اسیدهای آمینه و نقش تغذیه ای در گیاهان

مقدمه ای بر اسیدهای آمینه

اسیدهای آمینه از مهمترین متابولیت های اولیه و گاهاً ثانویه گیاه بوده که نقش مهمی در حیات و زندگی سلول و به طور کلی موجودات زنده دارند . با توجه به اینکه بسیاری از ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی سلول بافت و اندام در موجودات زنده وابسته به اسیدهای آمینه است لذا حيــات، بدون اسیدهای آمینه ممکن نمیباشد.

هر اسیدآمینه از یک کربن نامتقارن به نام کربن (a) تشکیل یافته است که با چهار گروه مختلف کربوکسیل (COOH) هیدروژن، گروه آمینه بازی و یک زنجیره جانبی پیوند میشود. از منظری دیگر، هر اسیدآمینه از یک اسید آلی به وجود می اید که در آن هیدروژنی که در وضعیت آلفا (a) قرار دارد با یک گروه آمینی (2) جایگزین شده است به عنوان مثال با این وضع اسید استیک، گلیسین، و اسید پروپیونیک آلانین را میسازند. از آنجا که در هر اسید آمینه حداقل یک گروه کربوکسیل اسیدی (COOH-) و یک گروه آمینه بازی (2) وجود دارد مولکولهای آنها را آمفوتر گویند. این ویژگی سبب میشود که آنها در محیط اسیدی رفتار بازی و در محیط بازی رفتار اسیدی از خود نشان دهند. بطور کلی هر اسید آمینه آلفا (a) دارای یک گروه آمین (NH2) و یک گروه کربوکسیل (COOH-) بر روی کربن آلفا (a) میباشد و فرمول عمومی آنها در شکل ۱۴ نشان داده شده است. دامنه ای از اسیدهای آمینه ساختاری و غیر ساختاری در گیاهان یافت میشود که وظایف و کارکردهای مهمی در حیات سلول و موجود زنده دارند انواع غیر ساختاری به صورت آزاد در سلول وجود دارند و ممکن است از تجزیه پروتئینها با در نتیجه جذب از آوند آبکش و فضای بین ساولی حاصل شده باشند. پروتئینها خود از واحدهای متوالی اسیدآمینه تشکیل شده اند به طور مشابهی پروتئینهای موجود در گیاه میتوانند نقش ساختاری و یا تنظیمی داشته باشند و از این نظر یک فاکتور کلیدی در پتانسیل تولید محصولات محسوب میشوند این پروتئینها به اشکال مختلف و با کارکردهای متفاوت در سیکل زندگی و حیات گیاه بسیار حیاتی هستند پروتئینها حاوی مقادیر ہی شماری اسیدهای آمینه میباشند که حدود ۲۰ نوع از آنها برای انسان ضروری محسوب میشوند.

 شکل -۴-۱- دو ساختار مشابه از اسیدهای آمینه

تمام اسیدهای آمینه موجود در رشته های پروتئینی بجز ،گلیسین دارای یک کربن فعال نوری هستند که عوامل آمینی و اسیدی به آن متصل میگردند. در گیاهان مهمترین نقش اسیدهای آمینه شرکت در پروسه پروتئین سازی به عنوان یکی از مهمترین اجزای سخت افزاری و نرم افزاری درون گیاهان است علاوه بر این اسیدهای آمینه میتوانند به عنوان منبع انرژی بخصوص جهت تولید گلوکز در فعالیتهای حیاتی بکار روند جدا از این برخی اسیدهای آمینه به عنوان پیش ماده برای بعضی مواد و ترکیبات زیستی ،گیاهی از قبیل ،آنزیمها فایتوسیدروفورها ،اتیلن جیبرلین و غیره مطرح میباشند در گیاه وقتی ذخیره اسیدهای آمینه کم باشد آنها بطور ترجیحی برای ساخت پروتئینهای ساختاری و کارکردی گیاه مصرف میشوند. مقادیر بیشتر اسیدهای آمینه باعث میشود مقداری از آنها در فرآیند انرژی زایی و اکسیداسیون بکار رود. این ممکن است با افزایش دفع همزمان اسیدهای آمینه از گیاه همراه باشد استفاده از هورمونهای رشد گیاهی میتواند بازده استفاده از اسیدهای آمینه را در گیاه افزایش دهد. اسیدهای آمینه ای که به عنوان اسیدهای آمینه غیر ضروری شناخته شده اند به میزان زیادی از طريق انتقال عامل آمین بر روی ترکیبات واسطه ای حاصل از گلیکولیز و چرخه کربس ساخته میشوند در این بین تأمین مقادیر کافی گروه آمین برای ساختن آنها ضروری است. لذا تغذیه آمینی گیاه نیز میتواند در بهبود شرایط رشد و نمو و تولید گیاه نقش داشته و موثر باشد.  

