider

Peptider erhåller olika benämningar beroende på deras längd:

• Dipeptid: 2 aminosyrarester
• Tripeptid: 3 aminosyrarester
• Tetrapeptid: 4 aminosyrarester
• Pentapeptid: 5 aminosyrarester

Utöver dessa specificerade termer finns även övergripande begrepp för peptider:

• Oligopeptid: 2 till 20 aminosyrarester
• Polypeptid: Ospecificerad längd (inklusive längre än 50 aminosyrarester).

Denna terminologi används inom biokemi för att kategorisera peptider beroende på deras strukturella komplexitet och antalet aminosyrarester de består av.

Namngivning av peptider

För egenskaperna hos en peptid är ordningen av aminosyraresterna avgörande. När man namnger en peptid med en ordformel börjar man räkna från N-terminal. Vid en tripeptid (tri = 3), där valin (Val, V) är N-terminal, glycin (Gly, G) befinner sig i mitten och lysin (Lys, K) är C-terminal, får peptiden följande namn med trebokstavskoder:

Val – Gly – Lys

Alternativt, med enbokstavskoder:

VGK

Denna namngivning används för att exakt representera sekvensen av aminosyraresterna och deras position i peptiden, vilket är avgörande för dess biokemiska funktion och egenskaper.