Ο βιολογικός ρόλος των αμινοξέων και η εφαρμογή τους

Ποιος είναι ο βιολογικός ρόλος των αμινοξέων; Ας προσπαθήσουμε από κοινού να βρούμε την απάντηση σε αυτή την ερώτηση. Προσδιορίστε δομικά χαρακτηριστικά μιας κατηγορίας οργανικών ενώσεων, χημικές τους ιδιότητες, το κύριο πεδίο εφαρμογής.

Ιστορικό υπόβαθρο

Το πρώτο ανοικτό αμινοξύ ήταν γλυκίνη. Συντέθηκε σε 1820 με όξινη υδρόλυση ζελατίνης. Η σύνθεση συναγόμενη αμινοξέων του μορίου πρωτεΐνης ήταν μόνο το μέσο του περασμένου αιώνα, αυτό στη συνέχεια αποκαλύφθηκε αμινοξέων - θρεονίνη.

Κύριες λειτουργίες

Αυτή τη στιγμή υπάρχουν πληροφορίες για 300 αμινοξέα, που εκτελούν διάφορες λειτουργίες στο σώμα.

Ποιος είναι ο κύριος βιολογικός ρόλος των αμινοξέων; Είκοσι από αυτά θεωρούνται τυποποιημένα (πρωτεϊνογόνα), επειδή αποτελούν μέρος των κύριων πρωτεϊνικών μορίων.

Αυτές οι ενώσεις είναι μέρος ορισμένων πρωτεϊνών. Η οξυπρίνη είναι η βάση του κολλαγόνου, η ελαστίνη σχηματίζεται από τη δεσμοζίνη.

Μπορούν να είναι ενδιάμεσες ουσίες σε μεταβολικές διεργασίες. Η λειτουργία αυτή εκτελείται από την κιτρουλίνη, την ορνιθίνη.

Η βιολογική λειτουργία των αμινοξέων συνίσταται επίσης στη σύνθεση νουκλεοτιδίων, πολυαμιδίων. Η αλυσίδα άνθρακα αυτών των ενώσεων χρησιμοποιείται για τον σχηματισμό άλλων οργανικών ουσιών:

• η γλυκόζη συντίθεται από γλυκογονικά αμινοξέα.
• τα λιπίδια σχηματίζονται από κετογόνες ενώσεις.

Ο βιολογικός ρόλος των αμινοξέων είναιτη δυνατότητα χρήσης τους για τον καθορισμό λειτουργικών ομάδων. Η κυστεΐνη χρησιμοποιείται όταν ανιχνεύεται μια θειική ομάδα. Το ασπαρτικό χρησιμοποιείται στην ανίχνευση μιας αμινομάδας.

Χαρακτηριστικά ονοματολογίας

Πόσο σωστά είναι τα αμινοξέα; Η δομή, η ταξινόμηση, ο βιολογικός ρόλος αυτών των ενώσεων εξετάζονται ακόμη και κατά τη διάρκεια του σχολικού προγράμματος σπουδών.

Τα αμινοξέα είναι παράγωγα καρβοξυλικών οξέων, στα οποία ένα άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται από μία αμινομάδα.

Ανάλογα με τη θέση αυτού του λειτουργικούομάδες, μία ένωση μπορεί να έχει αρκετά ισομερή. Οι χημικοί χρησιμοποιούν ταυτόχρονα τρεις διαφορετικές ονοματολογίες: ορθολογική, ασήμαντη, συστηματική.

Τα ασήμαντα ονόματα αυτών των ενώσεων σχετίζονται μετην πηγή από την οποία διατέθηκαν. Η σερίνη περιλαμβάνεται στο μετάξι ινώδους, η γλουταμίνη βρίσκεται στη γλουτένη των φυτών δημητριακών. Η κυστίνη είναι παρούσα στις πέτρες της ουροδόχου κύστης.

