الأحماض الأمينية عبارة عن مركبات غير متجانسة تحتوي بالضرورة على مجموعتين وظيفيتين: مجموعة أمينية - NH 2 ومجموعة كربوكسيل - COOH مرتبطة بجذر هيدروكربوني.يمكن كتابة الصيغة العامة لأبسط الأحماض الأمينية على النحو التالي:

نظرًا لأن الأحماض الأمينية تحتوي على مجموعتين وظيفيتين مختلفتين تؤثران على بعضهما البعض ، فإن التفاعلات المميزة تختلف عن التفاعلات المميزة للأحماض الكربوكسيلية والأمينات.

خصائص الأحماض الأمينية

تحدد المجموعة الأمينية - NH 2 الخصائص الأساسية للأحماض الأمينية ، حيث إنها قادرة على ربط كاتيون الهيدروجين بنفسها بواسطة آلية المتبرع المتلقي بسبب وجود زوج إلكترون حر في ذرة النيتروجين.

تحدد مجموعة -COOH (مجموعة الكربوكسيل) الخصائص الحمضية لهذه المركبات. لذلك ، فإن الأحماض الأمينية هي مركبات عضوية مذبذبة. تتفاعل مع القلويات كأحماض:

مع الأحماض القوية - مثل قواعد الأمين:

بالإضافة إلى ذلك ، تتفاعل المجموعة الأمينية في الحمض الأميني مع مجموعة الكربوكسيل المكونة لها ، وتشكل ملحًا داخليًا:

يعتمد تأين جزيئات الأحماض الأمينية على الطبيعة الحمضية أو القلوية للوسط:

نظرًا لأن الأحماض الأمينية في المحاليل المائية تتصرف مثل المركبات المذبذبة النموذجية ، فإنها تلعب في الكائنات الحية دور المواد العازلة التي تحافظ على تركيز معين من أيونات الهيدروجين.

الأحماض الأمينية عبارة عن مواد بلورية عديمة اللون تذوب بالتحلل عند درجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية. وهي قابلة للذوبان في الماء والأثير غير قابلة للذوبان. اعتمادًا على الراديكالي R- ، يمكن أن تكون حلوة أو مرّة أو لا طعم لها.

الأحماض الأمينية مقسمة إلى الأحماض الطبيعية (الموجودة في الكائنات الحية) والاصطناعية. من بين الأحماض الأمينية الطبيعية (حوالي 150) ، تتميز الأحماض الأمينية البروتينية (حوالي 20) ، وهي جزء من البروتينات. هم على شكل حرف L. حوالي نصف هذه الأحماض الأمينية تنتمي إلى لا يمكن الاستغناء عنه، لأنها لا يتم تصنيعها في جسم الإنسان. لا غنى عن الأحماض مثل فالين ، ليسين ، آيزولوسين ، فينيل ألانين ، ليسين ، ثريونين ، سيستين ، ميثيونين ، هيستيدين ، تريبتوفان. تدخل هذه المواد جسم الإنسان مع الطعام. إذا كانت كميتها في الغذاء غير كافية ، فإن التطور الطبيعي للجسم البشري وعمله يتأثر. في بعض الأمراض ، يكون الجسم غير قادر على تصنيع بعض الأحماض الأمينية الأخرى. لذلك ، مع بيلة الفينيل كيتون لا يتم تصنيع التيروزين. أهم خصائص الأحماض الأمينية هي القدرة على الدخول في التكثيف الجزيئي مع إطلاق الماء وتكوين مجموعة أميد- NH-CO- ، على سبيل المثال:

تحتوي المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي التي تم الحصول عليها نتيجة لمثل هذا التفاعل على عدد كبير من شظايا الأميد وبالتالي تسمى البولي أميد.

