Материал: Каминская Л.А.. Биоорганическая химия. Справочник-Словарь основных терминов и понятий
R- CH(NH2)-COOH
|
|
COOH |
|
||
H2N |
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
||
альфа-Аминокислоты - кристаллические вещества, |
многие хорошо растворимы |
||||
в воде, некоторые сладкие на вкус, |
взаимодействует с кислотами и щелочами, |
||||
образует с ними соли. Амфотерные соединения, в кристаллах существуют в виде биполярного иона. В составе белков встречается чуть более 20 различных аминокислот, которые имеют одинаковую пространственную конфигурацию и
отличаются строением радикала. |
-Аминокислоты классифицируют по нескольким |
|
признакам. |
|
|
1) Биологическому, в отношенииобмена |
веществ в организме человека |
|
различают два вида аминокислот:заменимые,незаменимые.
Заменимые (синтезируются в клетках взрослого человека): аланин, аргинин, аспарагиновая кислота , аспарагин, глицин , гистидин, глутаминовая кислота, глутамин, окси (гидрокси)пролин, пролин , серин,тирозин, цистеин.
Незаменимые (не синтезируются в клетках человека, должны поступать с продуктами питания): валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Для детей дополнительно незаменимыми являются аргинин гистидин.
2) Химическому, который связан со строением составом радикала
3) Физико-химическому , в основу которого положены кислотно -основные свойства:различают нейтральные,кислые,основные аминокислоты.
В кислой среде аминокислоты заряжены положительно - катионы , в щелочной среде - заряжены отрицательно, анионы. Изоэлектрическая точка аминокислоты зависит от строения радикала.
Ионизация в |
растворе |
нейтральных |
моноаминомонокарбоновых |
|||||
аминокислот (глицин, аланин, валин, лейцин, |
изолейцин, фенилаланин, |
тирозин, |
||||||
серин, треонин, метионин |
, пролин, |
гидроксипролин, |
триптофан, |
глутамин, |
||||
аспарагин) сопровождается образованием цвиттер-иона: |
|
|
||||||
R – CH – COOH |
|
<—> |
R – CH – COO – |
|
|
|
||
| |
|
|
|
| |
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
+ NH3 |
ион |
|
|
|
|
|
биполярный |
|
|
|
|||
16
Ионизация в растворе кислых дикарбоновых аминокислот (аспарагиновая, глутаминовая)приводит к образованию аниона с зарядом (-1):
НООС– ( СН2)n – СН – СОО – |
|
– ООС– ( СН2)n – СН-СОО – +Н + |
|
| |
————> |
| |
|
|
+NH3 |
<———— |
+NH3 |
кристалл |
|
+ Н + |
раствор |
биполярный ион |
|
анион |
|
Ионизация в растворе основных диаминомонокарбоновых аминокислот (лизин, |
|||
аргинин,орнитиновая |
)сопровождается образованием катиона с зарядом (+1): |
||
+ NH3– (СН) n – СН–СОО– |
+ НОН |
+ NH3– (СН) n – СН– СОО– +ОН – |
|
———> |
|||
|
| |
<——— |
| |
|
NH 2 |
+ ОН – |
+ NH 3 |
кристалл |
|
|
раствор |
биполярный ион |
|
катион |
|
Благодаря амфотерным свойствам водные растворы аминокислот обладают буферным действием. При добавлении кислоты или щелочи аминокислоты
приобретают тот или иной заряд: если |
рН раствора больше, чем рI, преобладают |
||||||
анионы кислоты,если меньше, чем |
рI,то преобладают катионы кислоты. |
|
|||||
Химические |
свойства |
аминокислот |
обусловлены |
наличием |
двух |
||
функциональных групп. Карбоксильная группа: |
образование солей с металлами, |
||||||
основными оксидами, |
основаниям, |
реакция |
этерификации. |
Аминогруппа: |
|||
образование солей с кислотами, |
ацилирование, |
алкилирование. |
Присутствие двух |
||||
функциональных групп позволяет аминокислотам вступать в реакцию поликонденсации,которая сопровождается образованием пептидов.
