התפקיד הביולוגי של חומצות אמינו ויישומן

מהו התפקיד הביולוגי של חומצות אמינו? בואו ננסה למצוא את התשובה לשאלה זו. אנו חושפים את המוזרויות של המבנה של המעמד הזה של חומרים אורגניים, התכונות הכימיות שלהם, את תחומי היישום העיקריים.

רקע היסטורי

חומצת האמינו הפתוחה הראשונה הייתה גליצין. זה היה מסונתז בשנת 1820 על ידי חומצה הידרוליזה של ג'לטין. לפענח את הרכב חומצת האמינו של מולקולות חלבון היה אפשרי רק באמצע המאה הקודמת, זה היה אז חשף את חומצת האמינו - threonine.

פונקציות עיקריות

כרגע יש מידע על 300 חומצות אמינו, ביצוע פונקציות שונות בגוף.

מהו התפקיד הביולוגי העיקרי של חומצות אמינו? עשרים מהם נחשבים סטנדרטיים (proteinogenic), כי הם חלק של מולקולות חלבון הראשי.

תרכובות אלה הן חלק מחלבונים מסוימים. Oxiprilin הוא הבסיס של קולגן, אלסטין נוצר על ידי desmosin.

הם יכולים להיות חומרים ביניים בתהליכים מטבוליים. פונקציה זו מבוצעת על ידי citrulline, ornithine.

הפונקציה הביולוגית של חומצות אמינו מורכבת גם בסינתזה של נוקליאוטידים, פוליאמידים. שרשרת הפחמן של תרכובות אלה משמשת ליצירת חומרים אורגניים אחרים:

• גלוקוז מסונתז מחומצות אמינו גלוקוגניות;
• ליפידים נוצרים על ידי תרכובות קטוגניות.

התפקיד הביולוגי של חומצות אמינו הואהאפשרות להשתמש בהם כדי להגדיר קבוצות תפקודיות. ציסטאין משמש כאשר קבוצה גופרית מזוהה. Aspartate משמש בזיהוי של קבוצת אמינו.

תכונות המינוח

איך נכון שם חומצות אמינו? המבנה, הסיווג, התפקוד הביולוגי של תרכובות אלו נחשבים אפילו במסגרת תכנית הלימודים.

חומצות אמינו הן נגזרות של חומצות קרבוקסיליות, שבהן אטום מימן אחד מוחלף על ידי קבוצת אמינו.

בהתאם למיקום של פונקציונלי זהקבוצות, אחד המתחם עשוי להיות איזומרים שונים. כימאים משתמשים בבת אחת בשלושה מינוחים שונים: רציונליים, טריוויאליים, שיטתיים.

שמות טריוויאלי של תרכובות אלה קשוריםהמקור שממנו הוקצו. סרין כלול במשי פיברואין, גלוטמין נמצא בגלוטן של צמחי דגנים. Cystine נמצא באבנים של שלפוחית ​​השתן.

השם הרציונלי קשור לנגזרתחומצה carboxylic, ייעודו מקוצר משמש כדי להצביע על רצף של חומצות אמינו במולקולה חלבון. בביוכימיה משתמשים בשמות הקצרים והטריוויאליים של המרכיבים הללו.

סיווג של חומצות אמינו

על מנת להבין את התפקיד הביולוגי של חומצות אמינו ואת השימוש בהם, תן לנו להתעמק בפירוט רב יותר על סוגי סיווג של תרכובות אורגניות אלה.

נכון לעכשיו, מספר סוגים של סיווג משמשים:

• על ידי רדיקלי;
• לפי מידת הקוטביות שלו;
• על וריאציה של סינתזה בגוף.

לפי המבנה של הרדיקלי בכימיה אורגנית סוגים שונים של חומצות אמינו מבודדים.

תרכובות aliphatic יכול להכיל carboxyl אחד וקבוצת אמינו, ובמקרה זה הם תרכובות monoaminocarbon.

