Материал: Учебное пособие по химии для студентов i курса факультета всо оренбург, 2016 удк 54(075. 8) Ббк 24я73 у 91

6. Аминокислоты подвергаются окислению до конечных продуктов (аммиак, мочевина, углекислый газ)

7. Безазотистый остаток аминокислоты может использоваться на биоамид глюкозы, липидов, кетоновых тел

Азот аминокислот выводится из организма в виде мочевины и солей аммония.

Классификация аминокислот

I.химическая

1.алифатические кислоты

- моноаминомонокарбоновые (оксикислоты, серосодержащие аминокислоты)

- диаминомонокарбоновые

- моноаминодикарбоновые

2.иминокислоты

3.ароматические кислоты

- гомоциклические

- гетероциклические

II.По физическим свойствам

- аминокислоты с неполярными (гидрофобными) радикалами: аланин, валин, лейцин, изолейцин, метионин, фенилаланин, триптофан

-аминокислоты с полярными (гидрофильными) радикалами: диаминодикарбоновые, моноаминодикарбоновые кислоты, оксикислоты и серодержащие аминокислоты

III.По биологическим свойствам

- незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, метионин, фенилаланин, трипрофан, лизин, треонин; поступают только с белковой пищей (80-120 г/с)

- частично заменимые: гистидин, аргинин; синтезируются очень медленно.

- заменимые: аланин, аспарагиновая, глутаминовая кислоты, пролин, глицин, серин; синтезируются в необходимом количестве в организме.

Химические свойства

Кислотно-основные свойства обусловлены наличием СOOH и NH₂ группы в аминокислоте.



В водных растворах в кристаллическом состоянии аминокислоты существуют как биполярные ионы (амфионы)
Строение аминокислот

0

R – CH – COOH ^H₂^O R – CH – COO^-

NH₂ NH₃⁺

диполярный ион, ph = 7,0

H⁺ -Н₂О, ph = 11

R – CH – COOH + R – CH – COO^- -

NH₃⁺ NH₂

катион анион


Исходя из этого, выводятся понятия о ИЭС и ИЭТ

ИЭТ – такое значение pН, при котором суммарный заряд аминокислоты равна нулю, не перемещается ни к аноду, ни к катоду.

ИЭС – это такое состояние, при котором аминокислоты находятся в ИЭТ и не имеет заряда, т.е. аминокислота электронейтральна.

Выделяют:

1.нейтральные аминокислоты, ИЭТ=5,5 – 6,3

2.кислые аминокислоты (аспарагиновая, глутаминовая), ИЭТ pН=3,0

3.основные аминокислоты (лизин, аргинин), ИЭТ ph=10,0

Все аминокислоты в организме находятся в ионной форме.



Химические реакции с аминокислотами

1. Образование эфиров



2.Образование галогенангидридов


Cl

R – CH – COOH + SOCl₂ R – CH – C = O

NH – C – CH₃ + POCl₃ NH

O C=O

N-ацетил АК CH₃

(α-NH₂ – группа защищена)





3.Образование N-ацильных производных


R – CH – COOH + R – COCl -HCl R – CH – COOH

NH₂ CH₃ – C=O NH

Cl C=O

хлорацетат R (СН₃)




4.Образование оснований Шиффа


H

R – CH – COOH + O=C – CH₃ R – CH –COOH R – CH – COOH

NH₂ уксусный NH - HOH N=CH-CH₃

альдегид


5


.Образование амидов

Процесс амидирования имеет большое значение в организме. Особенно он интенсивно протекает в клетках центральной нервной системы и сердце. В ходе этого процесса происходит местное временное обезвреживание аммиака, при этом образуются транспортные формы аммиака в виде ГЛН (глутамина), АЛН ( аспарагина), которые переносят аммиак в печень на обезвреживание в виде мочевины и в почки на образование солей аммония (аммонегенез).

