Biološka vloga aminokislin in njihova uporaba

Kakšna je biološka vloga aminokislin? Poskusimo skupaj najti odgovor na to vprašanje. Razkrivamo posebnosti strukture tega razreda organskih snovi, njihovih kemijskih lastnosti, glavnih področij uporabe.

Zgodovinsko ozadje

Prva odprta aminokislina je bila glicin. Sintetiziran je bil leta 1820 s kislinsko hidrolizo želatine. Razmislite o aminokislinski sestavi beljakovinskih molekul, ki je bila mogoča šele sredi prejšnjega stoletja, nato pa je razkrila aminokislino - treonin.

Glavne funkcije

Trenutno obstajajo informacije o 300 aminokislinah, ki opravljajo različne funkcije v telesu.

Kakšna je glavna biološka vloga amino kisline? Dvajset od njih veljajo za standardne (proteogene), saj so del glavnih proteinskih molekul.

Te spojine so del nekaterih beljakovin. Oksiprilin je osnova kolagena, elastin pa tvorijo desmozin.

Lahko so vmesne snovi v metabolnih procesih. To funkcijo opravlja citrulin, ornitin.

Biološki funkcija aminokislin sestoji tudi iz sinteze nukleotidov, poliamidov. Karbonska veriga teh spojin se uporablja za tvorbo drugih organskih snovi:

• glukoza se sintetizira iz glukoznih aminokislin;
• lipidi tvorijo ketogene spojine.

Biološka vloga aminokislin leži v možnosti njihove uporabe pri določanju funkcionalnih skupin. Cistein se uporablja, ko je odkrita sulfatna skupina. Aspartat se uporablja pri detekciji amino skupine.

Funkcije nomenklature

Kako pravilno poimenovati aminokisline? Struktura, klasifikacija, biološka vloga teh spojin se obravnavajo tudi v času šolskega kurikula.

Aminokisline so derivati ​​karboksilnih kislin, v katerih se en atom vodika nadomesti z amino skupino.

Glede na lokacijo te funkcionalne skupine ima lahko ena spojina več izomerov. Kemiki uporabljajo tri različne nomenklatura: racionalna, trivialen, sistematičen.

Nižja imena teh spojin so povezana z virom, iz katerega so bili izolirani. Serin je vključen v fibroinsko svilo, glutamin se nahaja v glutenskem delu žitnih rastlin. Cistin je prisoten v kamni mehurja.

Racionalno ime je povezano z derivatom karboksilne kisline, skrajšana oznaka pa se uporablja za označevanje zaporedja aminokislin v molekuli beljakovin. V biokemiji se uporabljajo skrajšana in trivialna imena teh spojin.

Klasifikacija aminokislin

Da bi razumeli biološko vlogo aminokislin in njihovo uporabo, podrobneje preučimo tipe razvrstitve teh organskih spojin.

Trenutno se uporablja več vrst klasifikacije:

• radikalno;
• glede na njegovo polarnost;
• o varianti sinteze v telesu.

S strukturo radikalov v organski kemiji so izolirani različni tipi aminokislin.

Alifatske spojine lahko vsebujejo en karboksil in amino skupino, v tem primeru so monoaminokarbonske spojine.

V prisotnosti dveh COOH in ene amino skupine se snovi imenujejo monoamino dikarboksilne snovi.

Izolirali smo tudi diaminomonokarboksilne in diaminodikarboksilne oblike aminokislin.

Ciklične vrste se razlikujejo ne samo glede števila ciklov, temveč tudi glede njihove kvalitativne sestave.

Po Leninu so aminokisline razdeljene v štiri skupine glede na značilnosti interakcije ogljikovodikovega radikala z vodo:

• hidrofobna;
• hidrofilni;
• negativno nabit;
• pozitivno napolnjena.

Odvisno od sposobnosti amino kislin, da se sintetizirajo v človeškem telesu, so nepogrešljivi (prihajajo s hrano), pa tudi medsebojno zamenljive vrste.

Številne znanstvene eksperimente so dokazale biološko vlogo alfa-aminokislin.

Fizične lastnosti

Kakšne so lastnosti aminokislin? Nomenklaturo, lastnosti, biološko vlogo teh spojin se ponujajo diplomantom šol na enotnem državnem izpitu iz kemije. Te organske kisline so zelo topne v vodi, imajo visoko tališče.

Njihova optična aktivnost je razložena s prisotnostjo v molekulah asimetričnega ogljikovega atoma (razen glikina samega). Zato smo odkrili L- in D-stereoizomere aminokislin.

Izomere L-serije najdemo v živalskih beljakovinah. Vrednost vodikovega indeksa za te spojine je v območju 5,5-7.

Kemijske lastnosti

Razmislimo o aminokislinah podrobneje. Struktura, kemična lastnosti, mora biti znana biološka vloga teh organskih snovi.

Specifičnost kemijskih lastnosti aminokislin leži v njihovi dvojnosti. Vzrok amfoternosti je prisotnost dveh funkcionalnih skupin v teh organskih kislinah.