هذه ، بالإضافة إلى ألياف النايلون الاصطناعية المذكورة أعلاه ، تشمل ، على سبيل المثال ، المتشكلة المتكونة أثناء التكثيف المتعدد للحمض الأميني. الأحماض الأمينية ذات المجموعات الأمينية والكربوكسيلية في نهايات الجزيئات مناسبة لإنتاج الألياف الاصطناعية.

تسمى البولياميدات الأحماض الأمينية ألفا الببتيدات... اعتمادًا على عدد بقايا الأحماض الأمينية ، ثنائي الببتيدات ، ثلاثي الببتيدات ، عديد الببتيدات... في مثل هذه المركبات ، تسمى مجموعات "NH - CO" مجموعات الببتيد.

في البشر ، الطريقة الرئيسية لنزع الأمل هي نزع الأمين المؤكسد... هناك نوعان مختلفان من نزع الأمين المؤكسد: مباشرةو غير مباشر.

نزع الأمين المؤكسد المباشر

يتم تحفيز نزع الأمين المباشر بواسطة إنزيم واحد ، مما ينتج عنه NH 3 وحمض كيتو. يمكن أن يحدث نزع الأمين المؤكسد المباشر في وجود الأكسجين (الهوائية) ولا يتطلب الأكسجين (اللاهوائي).

1. نزع الأملاح الهوائية المؤكسدة المباشرة محفزًا بأكسيدازات الأحماض الأمينية D ( D- أوكسيديز) باعتباره أنزيم يستخدم موضة عابرة، وأكسيدات الأحماض الأمينية L ( L- أوكسيديز) مع الإنزيم FMN... هذه الإنزيمات موجودة في جسم الإنسان ولكنها غير نشطة عمليًا.

يتم تحفيز التفاعل بواسطة أوكسيديز الأحماض الأمينية D و L

2. اللاهوائية اللاهوائية اللاأكسدة موجود فقط لحمض الجلوتاميك ، محفز فقط نازعة هيدروجين الجلوتاماتتحويل الغلوتامات إلى كيتوجلوتارات ألفا. يوجد إنزيم نازعة هيدروجين الجلوتامات في الميتوكوندريا لجميع خلايا الجسم (باستثناء العضلات). يرتبط هذا النوع من نزع الأمين ارتباطًا وثيقًا بالأحماض الأمينية ويشكل عملية معها تران (انظر أدناه).

تفاعل أكسدة مباشر
حمض الجلوتاميك

نزع الأمين المؤكسد غير المباشر (إزالة الأمين)

يشمل نزع الأمين المؤكسد غير المباشر 2 مراحل ويذهب بنشاط في جميع خلايا الجسم.

تتكون المرحلة الأولى من النقل العكسي لمجموعة NH 2 من حمض أميني إلى حمض كيتو مع تكوين حمض أميني جديد وحمض كيتو جديد بمشاركة الإنزيمات ناقلة الأمين... يسمى هذا النقل وآليته معقدة نوعًا ما.

عادة ما يتم استخدام متقبل حمض الكيتو ("حمض الكيتو 2") في الجسم حمض ألفا كيتوجلوتاريكالذي يتحول إلى الغلوتامات("الأحماض الأمينية 2").

مخطط تفاعل التحويل

نتيجة لعملية النقل ، تفقد الأحماض الأمينية الحرة مجموعات α-NH 2 الخاصة بها ويتم تحويلها إلى أحماض كيتو المقابلة. علاوة على ذلك ، يتم تقويض الهيكل الكيتوني الخاص بهم بطرق محددة ويشارك في دورة حمض الكربوكسيل وتنفس الأنسجة ، حيث يحترق إلى ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون.

إذا لزم الأمر (مثل الصيام) ، يمكن استخدام الهيكل الكربوني للأحماض الأمينية السكرية في الكبد لتخليق الجلوكوز في عملية استحداث السكر. في هذه الحالة ، تزداد كمية ناقلات الأمين في خلايا الكبد تحت تأثير الجلوكوكورتيكويد.

المرحلة الثانية تتكون من انقسام المجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية 2 - الشلل.