6. Качественные реакции на аминокислоты

а) нингидриновая (на α-аминокислоты)



б) образование хелатного комплекса



в) ксантопротеиновая реакция



г) реакция Фоля на серосодержащие аминокислоты (цистеин)



д) на аргинин – реакция Сакагучи



е) на тирозин – реакция Милона



ж) на триптофан – реакция Эрлиха, Адамкевича



Биологически важные химические реакции (in vivo)

Биологические реакции аминокислот в организме идут с участием катализаторов ферментов.

Выделяют следующие общие пути катаболизма аминокислот:

1.по α-NH₂ группе:

- дезаминирование

- трансаминирование

- трансдезаминирование

2.по α-СООН группе:

- декарбоксилирование образование биогенных аминов

3.по углеродному скелету

- использование на биосинтез глюкозы ( гликогенные АМК)

- использование на биосинтез кетоновых тел, липидов ( кетоновые АМК)

- окисление до конечных продуктов и извлечение энергии 10%

4.специфические метаболические превращения аминокислот: трансметилирования, реакции альдольной конденсации, элиминирования, окисления тиольных групп.

Трансаминирование – межмолекулярный ферментативный перенос α-NH₂ группы c аминокислоты-донора на α-кетокислоту-акцептора с образованием новой аминокислоты и новой кетокислоты. Этот процесс катализируют ферменты II трансфераз подкласса аминотрансфераз.

Этому процессу подвергаются все аминокислоты, кроме лизина, треонина, пролина, о-пролина. Реакция протекает как в митохондриях, так и в цитозоле. Наиболее активны следующие ферменты: АСТ (аспартатаминотрансфераза), АЛТ (аланинаминотранфераза); доноры это аспарагиновая кислота, аланин; акцепторы – три α-кетокислоты – ЩУК (щавелевоуксуснвя кислота), ПВК (пировиноградная кислота), α-КГ (кетоглутаровая кислота). В составе ферментов имеется временный акцептор α-NH₂ группы, это производное витамина В6 – кофактор ПАЛФ (пиридоксальфосфат). Непосредственно аминокислота с α-кетоглутаровой взаимодействовать не могут. Реакция идет с образованием оснований Шиффа с кофактором. Эти ферменты катализируют обратную реакцию ПАЛФ.

Схема реакции трансаминирования

Название строится от донора NH₂ группы. Данные ферменты работают по механизму пинг-понга – двойное замещение. По такому механизму работают и другие аминотрансферазы.


Биологическая роль

1. Аминокислоты теряют α-NH₂ группу; углеродный скелет может использоваться на анаболический и катаболический процессы

2. Идет перераспределение аминного азота в организме

3. Не выделяется токсический аммиак

4. Образуются незаменимые аминокислоты

5. Является начальным этапом катаболизма аминокислот

Дезаминирование – ферментативный процесс удаления α-NH₂ группы из аминокислоты, которая выделяется в виде аммиака и образования безазотистого остатка (α-кетокислоты). Дезаминированию подвергаются все аминокислоты, кроме лизина и пролина.

Выделяются следующие виды дезаминирования

а) окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты в митохондриях при pН=7,4

б) неокислительное (гидролитическое) дезаминирование серина и треонина

в) внутримолекулярное дезаминирование гистидина

г) восстановительное дезаминирование

Схема реакции окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты, протекает в митохондриях клеток при рН= 7,4 с участием фермента глутаматдегидрогеназы I. Оксидоредуктазы, 1.Дегидрогеназы

Схема реакции гидролитического дезаминирования



Схема реакции внутримолекулярного дезаминирования



Схема реакции восстановительного дезаминирования



Схема реакции восстановительного аминирования



В пероксисомах печени и почек под действием ферментов оксидаз и I класса оксидоредуктазы аминокислоты подвергаются окислительному дезаминированию при pН=10 с образованием перекиси водорода

Схема образования пероксикомплекса: