Будова амінакіслот. Вызначэнне і класіфікацыя амінакіслот

Сярод велізарнай разнастайнасці прыродных рэчываў амінакіслоты займаюць асаблівае месца. Яно тлумачыцца іх выключным значэннем як у біялогіі, так і ў арганічнай хіміі. Справа ў тым, што з амінакіслот складаюцца малекулы простых і складаных бялкоў, якія з'яўляюцца асновай усіх без выключэння формаў жыцця на Зямлі. Менавіта з гэтай прычыны навука надае сур'ёзную ўвагу вывучэнню такіх пытанняў, як будова амінакіслот, іх ўласцівасці, атрыманне і прымяненне. Вяліка значэнне гэтых злучэнняў і ў медыцыне, дзе яны ўжываюцца ў якасці лячэбных прэпаратаў. Для тых людзей, хто сур'ёзна займаецца ўласным здароўем і вядзе актыўны спосаб жыцця, мономеры бялкоў з'яўляюцца адной з формаў ежы (так званае спартовае харчаванне). Некаторыя іх віды прымяняюцца ў хіміі арганічнага сінтэзу ў якасці зыходнага сыравіны пры вытворчасці сінтэтычных валокнаў - энант і капрону. Як бачым, аминокарбоновые кіслаты гуляюць вельмі важную ролю як у прыродзе, так і ў жыцці чалавечага грамадства, таму пазнаёмімся з імі больш падрабязна.

Асаблівасці будынка амінакіслот

Злучэння гэтага класа адносяцца да амфатэрнасць арганічным рэчывам, гэта значыць ўтрымліваюць дзве функцыянальныя групы, а, значыць, праяўляюць дваістыя ўласцівасці. У прыватнасці, у складзе малекул прысутнічаюць вуглевадародныя радыкалы, злучаныя з амінагрупамі NH ₂ і карбаксільных групамі СООН. У хімічных рэакцыях з іншымі рэчывамі амінакіслоты выступаюць то як падставы, то як кіслаты. Ізамерыя такіх злучэнняў выяўляецца ў выніку змянення або прасторавай канфігурацыі вугляроднага шкілета, або палажэнні амінагрупы, а класіфікацыя амінакіслот вызначаецца на падставе асаблівасцяў будынка і ўласцівасцяў вуглевадароднай радыкала. Ён можа мець форму неразветвленной або разгалінаванай ланцуга, а таксама ўтрымліваць цыклічныя структуры.

Аптычная актыўнасць аминокарбоновых кіслот

Усе мономеры поліпептыд, а іх 20 відаў, прадстаўленых у арганізмах раслін, жывёл і чалавека, ставяцца да L-амінакіслотам. Большасць з іх утрымоўваюць асіметрычны атам карбону, заварочваў пры кручэнні палярызаванае пучок святла налева. Два мономера: ізалейцын і трэаніну - маюць два такіх атама вугляроду, а аминоуксусная кіслата (гліцын) - ніводнага. Класіфікацыя амінакіслот па аптычнай актыўнасці шырока ўжываецца ў біяхіміі і малекулярнай біялогіі пры вывучэнні працэсу трансляцыі ў біясінтэзе бялку. Цікава, што D-формы амінакіслот ніколі не ўваходзяць у склад полипептидных ланцугоў бялкоў, затое прысутнічаюць у бактэрыяльных абалонках і ў прадуктах метабалізму грыбоў-актиномицетов, гэта значыць, па сутнасці, іх выяўляюць у прыродных антыбіётыкаў, напрыклад у грамицидине. У біяхіміі шырока вядомыя рэчывы з D-формай прасторавага будовы, як цитруллин, гомосерин, орнитин, якія граюць важную ролю ў рэакцыях клеткавага метабалізму.

Што такое цвиттер-іёны?