בנוכחות שני COOH וקבוצת אמינו אחת, החומרים נקראים חומרים monoamino dicarboxylic.

כמו כן, diaminomonocarboxylic ו diaminodicarboxylic צורות של חומצות אמינו מבודדים.

מינים מחזוריים שונים זה מזה לא רק במספר המחזורים, אלא גם בהרכבם האיכותי.

לדברי לנין, חומצות אמינו מחולקות לארבע קבוצות על פי התכונות של האינטראקציה של רדיקלים פחמימנים עם מים:

• הידרופובי;
• הידרופיליות;
• טעונה שלילית;
• חיובי טעון.

בהתאם ליכולת של חומצות אמינו לסנתז בגוף האדם, הכרחי (לבוא עם מזון), כמו גם מינים להחלפה.

ניסויים מדעיים רבים הוכיחו את התפקיד הביולוגי של חומצות אמינו אלפא.

תכונות פיסיקליות

מהם המאפיינים של חומצות אמינו? המינוח, המאפיינים, התפקיד הביולוגי של תרכובות אלה מוצע לבוגרי בתי ספר על בחינת המדינה אחידה בכימיה. אלה חומצות אורגניות מסיסים מאוד במים, יש נקודת התכה גבוהה.

הפעילות האופטית שלהם מוסברת על ידי נוכחות של מולקולות של אטום פחמן אסימטרי (למעט גליצין לבד). זו הסיבה L ו- D- stereoisomers של חומצות אמינו התגלו.

L- סדרת איזומרים נמצאים חלבונים מן החי. הערך של מדד המימן עבור תרכובות אלה הוא בטווח של 5.5-7.

תכונות כימיות

תן לנו לשקול את חומצות האמינו בפירוט רב יותר. המבנה, התכונות הכימיות, התפקיד הביולוגי של חומרים אורגניים אלה חייבים להיות ידועים.

הספציפיות של התכונות הכימיות של חומצות אמינו טמונה בדואליות שלהם. הסיבה של amphotericity היא נוכחות של שתי קבוצות תפקודית אלה חומצות אורגניות.

נוכחות של קבוצת carboxyl COOH הוא הקנהתרכובות אלו הן חומציות. הם בקלות אינטראקציה עם מתכות פעיל, תחמוצות בסיסיות, אלקליות. כמו כן, חומציות המאפיינים של תרכובות אורגניות אלה באה לידי ביטוי בתגובת האסטריפיקציה (עם אסטרים של אסטרים).

חומצות אמינו יכולות גם הן להיכנס לכימיקלאינטראקציה עם מלחים שנוצרו על ידי חומצות מינרליות חלשות. כדוגמה של תגובה כזו, ניתן לשקול את האינטראקציה של חומצות אמינו עם bicarbonates ו פחמתי.

המאפיינים העיקריים של מחלקה זו הם היכולת של חומצות אמינו להגיב עם חומצות אחרות על קבוצת האמינו. במקרה זה, מלחים נוצרים.

התפקיד הביולוגי של decarboxylation של חומצות אמינו הוא כי מדיום ניטרלי נוצר, וזה בטוח לחלוטין עבור אורגניזם חי.

התגובה ניהידרין מאפשר לזהותתמיסת חומצות אמינו. המהות של התגובה היא כי פתרון חסר צבע של ניהידרין אינטראקציה עם חומצת אמינו יהיה לעבות בצורה של dimer דרך אטום חנקן אשר מפוצלת מן הקבוצה האמינית של החומצה המקביל.

פיגמנט וכתוצאה מכך יש גוון אדום philielite, בנוסף, decarboxylation של חומצות אמינו תוצאות היווצרות של אלדהיד מסוים חד תחמוצת הפחמן (4).

זוהי התגובה ניהידרין המשמשביולוגים בניתוח המבנה העיקרי של מולקולות חלבון. על ידי עוצמת הצבע, ניתן לזהות את התוכן הכמותי של חומצות אמינו בפתרון הראשוני, ולכן, ניתוח כזה מתאים בעת קביעת ריכוז של חומצות אמינו.

