هناك عدة طرائق لتصنيف الحموض الأمينية وتشمل التصنيف الكيميائي و التصنيف التغذوي والتصنيف الاستقلابي والتصنيف بحسب ألفتها للماء (قطبيتها) والتصنيف بحسب تفاعلها. وسنستعرض هذه التصنيفات جميعها نظراً لأهمية كل منها في فهم بنية الحموض الأمينية والبروتينات وشكلها ووظيفتها.

Chemical Classification التصنيف الكيميائي

وهو يعتمد على الطبيعة الكيميائية للسلسلة الجانبية، ويُدمج معه عادةً التصنيف بحسب تفاعل الحموض الأمينية ليقسما الحموض الأمينية إلى ثلاث مجموعات رئيسة هي الحموض الأليفاتية (لا تحتوي سلاسلها الجانبية على حلقة ) والحموض العطرية (تحتوي على حلقة بترين) والحموض متغايرة الحلقة (تحتوي على حلقة غير البترين). يتضمن الجدول 1 الأسماء العربية والانجليزية والاختصارات ثلاثية الأحرف وأحادية الأحرف والصيغ والأسماء الكيميائية البنيوية للحموض الأمينية العشرين التي توجد في البروتينات والتي تسمى الحموض الأمينية القياسية standard أو الاعتيادية usual، وذلك لتفريقها عن الحموض غير القياسية Nonstandard التي تشمل حموضاً توجد في البروتينات وتنجم عن إجراء تعديلات على الحموض القياسية ضمن السلسلة الببتيدية وحموضاً أخرى توجد في الكائنات الحية حرّة ولا تدخل في بنية البروتين مطلقاً. ومن هذه الحموض الشكل (1) هيدروكسي البرولين (4- هيدروكسي-2- حمض كربوكسي البيروليــديــن) وهيدروكسي الليزين (دلتا-هيدروكسي- ألفا، إييسلون ثنائي أمينو حمض الكابرويك) والسيستين cystine.

يوجد أول حمضين في بروتين الكولاجين وينجمان عن إضافة الهيدروكسيل إلى البرولين والليزين ضمن البروتين، على التوالي. أما السيستين فينجم عن ارتباط المالتين من السيستئين ضمن السلسلة الببتيدية برابطة ثنائية السلفيد .disulfide ومنها أيضاً الحموض الناجمة عن إضافة الكربوكسيل (مثل غاما-كربوكسيل حمض الغلوتاميك الموجود في بعض عوامل التخثّر) والفسفتة (إضافة الفسفات لبعض الحموض كالسيرين أو الثريونين في بعض الإنزيمات )وإضافة الميثيل أو الفورميل ...الخ.

ومما يُذكر هنا أن هناك حمضاً جديداً بدأ العلماء يعتبرونه الحمض الأميني الحادي والعشرين، وهو السيلينوسيستئين selenocysteine (الشكل 1). وخلافاً لهيدروكسي البرولين والحموض الأمينية الأخرى المتشكلة عن طريق تعديل الحموض الأمينية ضمن السلسلة الببتيدية بعد الترجمة translation ، ينشأ السيلينوسيستئين بعملية تسبق إقحامه في الببتيد وتتضمن ارتباط السيرين مع نوع خاص من الرنا النقال tRNA .

وتشمل الحموض الأمينية التي لا تدخل في تركيب البروتينات، وإنما توجد حرة في الجسم وتنتج كمستقلبات وسيطة في بعض السبل الاستقلابية، كلاً من الألانين بيتا β-alanine (بيتا-أمينو حمض البروبيونيك) والهوموسيرين  )homoserine ألفا- أمينو - غاما- هيدروكسي حمض البوتيريك) والهوموسيستئين homocysteine (ألفا- أمينو - غاما- ثيول حمض البوتيريك ) والأورنيثين omithine ألفا، دلتا. ثنائي أمينو حمض الفاليريك) والسيترولين citrulline (ألفا- أمينو - دلتا- يوريدو حمض الفاليريك).

 يدخل الألانين - بيتا (أليفاتي معتدل ) في بنية التميم (أ) المشتق من فيتامين حمض البانتوثينيك والكارنوزين camosine (بيتا ألانيل الهيستيدين) والأنسيرين anserine (وهو N- ميثيل الكارنوزين). يوجد الكارنوزين في عضلات الإنسان الهيكلية (وليس القلب) ، أما الأنسيرين فيرتبط وجوده بالعضلات التي تتميز بالتقلص السريع كأطراف الأرنب وأجنحة الطيور. كما ينتج الألانين-بيتا عن تقويض هذه المركبات فضلاً عن البيريميدينات. أما الهوموسيرين فهو أليفائي معتدل يحوي مجموعة هيدروكسيل وينتج خلال تخليق السيستئين من السيرين والهوموسيتئين كذلك أليفاتي معتدل إنما يحوي مجموعة الثيول وينتج خلال تقويض الميثيونين. وأما الأورنيثين فهو قاعدي التفاعل ويحوي مجموعتي أمين ويُصادف في دورة البولة urea cycle وتُشتَقُ منه مجموعة من المركبات ذات الأهمية البيولوجية الكبيرة تدعى عديدات الأمين، ومنها السبيرمين spemine والسبيرميدين spermidine. وفيما يخص السيترولين فهو معتدل رغم احتوائه على مجموعة أمين إضافية (تصنفه بعض الكتب بين الحموض الأساسية (القاعدية)  بسبب تشابه البنيوي معها، وهو يشارك في دورة البولة.) وهناك العديد من الحموض الأمينية التي قد توجد في النباتات بكميات كبيرة سامة (وخاصة النباتات البقلية) وبأشكال غير مقترنة unconjugated مما يقيد كثيراً استعمال هذه النباتات كمصادر غذائية للبروتين، ومن هذه الحموض تذكر السيترولين والأورنيثين و4- هيدروكسي البرولين و5- هيدروكسي الليزين وناما أمينو حمض البوتيريك gamma-amino butyric (وهو ناقل عصبي وانتصاره هو الغابا (GABA) وسيلينو سيستيئين وسيلينوميثيونين وهومو أرجينين وغيرها.

