Biološka uloga aminokiselina i njihova primjena

Koja je biološka uloga aminokiselina? Pokušajmo zajedno pronaći odgovor na ovo pitanje. Otkrivamo osobitosti strukture ove klase organskih tvari, njihovih kemijskih svojstava, glavnih područja primjene.

Povijesna pozadina

Prva otvorena aminokiselina bila je glicin. Sazvana je 1820. godine kiselom hidrolizom želatine. Dešifriranje aminokiselinskog sastava proteinskih molekula bilo je moguće samo do sredine prošlog stoljeća, tada je otkrivena aminokiselina - treonin.

Glavne funkcije

Trenutno postoje informacije o 300 aminokiselina, koje obavljaju različite funkcije u tijelu.

Koja je glavna biološka uloga aminokiseline? dvadeset od njih se smatraju standardnim (proteinogenim), jer su dio glavnih molekula proteina.

Ovi spojevi su dio određenih proteina. Oksiprilin je osnova kolagena, elastin je formiran od desmosina.

Oni mogu biti međuproizvodi u metaboličkim procesima. Ova funkcija izvodi citrulin, ornitin.

biološki funkcija amino kiselina također se sastoji u sintezi nukleotida, poliamida. Lanac ugljika ovih spojeva koristi se za dobivanje drugih organskih tvari:

• glukoza se sintetizira iz glukogenih amino kiselina;
• lipidi su formirani od ketogenih spojeva.

Biološka uloga aminokiselina leži u mogućnosti njihova korištenja za određivanje funkcionalnih skupina. Cistein se koristi kada se detektira sulfatna skupina. Aspartat se koristi za detekciju amino skupine.

Značajke nomenklature

Kako točno imenovati aminokiseline? Struktura, klasifikacija i biološka uloga tih spojeva smatraju se čak i tijekom školskog programa.

Amino kiseline su derivati ​​karboksilnih kiselina, u kojima je jedan atom vodika zamijenjen amino skupinom.

Ovisno o lokaciji ove funkcionalne skupine, jedan spoj može imati nekoliko izomera. Kemisti koriste tri različita nomenklatura: racionalno, trivijalan, sustavan.

Trivijalna imena tih spojeva odnose se na izvor iz kojeg su izolirani. Serin je uključen u fibroin svilu, glutamin se nalazi u glutenu biljaka žitarica. Cistin je prisutan u kamenu mokraćnog mjehura.

Racionalno ime je povezano s derivatom karboksilne kiseline, a skraćena oznaka se koristi za označavanje sekvence aminokiselina u proteinskoj molekuli. U biokemiji se koriste skraćeni i trivijalni nazivi tih spojeva.

Klasifikacija aminokiselina

Da bismo razumjeli biološku ulogu aminokiselina i njihovu upotrebu, posavjetujmo se detaljnije o vrstama klasifikacije tih organskih spojeva.

Trenutno se koriste više vrsta klasifikacije:

• radikalom;
• po stupnju njegove polariteta;
• o varijanti sinteze u tijelu.

Prema strukturi radikala u organskoj kemiji se izdvajaju različite vrste aminokiselina.

Alifatični spojevi mogu sadržavati jednu karboksilnu i amino skupinu, u tom slučaju oni su monoaminokarbonni spojevi.

U prisutnosti dva COOH i jedne amino skupine, tvari se nazivaju monoamino dikarboksilne supstance.

Također, izolirani su diaminomonokarboksilni i diaminodikarboksilni oblici aminokiselina.

Cikličke vrste razlikuju se ne samo po broju ciklusa već i njihovom kvalitativnom sastavu.

Prema Lenjinu, aminokiseline su podijeljene u četiri skupine prema svojstvima interakcije ugljikovodičnog radikala s vodom:

• hidrofobna;
• hidrofilni;
• negativno naplaćeno;
• pozitivno naplaćeno.

Ovisno o sposobnosti aminokiselina da se sintetiziraju u ljudskom tijelu, neophodni su (dolaze s hranom), kao i izmjenjive vrste.

Brojni znanstveni pokusi pokazali su biološku ulogu alfa-aminokiselina.

Fizička svojstva

Koje su karakteristike aminokiselina? Nomenklatura, svojstva, biološka uloga ovih spojeva nudi se diplomanata škola na jedinstvenom državnom ispitivanju u kemiji. Ove organske kiseline su visoko topljive u vodi, imaju visoku točku topljenja.

Njihova optička aktivnost objašnjava se prisutnošću molekula asimetričnog ugljikovog atoma (osim samog glicina). Zato su otkriveni L- i D-stereoizomeri aminokiselina.

Izomeri L-serije nalaze se u životinjskim bjelančevinama. Vrijednost vodikovog indeksa za ove spojeve je u rasponu od 5,5-7.

Kemijska svojstva

Razmotrimo više aminokiselina. Struktura, kemijska mora biti poznata biološka uloga tih organskih tvari.

Specifičnost kemijskih svojstava aminokiselina leži u njihovoj dvojnosti. Uzrok amfoternosti je prisutnost dvije funkcionalne skupine u ovim organskim kiselinama.