لان في الجسم ، جامع جميع مجموعات الأحماض الأمينية هو حمض الجلوتاميك، ثم يخضع فقط لنزع الأمين المؤكسد مع تكوين الأمونيا وحمض ألفا كيتوجلوتاريك. يتم تنفيذ هذه المرحلة نازعة هيدروجين الجلوتامات ، والتي توجد في الميتوكوندريا لجميع خلايا الجسم ، باستثناء خلايا العضلات.

بالنظر إلى العلاقة الوثيقة بين المرحلتين ، يسمى نزع الأمين المؤكسد غير المباشر تران.

مخطط مرحلتي تحويل الداء

إذا حدث تفاعل نزع الأمين المباشر في الميتوكوندريا في الكبد ، يتم استخدام الأمونيا لتصنيع اليوريا ، والتي يتم إزالتها بشكل أكبر في البول. في ظهارة الأنابيب الكلوية ، يكون التفاعل ضروريًا لإزالة الأمونيا في عملية تكوين الأمونيا.

نظرًا لاستخدام NADH في السلسلة التنفسية وتشارك α-ketoglutarate في تفاعل TCA ، يتم تنشيط التفاعل عندما يكون هناك نقص في الطاقة ويتم تثبيطه فائض ATP و NADH.

دور النقل و transdeamination

تفاعلات نقل:

• يتم تنشيطها في الكبد والعضلات والأعضاء الأخرى عند دخول كمية زائدة من بعض الأحماض الأمينية إلى الخلية - من أجل تحسين نسبتها ،
• توفير تركيب الأحماض الأمينية غير الأساسية في الخلية في وجود هيكلها الكربوني (ketoanalogue) ،
• البدء عند استخدام الأحماض الأمينية لتخليق المركبات المحتوية على النيتروجين (البروتينات ، الكرياتين ، الفوسفوليبيدات ، قواعد البيورين والبيريميدين) - بهدف المزيد من تقويض بقاياها الخالية من النيتروجين وإنتاج الطاقة ،
• ضروري للجوع داخل الخلايا ، على سبيل المثال ، مع نقص السكر في الدم من أصول مختلفة - لاستخدام بقايا الأحماض الأمينية الخالية من النيتروجين في الكبدبالنسبة

23.6.1. نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية - انقسام مجموعة الكربوكسيل من الحمض الأميني مع تكوين ثاني أكسيد الكربون. منتجات تفاعلات نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية هي الأمينات حيوية المنشأ المشاركة في تنظيم التمثيل الغذائي والعمليات الفسيولوجية في الجسم (انظر الجدول 23.1).

الجدول 23.1

الأمينات الحيوية وسلائفها.

تحفز تفاعلات نزع الكربوكسيل للأحماض الأمينية ومشتقاتها ديكاربوكسيلاز أحماض أمينية. مساعد الانزيم - فوسفات البيريدوكسال (مشتق من فيتامين ب 6). ردود الفعل لا رجعة فيها.

23.6.2. أمثلة على تفاعلات نزع الكربوكسيل. بعض الأحماض الأمينية منزوعة الكربوكسيل مباشرة. تفاعل نزع الكربوكسيل الهيستيدين :

الهستامين له تأثير قوي لتوسيع الأوعية الدموية ، وخاصة الشعيرات الدموية في بؤرة الالتهاب ؛ يحفز إفراز المعدة لكل من البيبسين وحمض الهيدروكلوريك ، ويستخدم لدراسة الوظيفة الإفرازية للمعدة.

تفاعل نزع الكربوكسيل الغلوتامات :

جابا - الوسيط المثبط في الجهاز العصبي المركزي.

يخضع عدد من الأحماض الأمينية لنزع الكربوكسيل بعد الأكسدة المسبقة. منتج هيدروكسيل التربتوفان يتحول إلى السيروتونين:

السيروتونين تتشكل بشكل رئيسي في خلايا الجهاز العصبي المركزي ، ولها تأثير مضيق للأوعية. يشارك في تنظيم ضغط الدم ودرجة حرارة الجسم والتنفس والترشيح الكلوي.