Вбиохимических процессах важнейшими реакциями являются:
декарбоксилирование |
(синтез |
биогенных |
аминов), |
трансаминирование |
(переаминирование), окислительное дезаминирование,синтез пептидов и белков. |
||||
Кроме участия |
в биосинтезе белков, |
аминокислоты |
выполняют множество |
|
других самостоятельных функций. |
|
|
|
|
1.участвуют в биосинтезе нейромедиаторов и гормонов:
-из аминокислоты серина образуется медиатор парасимпатической нервной системы ацетилхолин
- из |
фенилаланина или тирозинаобразуется |
медиатор симпатической нервной |
системы |
норадреналин и гормоны адреналин , тироксин. |
|
- из |
глутаминовой кислоты синтезируется гамма-аминомасляная кислота |
|
(ГАМК). |
|
|
17
2.аминокислоты глицин, глутаминовая обладают нейромедиаторными функциями
3.аспарагиновая кислота необходима в синтезе азотистых оснований
нуклеиновых кислот (аденина,гуанина, урацила, тимина ,цитозина)
4.глутаминовая и аспарагиновая кислоты участвуют в обезвреживании аммиака
5.аминокислота метионин передает свою активную метильную группу для образования тимина, холина ,адреналина.
6.в условиях углеводного голодания из аминокислот в организме человека синтезируется глюкоза.
Многие природные аминокислоты нашли применение как лекарственные препараты.(см. лекарственные препараты аминокислоты) (см. в Приложении структурные формулы аминокислот итаблицу )
4-Аминобутановая кислота. (см. γ -Аминомасляная кислота)
Амилоза. Линейная, неразветвленная фракция крахмала, содержит гликозидные связи а-1,4см(. Крахмал)
Амилопектин. Фракция |
крахмала. Имеет разветвленное строение: в основной |
|||
цепи связи а-1,4,в |
местах ветвления связиа -1,6.см(. |
Крахмал) |
||
Аминокислоты - лекарственные препараты (препараты метаболической |
||||
терапии). |
|
|
|
|
Глицин (Glycinum)белый- |
кристаллический порошок, хорошо растворим в |
|||
воде. Заменимая аминокислота. Распространена в организме: |
входит в состав белков |
|||
соединительной |
ткани коллагена (содержание до |
33%от |
общего количества |
|
аминокислот), необходима для синтеза гема ( гемоглобин, миоглобин, цитохромы), пуринового цикла аденина и гуанина, креатина и креатинфосфата, желчной кислоты гликохолевой, участвует в детоксикации ксенобиотиков. Обнаружено нейромедиаторное действие в тканях центральной нервной системы. Применяют под язык (сублингвально) или трансбукально (прищечно) по назначению врача для повышения умственной деятельности, при нарушении состояния нервной системы( депрессии,возбуждение).
Глутаминовая кислота (Асidum glutaminicum) - белый кристаллический порошок кислого вкуса, плохо растворим в холодной, хорошо в горячей воде. Водные растворы (рН=3,3-3,6) стерилизуют при 100 0С в течение 30 мин. Глутаминовая кислота участвует во многих важнейших метаболических процессах: включается в аэробный энергетический обмен( цикл Кребса), главный источник аминогруппы в синтезе заменимых аминокислот, участвует в синтезе пуриновых азотистых оснований (аденин, гуанин), из нее образуется нейромедиатор торможения гаммааминомасляная кислота и заменимые аминокислоты орнитин, аргинин, пролин.
18
В различных клинических ситуациях -по назначению врача, применяют |
внутрь, |
реже внутривенно. Используют магниевую,кальциевую натриевую соли. |
|
Метионин (Мethioninum) – белый кристаллический порошок с характерным замахом меркаптосоединений, сладковатый на вкус, плохо растворим в воде. Незаменимая для организма аминокислота. Источник активных метильных групп , которые необходимы для синтеза азотистого основания тимина из урацила, гормона и нейромедиатора адреналина, макроэргического соединения мышц креатинфосфата,
спирта холина (ацетилхолин, фосфатид лецитин). Активирует |
действие витамина |
В12, фолиевой кислоты, процессы детоксикации ксенобиотиков. Источник атома серы в синтезе всех серусодержащих соединений организма: минокислоты цистеина, таурина, сульфогрупп в составе гепарина и хондроитинсульфата. По назначению врача принимают внутрь 3-4 раза в день при заболеваниях печени, атеросклерозе, алкогольной болезни. Используют в лабораторной диагностике для оценки функции печени.
Триптофан - белыйкристаллический порошок, плохо растворим в воде. В организме превращается в биогенные амины серотонин( кишечник, головной мозг) и меланотонин (головной мозг), из триптофана в небольших количествах в
печени образуется никотинамид–витамин |
РР. Назначают в редких |
случаях |
||
генетических дефектов синтеза никотиновой кислоты в организме. |
|
|||
Цистеин (Cysteinum) – 2-амино-3-меркаптопропановая кислота. Белый |
||||
кристаллический порошок, легко растворим в воде. Цистеин |
участвует во многих |
|||
метаболических процессах в организме, |
НS –группы участвуют в стабилизации |
|||
третичной структуры белка, |
образованиисульфогруппы |
- OSO3H , |
которая |
|
присутствует в полисахаридах (например, антикоагулянте крови гепарине).