اهمیت اسیدهای آمینه  

 اسیدهای آمینه واحد سازنده مهمترین متابولیتهای گیاه یعنی پروتئینها میباشند پروتئین ها نقش های حیاتی و بیشماری در حیات سلول و گیاه دارند آنزیم ها که از مهمترین اجزای فعال سلولی هستند

ساختاری پروتئینی دارند که واکنش های شیمیایی را کاتالیز میکنند و بدون آنها یا در کمبود با غیر فعال شدن آنها واکنشهای مربوطه زیادی متوقف میشوند . اسیدهای آمینه ترکیبات نسبتاً متنوعی میباشند تنوع از این نظر که هر کدام یک زنجیره جانبی متفاوتی دارند که بیانگر ویژگیهای منحصر به فرد ،فیزیکی شیمیایی و بیولوژیکی از دیگر اسیدهای آمینه میگردد. پروتئین ها پلیمرهایی از اسیدهای آمینه نوع آلفا هستند گرچه تنها در مورد فنیل آلانین هر دو فرم و D آن در ساختمان پروتئینها یافت می.شود تمام انواع پروتئینها بطور اولیه و اساسی از تنها ۲۰ نوع اسید آمینه سنتز می گردند.

این اسیدهای آمینه ،معمولی آنهایی هستند که برای آنها حداقل یک کودون خاص در کد ژنتیکی DNA وجود دارد حدود ۲۰ اسید آمینه وجود دارد که کودون DNA آنها شناخته شده است نسخه برداری و ترجمه کد DNA منجر به پلیمریزه شدن اسیدهای آمینه به یک توالی خطی خاص پروتئینی می گردد. جدا از اسید آمینه های ،معمول پروتئینها ممکن است حاوی یدهای آمینه مشتق شده نیز باشند که معمولاً بوسیله یک واکنش آنزیمی بر روی یک اسید آمینه ،معمول بعد از ترکیب شدن آن اسیدآمینه بدرون یک ساختار ،پروتئینی تشکیل میگردد از اسید آمینه های اشتقاقی میتوان سیستین دسموزین، و ایزودسموزین موجود در ،الاستین هیدروکسی پرولین و هیدروکسی لیزین موجود در کلاژن و گاما کربوکسی گلوتامات موجود در پروترومبین را نام برد.  

علاوه بر نقش اسیدهای آمینه در ساختمان پروتئینها و ،آنزیمها آنها کارکردهای بسیار متنوع و مفید دیگری نیز دارند که از آن جمله میتوان به سمیت زدایی مواد سمی و مضر در گیاهان و جانوران به عنوان انتقال دهنده پیامهای عصبی در ،جانوران به عنوان شبهه هورمون در گیاهان ایجاد محیط مناسب برای اپتیمم عمل عناصر غذایی و ،ویتامینها به عنوان مکمل غذایی برای انسان دام و گیاه در ساخت کودهای آمینو کلات عناصر غذایی کاربرد دارند. همچنین اسیدهای آمینه در انسان نقش مهمی در کاهش ،چربی سلامت پوست کنترل ریزش مو کاهش بیماری ،دیابت کنترل کلسترول خون و به عنوان عامل ضد پیری دارند. برخی اسیدهای آمینه غیر ساختاری در سیستم دفاعی گیاهان علیه آفات و بیماری ها و یا علیه گیاه خواری ممکن است کاربرد داشته باشند مثلاً کاناوانین که یک آنالوگ آرژنین است در بسیاری از لگومها مخصوصاً به مقادیر زیادی در گیاه Canavalia gladiate یافت میشود. این اسیدآمینه باعث حفاظت گیاهان از شکارگران مانند حشرات میگردد و مصرف خام آنها برای انسان مضر است. همچنین اسید آمینه غیر پروتیینی میموزین نیز در گونه‌های دیگر لوگومها مخصوصاً Leucaena Leucocephala یافت می شود. این ترکیب یک آنالوگ تیروزین است و می‌تواند باعث سمیت در جانورانی شود که از آن تغذیه می‌کنند.