منتج هيدروكسيل تيروزين يذهب إلى الدوبامين:

الدوبامين بمثابة مقدمة من الكاتيكولامينات. هو وسيط من النوع المثبط في الجهاز العصبي المركزي.

ثيوغروب سيستين يتأكسد إلى مجموعة السلفو ، يتم نزع الكربوكسيل من ناتج هذا التفاعل لتشكيل التورين:

التورين يتكون بشكل رئيسي في الكبد. يشارك في تركيب الأحماض الصفراوية المقترنة (حمض توروكوليك).

21.5.3. تقويض الأمين الحيوي. في الأعضاء والأنسجة ، توجد آليات خاصة تمنع تراكم الأمينات الحيوية. الطريقة الرئيسية لتعطيل الأمينات الحيوية المنشأ - نزع الأمين التأكسدي بتكوين الأمونيا - يتم تحفيزها بواسطة أوكسيديز أحادي وثنائي أمين.

أوكسيديز أحادي الأمين (MAO) - إنزيم يحتوي على FAD - ينفذ التفاعل:

تستخدم العيادة مثبطات MAO (نيالاميد ، بيرازيدول) لعلاج حالات الاكتئاب.

عمليات الأكسدة والاختزال التي تنطوي على الأحماض الأمينية.

تحدث هذه العمليات في الكائنات الحية للنباتات والحيوانات. هناك مركبات قادرة على إطلاق الهيدروجين أو امتصاصه (الارتباط). في الأكسدة البيولوجية ، يتم فصل ذرتين من الهيدروجين ، وفي الاختزال البيولوجي ، تتم إضافة مجلدين من الهيدروجين. ضع في اعتبارك هذا مع مثال السيستين والسيستين.

HS NH 2 OH -2H S NH 2 OH

HS NH 2 OH + 2H S NH 2 OH

CH 2 - CH - C \u003d O CH 2 - CH - C \u003d O

سيستين سيستين

شكل مخفض مؤكسد

يتكون جزيءان من السيستين ، يفقدان ذرتين من الهيدروجين ، شكلاً مؤكسدًا - السيستين. هذه العملية قابلة للعكس ، عندما يتم ربط ذرتين من الهيدروجين بالسيستين ، يتشكل السيستين - شكل مختزل. تتم عملية الأكسدة والاختزال بطريقة مماثلة باستخدام مثال ثلاثي الببتيد - الجلوتاثيون ، والذي يتكون من ثلاثة أحماض أمينية: الجلوتاميك والجليسين والسيستين.

O \u003d C - NH - CH - CH 2 - SH O \u003d C - NH - CH - CH 2 - S - S -CH 2 - CH - NH - C \u003d O

CH 2 C \u003d O -2Н CH 2 C \u003d O C \u003d O CH 2

CH 2 NH + 2Н CH 2 NH NH CH 2

CH - NH 2 CH 2 جلايسين CH - NH 2 CH 2 CH 2 CH - NH 2

C \u003d O C \u003d O C \u003d O C \u003d O C \u003d O C \u003d O

أوه أوه أوه أوه أوه أوه أوه

(2 جزيئات)

ثلاثي الببتيد المختزل شكل هيكسا ببتيد - شكل مؤكسد

أثناء الأكسدة ، يتم فصل ذرتين هيدروجين ويتم دمج جزيئين من الجلوتاثيون ويتم تحويل ثلاثي الببتيد إلى هيكسا ببتيد ، أي أنه يتأكسد.

يمكن تقسيم جميع التفاعلات الكيميائية إلى نوعين. يتضمن الأول منها التفاعلات التي تستمر دون تغيير حالة أكسدة الذرات التي تتكون منها المواد المتفاعلة ، على سبيل المثال: \u003d \u003d كما ترون ...