Prisutnost karboksilne skupine COOH daje tih spojeva kiselinski karakter. Oni lako mogu stupiti u interakciju s aktivnim metalima, bazičnim oksidima, alkalijama. Također, kiselost svojstava ovih organskih spojeva očituje se u reakciji esterifikacije (sa esterima oblikuju estere).

Aminokiseline također mogu ući u kemijsku interakciju s solima nastalim slabim mineralnim kiselinama. Kao primjer takve reakcije, može se razmotriti interakcija aminokiselina s bikarbonatima i karbonatima.

Glavna svojstva ove klase su sposobnost aminokiselina da reagiraju s drugim kiselinama na amino skupini. U tom slučaju nastaju soli.

Biološka uloga dekarboksilacije aminokiselina je stvaranje neutralnog medija koji je apsolutno siguran za živi organizam.

Ninhidrinska reakcija omogućuje otkrivanje aminokiselina u otopini. Bit reakcije je da se bezbojna otopina ninhidrina koja reagira s aminokiselinom kondenzira u obliku dimera kroz dušikov atom koji se odvoji od amino skupine odgovarajuće kiseline.

Rezultirajući pigment ima crveno-filielitsku nijansu, osim toga, dekarboksilacija aminokiseline rezultira stvaranjem određenog aldehida i ugljičnog monoksida (4).

To je ninhidrinska reakcija koju biolozi koristili u analizi primarne strukture proteinskih molekula. Intenzitetom boje moguće je detektirati kvantitativni sadržaj aminokiselina u početnoj otopini, pa je takva analiza prikladna za određivanje koncentracije aminokiselina.

Specifične reakcije

U aminokiselinama, uz karboksilne i amino skupine, mogu biti prisutne dodatne funkcionalne skupine. Za njihovo odlučivanje u istraživačkim laboratorijima provode kvalitativne reakcije.

Arginin se može detektirati u smjesi izvršavanjem kvalitativne Sakaguchi reakcije (na gvanidinskoj skupini). Cistein se može odrediti metodom Fole, koja je specifična za SH skupinu.

Reakcija nitriranja (reakcija ksantoproteina) omogućava potvrdu prisutnosti aromatske aminokiseline u smjesi. Millonova reakcija je dizajnirana da identificira hidroksilnu skupinu u aromatskom prstenu tirozina.

Značajke vezanja peptida

Koje su karakteristike aminokiselina koje sadrže sumpor? Njihova biološka uloga povezana je s formiranjem peptidnih molekula. Kada nekoliko molekula aminokiselina međusobno djeluje, molekule vode cijepaju se, a aminokiselinski ostaci tvore peptide upotrebom peptidne (amidne) veze.

Broj aminokiselinskih ostataka koji formiraju polipeptid značajno varira. Ti peptidi koji sadrže najviše 10 aminokiselinskih ostataka nazivaju se oligopeptidi. Ime rezultirajućeg spoja često je indicirano brojem aminokiselinskih ostataka.

Ako tvar sadrži više od deset aminokiselinskih ostataka, spojevi se nazivaju polipeptidi. Za one spojeve koji sadrže više od pedeset aminokiselinskih ostataka, proizvod njihove sinteze zove se protein.

Dakle, hormon glukagona, koji sadrži 29 aminokiselina, zove se hormon. Ostaci aminokiselina smatraju se monomeri početnih organskih kiselina iz kojih nastaju proteinski spojevi.

Taj aminokiselinski ostatak koji je napisan lijevo ima amino skupinu, naziva se N-terminalni, fragment koji ima karboksilnu skupinu smatra C-terminalom, uobičajeno je napisati ga na desnoj strani.

Pri imenovanju dobivenog polipeptida koriste se skraćeni nazivi aminokiselina iz kojih se formira. Na primjer, ako su glicin, serin i alanin uključeni u interakciju, rezultirajući tripeptid bi se pročitao kao glicilsililalanin.

Važnost nekih aminokiselina

Glicin (aminooctena kiselina) je donator ugljikovih fragmenata koji su neophodni za stvaranje hemoglobina, pirola, kolina, nukleotida, kao i za sintezu kreatina.

Serin je prisutan u sastavu aktivnih centara enzima. Ova aminokiselina je potrebna za sintezu fosfoproteina (kazein prirodnog mlijeka).

Glukozna kiselina je potrebna za formiranje sekundarne, tercijarne strukture proteinske molekule. U ovom spoju postoji najaktivnije aktivna skupina, stoga tvar lako ulazi u redoksne procese, veže teške metale u obliku netopljivih spojeva. On obavlja funkciju donatora sulfatne skupine koja je potrebna za sintezu tvari koje sadrže sumpor.

zaključak

Amino kiseline su amfoterni organski spojevi koji imaju bitno biološko značenje. To su aminokiselinski ostaci u sintezi koji tvore sekvencu koja je primarna struktura proteinske molekule. Ovisno o tome kako se točno grade fragmenti amino kiselina, sintetizira se protein specifičan za svaki živi organizam.