Prisotnost karboksilne skupine COOH daje tem spojin kisel znak. Z lahkimi interakcijami z aktivnimi kovinami, baznimi oksidi, alkalijami. Tudi kislost lastnosti teh organskih spojin se kaže v reakciji esterifikacije (z estri oblikuje estre).

Aminokisline lahko vstopijo tudi v kemijsko interakcijo s solmi, ki jih tvorijo šibke mineralne kisline. Kot primer takšne reakcije lahko upoštevamo interakcijo aminokislin z bikarbonati in karbonati.

Glavne lastnosti tega razreda so sposobnost aminokislin, da reagirajo z drugimi kislinami na amino skupino. V tem primeru se oblikujejo soli.

Biološka vloga dekarboksilacije aminokislin je tvorjenje nevtralnega medija, ki je popolnoma varen za živi organizem.

Ninhidrinski test je lahko zazna aminokisline v raztopini. Bistvo reakcije je, da bo brezbarvna raztopina ninhidrin v interakciji z aminokislino kondenzira v obliki dimera preko atoma dušika, ki jih cepi odgovarjajočih aminokislin.

Dobljeni pigment ima rdečkasto odtenka filoletovy dodajanje, dekarboksilacija aminokislin pojavi, kar ima za posledico tvorbo določeno aldehid in ogljikovega monoksida (4).

To je ninhidrinska reakcija, ki jo uporabljajo biologi pri analizi primarne strukture proteinskih molekul. Z intenzivnostjo barve je mogoče ugotoviti količinsko vsebnost aminokislin v začetni raztopini, zato je taka analiza primerna pri določanju koncentracije aminokislin.

Specifične reakcije

V aminokislinah so poleg karboksilnih in amino skupin lahko prisotne tudi dodatne funkcionalne skupine. Za njihovo odločenost v raziskovalnih laboratorijih opravljajo kvalitativne reakcije.

V mešanici lahko zaznamo arginin s kvalitativno reakcijo s Sakaguchi (na gvanidinski skupini). Cistein se lahko določi z metodo Fole, ki je specifična za skupino SH.

Reakcija nitracije (reakcija xantoproteina) omogoča potrditev prisotnosti aromatične aminokisline v zmesi. Millonova reakcija je zasnovana tako, da identificira hidroksilno skupino v aromatskem obroču tirozina.

Značilnosti vezave peptidov

Kakšne so lastnosti žveplovih aminokislin? Njihova biološka vloga je povezana s tvorbo molekul peptidov. Ko več molekul aminokislin interagirajo med seboj, se molekule vode odcepijo, aminokislinski ostanki pa tvorijo peptide z uporabo peptidne (amidne) vezi.

Število amino kislinskih ostankov, ki tvorijo polipeptid, se znatno razlikujejo. Ti peptidi, ki vsebujejo največ deset aminokislinskih ostankov, imenujemo oligopeptidi. Ime dobljene spojine je pogosto indicirano s številom aminokislinskih ostankov.

Če snov vsebuje več kot deset aminokislinskih ostankov, se spojine imenujejo polipeptidi. Za tiste spojine, ki vsebujejo več kot petdeset amino kislinskih ostankov, se produkt njihove sinteze imenuje protein.

Torej, hormon glukagon, ki vsebuje 29 aminokislin, se imenuje hormon. Ostanki aminokislin se štejejo za monomere začetnih organskih kislin, iz katerih so nastale proteinske spojine.

Ta aminokislinski ostanek, ki je zapisan na levo, ima amino skupino, se imenuje N-terminal, pri čemer je fragment, ki ima karboksilno skupino, C-terminal, je običajno, da ga napišemo na desno.

Pri imenovanju dobljenega polipeptida uporabljamo skrajšana imena aminokislin, iz katerih je nastala. Na primer, če bi v interakcijo sodelovali glicin, serin, alanin, bi nastali tripeptid brali kot glicilserilalanin.

Pomen nekaterih aminokislin

Glicin (aminoocetna kislina) je donator ogljika fragmentov, ki so potrebni za tvorbo hemoglobina, pirol, holin, nukleotidi, kot tudi za sintezo kreatina.

Serin je prisoten v sestavi aktivni centri encimov. Ta aminokislina je potrebna za sintezo fosfoproteina (kazein naravnega mleka).

Glukoholna kislina je potrebna za oblikovanje sekundarne, terciarne strukture proteinske molekule. V tej spojini je najbolj reaktivna aktivna funkcionalna skupina, zato snov zlahka vstopa v redoksne procese, veže težke kovine v obliki netopnih spojin. Izvaja funkcijo dajalca sulfatne skupine, ki zahteva sintezo snovi, ki vsebujejo žveplo.

Zaključek

Aminokisline so amfoterne organske spojine, ki imajo pomemben biološki pomen. To so aminokislinski ostanki v sintezi, ki tvorijo sekvenco, ki je primarna struktura proteinske molekule. Odvisno od tega, kako natančno nastanejo delci aminokislin, se sintetizira protein, specifičen za vsak živi organizem.