أنواع التفاعلات الكيميائية واستخدامها في الصناعة

من الصعب المبالغة في تقدير أهمية المعادن للاقتصاد الوطني ، كما أن إنتاج المعادن من الخامات يعتمد أيضًا على تفاعلات الأكسدة والاختزال. تتكون الخامات عادة من أكسجين أو مركبات كبريتية ...

حركية التفاعلات الكيميائية الضوئية

عادة ما تنتقل جزيئات المادة المتفاعلة تحت تأثير الضوء إلى حالة مثارة إلكترونيًا ...

حركية التفاعلات الكيميائية

تعتبر عمليات الأكسدة والاختزال من بين التفاعلات الكيميائية الأكثر شيوعًا ولها أهمية كبيرة في النظرية والتطبيق. يعتبر تقليل الأكسدة من أهم العمليات في الطبيعة. نفس...

تفاعلات كيميائية متذبذبة

هناك معايير عديدة لتصنيف التفاعلات الكيميائية. من أهم هذه العلامات وجود تغيير في حالات أكسدة العناصر. اعتمادًا على ما إذا كانت حالات الأكسدة للعناصر تتغير أو تظل ...

عالم الأملاح

نظرًا لأن الأملاح تتكون من أيونات معدنية وبقايا حمضية ، يمكن تقسيم تفاعلات الأكسدة والاختزال الخاصة بها إلى مجموعتين: التفاعلات الناتجة عن أيون معدني والتفاعلات الناتجة عن بقايا الحمض ...

رد فعل الأكسدة

تفاعلات الأكسدة والاختزال ، تفاعلات كيميائية مصحوبة بتغيير في عدد أكسدة الذرات. في البداية (منذ إدخال نظرية الأكسجين عن الاحتراق في الكيمياء من قبل A.Lavoisier ، نهاية القرن الثامن عشر ...

التجربة 1. إذا لمست مجموعة من بلورات ثنائي كرومات الأمونيوم (NH4) 2Cr2O7 احتراقًا مشتعلًا ، فسيحدث شيء رائع: يبدأ "ثوران" بركان صغير ...

تفاعلات الأكسدة والاختزال

التجربة 1. عند إضافة محلول برمنجنات البوتاسيوم المحمض بحمض الكبريتيك إلى الجلوكوز ...

تفاعلات الأكسدة والاختزال

جميع العمليات في الطبيعة الحية مصحوبة بتحول الطاقة وتحولاتها من شكل إلى آخر. خلال يوم واحد ، يستهلك البالغ حوالي 10 ملايين جول من الطاقة ...

تحديد محتوى النيتروجين في الفولاذ

يصف هذا البند العمليات التي تحدث في الوحدة الهوائية أثناء عملية القياس. تقدم القياس. بعد، بعدما...

أساسيات الكيمياء

1. الغرض من العمل: تكوين المهارات في رسم معادلات تفاعلات الأكسدة والاختزال ، وحساب الكتل المكافئة للعامل المؤكسد والعامل المختزل ، وتحديد اتجاه تفاعلات الأكسدة والاختزال. 2 ...

حساب المؤشرات الرئيسية للاستخراج في النظام السائل - السائل

يعتمد فصل المواد في عملية الاستخراج على الاختلاف في التوزيع بين سائلين غير قابلين للامتزاج. في أبسط الحالات ...

الخواص الكيميائية للقصدير ومركباته

مقياس قدرة الأكسدة والاختزال للمواد هو إمكانات الأكسدة والاختزال (القطب) (μ0) ...

كيمياء كارين

كقاعدة عامة ، تحدث إعادة ترتيب جذرية لمونوتيربينويدات كاران أثناء التفاعلات الكيميائية الضوئية. تم وصف التحولات الكيميائية الضوئية لهذه المركبات بتفاصيل كافية في المراجعة 12 ...