Яшчэ раз нагадаем, што мономеры бялкоў маюць у сваім складзе функцыянальныя групы амінаў і карбонавых кіслот. Часціцы -NH ₂ і СООН ўзаемадзейнічаюць паміж сабой унутры малекулы, што прыводзіць да з'яўлення ўнутранай солі, званай біпалярных іёнам (цвиттер-іёнам). Такое ўнутранае будова амінакіслот тлумачыць іх высокую здольнасць да ўзаемадзеяння з палярнымі растваральнікамі, напрыклад з вадой. Прысутнасць ж у растворах зараджаных часціц абумоўлівае іх электраправоднасць.

Што ўяўляюць сабой α-амінакіслоты

Калі амінакіс група размешчана ў малекуле пры першым атаме карбону, лічачы ад месца знаходжання карбоксила, такую амінакіслату адносяць да класа α-амінакіслот. Яны займаюць вядучае месца ў класіфікацыі, таму што менавіта з гэтых мономеров і пабудаваны ўсе біялагічна актыўныя бялковыя малекулы, напрыклад такія, як ферменты, гемаглабін, актыній, калаген і т. Д. Будынак амінакіслот гэтага класа можна разгледзець на прыкладзе гліцыну, таго самага, які шырока ўжываюць у неўралагічнай практыцы, як заспакойлівы прэпарат пры лячэнні лёгкіх формаў дэпрэсіі і неўрастэніі.

Міжнароднае назву гэтай амінакіслоты - α-аминоуксусная, яна мае аптычную L-форму і з'яўляецца протеиногенной, то ёсць ўдзельнічае ў працэсе трансляцыі і ўваходзіць у склад бялковых макрамалекул.

Ролю бялкоў і іх мономеров ў абмене рэчываў

Немагчыма сабе ўявіць нармальную жыццядзейнасць арганізма млекакормячых, у тым ліку і чалавека, без гармонаў, якія складаюцца з бялковых малекул. Хімічны будынак амінакіслот, якія ўваходзяць у іх склад, пацвярджае іх прыналежнасць да α-формаў. Напрыклад, трійодтіроніна і тыраксін выпрацоўваюцца шчытападобнай залозай. Яны рэгулююць абмен рэчываў і сінтэзуюцца ў яе клетках з α-амінакіслоты тыразіну. У простых і складаных вавёрках знаходзяцца як 20 асноўных мономеров, так і іх вытворныя. У протромбіна, які рэгулюе згусальнасць крыві, прысутнічае карбоксиглутаминовая кіслата, у міязін (цягліцавым пратэіне) выяўляецца метиллизин, у фермент пероксидазе - селеноцистеин.

Харчовая каштоўнасць бялкоў і іх мономеров

Разглядаючы будынак амінакіслот і іх класіфікацыю, спынімся на градацыі, заснаванай на здольнасці або немагчымасці бялковых мономеров сінтэзавацца ў клетках. Аланін, пролин, тыразін і іншыя злучэнні ўтвараюцца ў рэакцыях пластычнага абмену, а трыптафан і яшчэ сем іншых амінакіслот павінны патрапіць у наш арганізм толькі з прадуктамі харчавання.

Адным з паказчыкаў правільнага і збалансаванага харчавання з'яўляецца ўзровень спажывання чалавекам бялковай ежы. Ён павінен складаць не меней за чвэрць ад усёй колькасці ежы, якая паступіла ў арганізм за суткі. Асабліва важна, каб пратэіны ўтрымлівалі ў сваім складзе валін, ізалейцын і іншыя незаменныя амінакіслоты. У гэтым выпадку вавёркі будуць называцца паўнавартаснымі. Яны паступаюць у арганізм чалавека з расліннай ежы або прадуктаў, якія змяшчаюць грыбы.

Самі ж незаменныя мономеры бялкоў не могуць сінтэзавацца ў клетках млекакормячых. Калі разглядаць будову малекул амінакіслот, якія з'яўляюцца незаменнымі, можна пераканацца, што яны належаць да розных класаў. Так, валін і лейцын ставяцца да аліфаціческіе шэрагу, трыптафан - да араматычныя амінакіслотам, а трэаніну - да гидроксиаминокислотам.