תגובות ספציפיות

בחומצות אמינו, בנוסף לקרבוקסיל וקבוצות אמינו, קיימות קבוצות תפקודיות נוספות. על נחישותם במעבדות המחקר עורכים תגובות איכותיות.

ארגינין יכול להיות מזוהה בתערובת על ידי ביצוע תגובה Sakaguchi איכותי (על קבוצת guanidine). ציסטאין ניתן לקבוע בשיטת Fole, שהיא ספציפית עבור קבוצת SH.

תגובה ניטרציה (תגובה xantoprotein)מאפשר לאשר את נוכחותה של חומצת אמינו ארומטית בתערובת. התגובה מילון נועד לזהות את הקבוצה hydroxyl טבעת ארומטי של טירוזין.

תכונות של מליטה פפטיד

מהם המאפיינים של חומצות אמינו המכילות גופרית? התפקיד הביולוגי שלהם קשור להיווצרות מולקולות של פפטידים. באינטראקציה בין חומצת אמינו מרובה מולקולה היא התפצלה מולקולות מי שאריות חומצת אמינו באמצעות אג"ח פפטיד (אמיד) ליצירת פפטידים.

מספר שאריות חומצות אמינו יוצרותפוליפפטיד, משתנה באופן משמעותי. אלה פפטידים המכילים לא יותר מ -10 שאריות חומצות אמינו נקראים אוליגופפטידים. שם המתחם שנוצר מסומן לעתים קרובות על ידי מספר שאריות חומצות אמינו.

אם החומר מכיל יותר מעשרהחומצות אמינו, התרכובות נקראות פוליפפטידים. עבור תרכובות אלה המכילות יותר מ -50 שאריות חומצות אמינו, תוצר של הסינתזה שלהם נקרא חלבון.

אז, את ההורמון גלוקגון, המכיל 29חומצות אמינו, ביולוגים קוראים הורמון. שאריות חומצות אמינו נחשבות למונומרים של החומצות האורגניות הראשונות שמהן נוצרים תרכובות החלבון.

זה שאריות חומצת אמינו שנכתב משמאל יש קבוצת אמינו, נקרא מסוף N, שבר עם קבוצה carboxyl נחשב C- מסוף, נהוג לכתוב את זה בצד ימין.

כאשר מתן שמות פוליפפטיד וכתוצאה מכךהשתמש בשמות המקוצרים של חומצות האמינו שמהן היא נוצרת. לדוגמה, אם גליצין, serine, אלאנין היו מעורבים באינטראקציה, tripeptide וכתוצאה מכך יהיה לקרוא כמו glycilserilalanine.

חשיבותם של כמה חומצות אמינו

גליצין (חומצה אמינוכטית) הוא תורם של שברי פחמן, אשר נחוצים להיווצרות של המוגלובין, pyrrole, כולין, נוקלאוטידים, כמו גם עבור סינתזה של קריאטין.

סרין נמצא במרכזי האנזים הפעילים. חומצת אמינו זו נדרשת לסינתזה של phosphoprotein (קזאין של חלב טבעי).

חומצה Glucogenic יש צורך ליצורמשני, שלישוני של מולקולת חלבון. במתחם זה יש את הקבוצה הפונקציונלית הפעילה ביותר, ולכן החומר נכנס בקלות לתהליכי החמצון, מחייב מתכות כבדות בצורה של תרכובות מסיסות. היא מבצעת את תפקידה של התורם של קבוצת סולפט, אשר ביקוש סינתזה של חומרים המכילים גופרית.

מסקנה

חומצות אמינו הן אמפוטריות אורגניותתרכובות בעלות משמעות ביולוגית חשובה. זה שאריות חומצות אמינו בסינתזה כי טופס רצף כי הוא המבנה העיקרי של מולקולת חלבון. תלוי איך בדיוק את שברי חומצת אמינו בנויים, חלבון ספציפי לכל אורגניזם חי מסונתז.