Το ορθολογικό όνομα σχετίζεται με το παράγωγοκαρβοξυλικό οξύ και η συντομευμένη ονομασία χρησιμοποιείται για να υποδεικνύει την αλληλουχία αμινοξέων στο μόριο πρωτεΐνης. Στη βιοχημεία χρησιμοποιούνται τα συντομευμένα και ασήμαντα ονόματα αυτών των ενώσεων.

Ταξινόμηση των αμινοξέων

Προκειμένου να κατανοήσουμε τον βιολογικό ρόλο των αμινοξέων και τη χρήση τους, ας μελετήσουμε λεπτομερέστερα τους τύπους ταξινόμησης αυτών των οργανικών ενώσεων.

Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι ταξινόμησης:

• με ριζοσπαστική;
• από το βαθμό της πολικότητας του.
• για την παραλλαγή της σύνθεσης στο σώμα.

Με τη δομή της ρίζας στην οργανική χημεία απομονώνονται διαφορετικοί τύποι αμινοξέων.

Οι αλειφατικές ενώσεις μπορούν να περιέχουν ένα καρβοξύλιο και μία αμινομάδα, στην οποία περίπτωση είναι ενώσεις μονοαμινοκαρβονυλίου.

Παρουσία δύο COOH και μιας αμινομάδας, οι ουσίες ονομάζονται μονοαμινοδικαρβοξυλικές ουσίες.

Επίσης απομονώνονται διαμινομονοκαρβοξυλικές και διαμινοδικαρβοξυλικές μορφές αμινοξέων.

Τα κυκλικά είδη διαφέρουν όχι μόνο στον αριθμό των κύκλων, αλλά και στην ποιοτική τους σύνθεση.

Σύμφωνα με τον Λένιν, τα αμινοξέα χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της αλληλεπίδρασης της ρίζας υδρογονάνθρακα με νερό:

• υδρόφοβη;
• υδρόφιλο.
• αρνητικά χρεωμένο.
• θετικά φορτισμένο.

Ανάλογα με την ικανότητα των αμινοξέων να συνθέτουν στο ανθρώπινο σώμα, απαραίτητα (έρχονται με τα τρόφιμα), καθώς και εναλλάξιμα είδη.

Πολυάριθμα επιστημονικά πειράματα έχουν αποδείξει τον βιολογικό ρόλο των α-αμινοξέων.

Φυσικές ιδιότητες

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των αμινοξέων; Η ονοματολογία, οι ιδιότητες, ο βιολογικός ρόλος αυτών των ενώσεων προσφέρεται στους αποφοίτους των σχολείων στην ομοιόμορφη κρατική εξέταση της χημείας. Αυτά τα οργανικά οξέα είναι ιδιαίτερα διαλυτά στο νερό, έχουν υψηλό σημείο τήξης.

Η οπτική τους δράση εξηγείται από την παρουσία στα μόρια ενός ασύμμετρου ατόμου άνθρακα (εκτός από τη γλυκίνη μόνο). Γι 'αυτό ανακαλύφθηκαν τα L- και D-στερεοϊσομερή των αμινοξέων.

Τα ισομερή σειράς L ευρίσκονται σε ζωικές πρωτεΐνες. Η τιμή του δείκτη υδρογόνου για αυτές τις ενώσεις κυμαίνεται από 5,5-7.

Χημικές ιδιότητες

Ας εξετάσουμε τα αμινοξέα με περισσότερες λεπτομέρειες. Η δομή, οι χημικές ιδιότητες, ο βιολογικός ρόλος αυτών των οργανικών ουσιών πρέπει να είναι γνωστοί.

Η ιδιαιτερότητα των χημικών ιδιοτήτων των αμινοξέων έγκειται στη δυαδικότητά τους. Η αιτία της αμφοτερικότητας είναι η παρουσία δύο λειτουργικών ομάδων σε αυτά τα οργανικά οξέα.