جدول (1) الحموض الامينية اليسارية – الفا الموجودة في البروتينات

شكل (1) الحموض الامينية غير القياسية

Nutritional Classificationالتصنيف التغذوي

هناك بعض الحموض الأمينية التي تمكن تخليقها بسهولة داخل الجسم، وبالتالي يمكن عدم تناولها مع الغذاء, دون أن يتأثر نمو الجسم وصحته. تسمى هذه الحموض بالحموض الأمينية غير الضرورية nonessential أو التي تمكن الاستغناء عن تناولها dispensable وهناك حموض أمينية أخرى لا يمكن للجسم تصنيعها ولا بد من تناولها مع الغذاء للحفاظ على نمو وصحة سليمين، تسمى هذه الحموض بالحموض الأمينية الضرورية essential أو التي لا تمكن الاستغناء عن تناوها indispensable.

هناك عشرة حموض أمينية تعتبر ضرورية للإنسان بهذا المعنى وهي الفالين واللوسين والإيزولوسين والليزين والثريونين والميثيونين والفينيل ألانين والتريبتوفان والهيستيدين والأرجينين. ولأنه يتم تصنيع الحمضين الأخيرين (الهيستيدين والأرجينين) في جسم الإنسان بكميات صغيرة تكفي احتياجات البالغين إلا أنها لا تكفي الطفل خلال مراحل النمو، فإنهما يوصفان بأنهما من الحموض نصف الضرورية semi-essential

وهناك تعبير قد نصادفه هو الحموض الأمينية الضرورية اختيارياً، ولفهم ما يعنيه نقول بأنه يمكن للجسم تخليق التيروزين من الفينيل ألانين، ويتطلب تخليق السيستيئين وجود الميثيونين (المزود للكبريت) كطليعة ويؤخذ باقي الجزيء من السيرين، وبهذا فإذا كانت كمية الفينيل ألانين والميثيونين (وهما من الحموض الأمينية الضرورية) في الغذاء عند المتطلبات الدنيا أو أقلّ يصبح التيروزين والسيستيتين ضروريين .

التصنيف الاستقلابيMetabolic Classification

ويتم بحسب المصير الاستقلابي للهياكل الكربونية للحموض الأمينية عند تقويضها. معظم هذه الحموض يمكن أن يتحول داخل الجسم إلى الغلوكوز، وتسمّى الحموض المولدة للغلوكوز glucogenic . اما حمض اللوسين فيعطي الأجسام الكيتونية، ولذلك يسمى الحمض المولد للكيتون ketogenic. وهناك خمسة حموض يمكن أن تعطي الأجسام الكيتونية والغلوكوز، وتسمى الحموض المولدة للكيتون والغلوكوز (المختلطة)، وتشمل الإيزولوسين والليزين والفينيل ألانين والتيروزين والتريبتوفان، وبذا فإن كل الحموض الأمينية باستثناء اللوسين يمكن أن تتحول إلى الغلوكوز، ولهذا أهميته البالغة في تأمين الأخير للأنسجة المعتمدة عليه خلال الصيام.

التصنيف وفق قطبية سلاسلها الجانبية Side Chain Polarity

وهو الأكثر شيوعا وربما يكون الأكثر إفادة لتصنيف العشرين حمضاً القياسية، ذلك لأن البروتينات تتطوّى إلى تهايؤاتها conformations المختلفة بشكل رئيس كاستجابة لميلها لمنع سلاسلها الجانبية الكارهة للماء من التماس معه وإذابة سلاسلها الأليفة للماء فيه. ويقوم هذا التصنيف على تقسيم الحموض الأمينية الموجودة في البروتينات بحسب ألفة سلاسلها للماء hydrophilicity أو نفورها منه hydrophobicity إلى ثلاث مجموعات:

1- الحموض ذات السلاسل الجانبية غير القطبية (كارهة للماء hydrophobic): وتشمل الغليسين والألانين والفالين والإيزولوسين واللوسين والميثيونين والفينيل ألانين والبرولين والتربيتوفان. ويمكن هنا إضافة التيروزين والسيستئين اللذين قد يكونان كارهين للماء عند وجودهما داخل البروتين.

 2- الحموض ذات السلاسل الجانبية القطبية غير المشحونة (غير متأينة): وتصف باحتواء سلاسلها الجانبية على مجموعة الهيدروكسيل (السيرين والثريونين) أو الأميد (الأسباراجين والغلوتامين) أو الثيول (السيستئين) أو الفينول (التيروزين). ويُذكر هنا أن مجموعة ثيول السيستئين غير قطبية إلا أن لديها ميلاً خفيفاً لتشكيل الروابط الهيدروجينية، ولذا تم تصنيف السيستئين هنا.

 3- الحموض ذات السلاسل الجانبية القطبية المشحونة (المتأينة): وتشمل حموض الأسبارتيك والغلوتاميك والليزين والأرجينين والهيستيدين.