Необходим |
для обмена веществ в хрусталике глаза, недостаток цистеина |
|||
способствует развитию |
катаракты. Применяют в |
виде2%водного |
раствора для |
|
электрофореза, глазных |
ванночек, приготовления |
глазных капель . |
Выпускают |
|
порошок |
во флаконах |
из темного стекла, плотно закрытых, пробки заливают |
||
парафином. Растворы |
готовят непосредственно |
перед применением. Хранят |
||
в темном,защищенном от света месте. |
|
|
||
Аминокислоты природные R–CH(NH2)–COOH. Встречаются в животных и растительных организмах. С биологической точки зрения разделяют на двегруппы :
1) входят |
состав белков и 2)не |
входят |
в состав |
белков. Только а- аминокислоты |
||||||||
образуют |
белки, |
их |
число около 20, |
|
отличаются |
строением радикала. |
Иные |
|||||
разнообразные |
биологические |
функции |
выполняют |
аминокислоты , |
имеющие |
|||||||
различное |
взаимное |
расположение амино |
- и карбоксильной |
группы: |
гамма - |
|||||||
аминомасляная кислота (4-аминобутановая кислота) - нейромедиатор, |
β |
–аланин |
||||||||||
(3-аминопропановая |
кислота) |
входит |
в |
состав |
коэнзима |
А, |
орнитин |
|||||
(2,5-диаминопентановая кислота) нужна для синтеза мочевины при обезвреживании аммиака. ( см.альфа - Аминокислоты)
19
γ - Аминомасляная (ГАМК, |
4-Аминобутановая |
кислота). Кристаллы , |
Т плавл203 0С (разлагается), хорошо |
растворима в воде, |
не растворима в спирте, |
бензоле. Образует внутреннюю соль. Из всех изомеров по положению аминогруппы
имеет самые |
низкие кислотные и высокие основные свойства. |
Образует соли с |
|||
кислотами, основаниями. Легко отщепляет воду и превращается |
в |
циклический |
|||
бутиролактам |
(а - пирролидон). |
В организме человека |
получается при |
||
декарбоксилировании глутаминовой кислоты. |
|
|
|||
|
фермент гл утаматдекарбоксилаза (витамин В6) |
|
|
||
НООС-СН2 -СН2 -СН-СООН |
———> НООС-СН2 -СН2 -СН2 -NH2 |
+ CO2 |
|||
|
| |
|
γ -аминомасляная кислота( |
ГАМК) |
|
NH2
глутаминовая кислота
Медиатор торможения ц. н. с., применяется как лекарственный препарат (аминалон, гаммалон ). У экспериментальных животных недостаток витамина В6 сопровождается дефицитом нейромедиаторов, проявляется возникновением судорог, напоминающих эпилепсию.
Аминосахара (гликозамины). Производные сахаров, содержащие аминогруппу вместо одной из гидроксильных групп. В природе распространены 2-дезокси-2- аминоальдозы. Аминогруппа заменяет гидроксильную группу во 2 положении молекулы моносахарида. Конфигурация хирального центра сохраняется. Обычно называют по исходной альдогексозе: D глюкозамин- (d d l d),
D –галактозамин(d l l d), D- маннозамин (d d l l). В организме человекаявляются структурными компонентами гликозаминогликанов (устаревшее название мукополисахариды), обнаружены в бактериях, грибах. Присутствие аминогруппы придает основные свойства.
Амфифильность. Сочетание в одном соединении гидрофильных и гидрофобных
участков (представители:фосфолипиды, |
желчные кислоты). |
Амфотерность, амфотерные биоорганические соединения (греч-аmрhŏterоs -
и тот, и другой). Способность химических соединений проявлять кислотные и основные свойства в зависимости от природы другого компонента, участвующего в кислотно-основном взаимодействии. Большинство биоорганических соединений можно рассматривать с точки зрения амфотерных свойств. Наиболее типично они выражены у аминокислот, белков, но также присущи спиртам, аминам, тиолам. У спиртов преобладают кислотные над основными, а у аминов - основные над кислотными. Донорные заместители увеличивают основные свойства и уменьшают кислотные. Акцепторные заместители уменьшают основные и увеличивают кислотные. Следует помнить : под влиянием любого заместителя кислотные и
основные свойства одного вещества изменяются всегда в |
противоположных |
направлениях. (см.а -Аминокислоты, Кислотность ,Основность) .
20