Η παρουσία μιας καρβοξυλομάδας COOH προσδίδεται απόαυτές οι ενώσεις είναι όξινες. Συνδέονται εύκολα με ενεργά μέταλλα, βασικά οξείδια, αλκάλια. Επίσης, η οξύτητα των ιδιοτήτων αυτών των οργανικών ενώσεων εκδηλώνεται στην αντίδραση εστεροποίησης (με εστέρες σχηματίζουν εστέρες).

Τα αμινοξέα μπορούν επίσης να εισέλθουν σε μια χημική ουσίααλληλεπίδραση με άλατα που σχηματίζονται από ασθενή ανόργανα οξέα Ως παράδειγμα μιας τέτοιας αντίδρασης, μπορεί κανείς να εξετάσει την αλληλεπίδραση αμινοξέων με διττανθρακικά και ανθρακικά άλατα.

Οι κύριες ιδιότητες αυτής της κατηγορίας είναι η ικανότητα των αμινοξέων να αντιδρούν με άλλα οξέα στην αμινομάδα. Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζονται άλατα.

Ο βιολογικός ρόλος της αποκαρβοξυλίωσης αμινοξέων είναι ότι σχηματίζεται ένα ουδέτερο μέσο, ​​το οποίο είναι απόλυτα ασφαλές για έναν ζωντανό οργανισμό.

Η αντίδραση νινυδρίνης επιτρέπει την ανίχνευση στοδιάλυμα αμινοξέων. Η ουσία της αντίδρασης είναι ότι ένα άχρωμο διάλυμα νινυδρίνης που αλληλεπιδρά με ένα αμινοξύ θα συμπυκνώνεται με τη μορφή ενός διμερούς διαμέσου ενός ατόμου αζώτου το οποίο απομακρύνεται από την αμινομάδα του αντίστοιχου οξέος.

Η προκύπτουσα χρωστική ουσία έχει απόχρωση από κόκκινο-φαιλιλίτη, επιπλέον, η αποκαρβοξυλίωση του αμινοξέος έχει ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό μίας συγκεκριμένης αλδεΰδης και μονοξειδίου του άνθρακα (4).

Είναι η αντίδραση νινυδρίνης που χρησιμοποιείταιβιολόγους στην ανάλυση της πρωταρχικής δομής των πρωτεϊνικών μορίων. Με την ένταση του χρώματος, είναι δυνατό να ανιχνευθεί η ποσοτική περιεκτικότητα των αμινοξέων στο αρχικό διάλυμα, επομένως, μια τέτοια ανάλυση είναι κατάλληλη για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των αμινοξέων.

Ειδικές αντιδράσεις

Στα αμινοξέα, επιπλέον των καρβοξυλικών και αμινομάδων, μπορεί να υπάρχουν επιπρόσθετες λειτουργικές ομάδες. Για την αποφασιστικότητα τους σε ερευνητικά εργαστήρια διεξάγουν ποιοτικές αντιδράσεις.

Η αργινίνη μπορεί να ανιχνευθεί στο μείγμα με την εκτέλεση ποιοτικής αντίδρασης Sakaguchi (στην ομάδα γουανιδίνης). Η κυστεΐνη μπορεί να προσδιοριστεί με τη μέθοδο Fole, η οποία είναι ειδική για την ομάδα SH.

Η αντίδραση νίτρωσης (αντίδραση ξαντοπρωτεΐνης)καθιστά δυνατή την επιβεβαίωση της παρουσίας ενός αρωματικού αμινοξέος στο μείγμα. Η αντίδραση Millon σχεδιάστηκε για να αναγνωρίσει την ομάδα υδροξυλίου στον αρωματικό δακτύλιο της τυροσίνης.

Χαρακτηριστικά της σύνδεσης πεπτιδίων

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των αμινοξέων που περιέχουν θείο; Ο βιολογικός τους ρόλος συνδέεται με το σχηματισμό πεπτιδικών μορίων. Όταν διάφορα μόρια αμινοξέων αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, τα μόρια ύδατος διασπώνται και τα κατάλοιπα αμινοξέων σχηματίζουν πεπτίδια χρησιμοποιώντας έναν πεπτιδικό (αμιδικό) δεσμό.

Ο αριθμός των υπολειμμάτων αμινοξέων που σχηματίζονταιπολυπεπτιδίου, ποικίλει σημαντικά. Αυτά τα πεπτίδια που περιέχουν όχι περισσότερα από δέκα υπολείμματα αμινοξέων ονομάζονται ολιγοπεπτίδια. Το όνομα της προκύπτουσας ένωσης συχνά δεικνύεται από τον αριθμό υπολειμμάτων αμινοξέων.

Εάν η ουσία περιέχει περισσότερα από δέκαυπολείμματα αμινοξέων, οι ενώσεις ονομάζονται πολυπεπτίδια. Για εκείνες τις ενώσεις που περιέχουν περισσότερα από πενήντα υπολείμματα αμινοξέων, το προϊόν της σύνθεσης τους ονομάζεται πρωτεΐνη.

Έτσι, η ορμόνη γλυκαγόνη, η οποία περιέχει 29αμινοξέα, βιολόγοι ονομάζουν ορμόνη. Υπολείμματα αμινοξέων θεωρούνται μονομερή των αρχικών οργανικών οξέων από τα οποία σχηματίζονται οι πρωτεϊνικές ενώσεις.

Αυτό το κατάλοιπο αμινοξέος που είναι γραμμένο προς τα αριστερά έχει μια αμινομάδα, ονομάζεται Ν-τερματικό, ένα θραύσμα που έχει καρβοξυλική ομάδα θεωρείται C-τερματικό, είναι συνηθισμένο να το γράφεις στα δεξιά.

Όταν ονομάζουμε το προκύπτον πολυπεπτίδιοχρησιμοποιήστε τα συντομευμένα ονόματα των αμινοξέων από τα οποία σχηματίζεται. Για παράδειγμα, αν η γλυκίνη, η σερίνη, η αλανίνη εμπλέκονται στην αλληλεπίδραση, το προκύπτον τριπεπτίδιο θα διαβαστεί ως γλυκιλσεριλαλανίνη.

Η σημασία ορισμένων αμινοξέων

Γλυκίνη (αμινοξικό οξύ) είναι ένας δότης θραυσμάτων του άνθρακα που είναι αναγκαία για το σχηματισμό της αιμοσφαιρίνης, πυρρόλη, χολίνη, νουκλεοτίδια, καθώς επίσης και για τη σύνθεση της κρεατίνης.

Η σερίνη υπάρχει στα ενεργά κέντρα των ενζύμων. Αυτό το αμινοξύ είναι απαραίτητο για τη σύνθεση της φωσφοπρωτεΐνης (καζεΐνη φυσικού γάλακτος).

Το γλυκογονικό οξύ χρειάζεται να σχηματιστείδευτεροταγής τριτοταγής δομή του μορίου πρωτεΐνης. Σε αυτή την ένωση υπάρχει η πλέον δραστική δραστική δραστική ομάδα, επομένως η ουσία εισέρχεται εύκολα στις διαδικασίες οξειδοαναγωγής, συνδέει βαρέα μέταλλα με τη μορφή αδιάλυτων ενώσεων. Εκτελεί τη λειτουργία του δότη της θειικής ομάδας, η οποία είναι σε ζήτηση για τη σύνθεση των ουσιών που περιέχουν θείο.

Συμπέρασμα

Τα αμινοξέα είναι αμφοτερικά οργανικάενώσεις που έχουν σημαντική βιολογική σημασία. Είναι υπολείμματα αμινοξέων στη διαδικασία σύνθεσης σχηματίζουν μία αλληλουχία η οποία είναι η κύρια δομή των μορίων πρωτεΐνης. Ανάλογα με τον τρόπο ακριβώς που παρατάσσονται τα θραύσματα αμινοξέων συντίθενται πρωτεΐνη ειδική για κάθε ζωντανό οργανισμό.