Aminokiseline su heterofunkcionalni spojevi koji nužno sadrže dvije funkcionalne skupine: amino skupinu - NH 2 i karboksilnu skupinu -COOH, povezane sa ugljikovodičnim radikalom. Opću formulu najjednostavnijih aminokiselina možemo zapisati kako slijedi:

Budući da aminokiseline sadrže dvije različite funkcionalne skupine koje međusobno utječu, karakteristične reakcije se razlikuju od karakterističnih reakcija karboksilnih kiselina i amina.

Svojstva aminokiselina

Amino-grupa - NH 2 određuje osnovna svojstva aminokiselina, jer je sposobna da na sebe veže kation vodonika mehanizmom donor-akceptor zbog prisustva slobodnog elektronskog para na atomu dušika.

Grupa -COOH (karboksilna grupa) određuje kisela svojstva ovih jedinjenja. Stoga su aminokiseline amfoterna organska jedinjenja. Oni reagiraju s lužinama kao kiseline:

Sa jakim kiselinama - poput aminskih baza:

Uz to, amino grupa u aminokiselini djeluje u interakciji sa karboksilnom skupinom koja je u sastavu, tvoreći unutarnju sol:

Jonizacija molekula aminokiselina ovisi o kiseloj ili alkalnoj prirodi medija:

Budući da se aminokiseline u vodenim otopinama ponašaju poput tipičnih amfoternih spojeva, u živim organizmima igraju ulogu puferskih supstanci koje održavaju određenu koncentraciju vodonikovih iona.

Aminokiseline su bezbojne kristalne supstance koje se raspadaju pri temperaturi iznad 200 ° C. Rastvorljivi su u vodi i nerastvorljivi u etru. Ovisno o radikalima R-, mogu biti slatki, gorki ili bez okusa.

Aminokiseline se dijele na prirodne (nalaze se u živim organizmima) i sintetičke. Među prirodnim aminokiselinama (oko 150) razlikuju se proteinogene aminokiseline (oko 20), koje su dio proteina. Imaju oblik slova L. Otprilike polovina ovih aminokiselina pripada nezamjenjiv, jer se ne sintetišu u ljudskom tijelu. Neizostavne su kiseline kao što su valin, leucin, izoleucin, fenilalanin, lizin, treonin, cistein, metionin, histidin, triptofan. Te supstance ulaze u ljudsko tijelo hranom. Ako je njihova količina u hrani nedovoljna, poremećen je normalan razvoj i funkcioniranje ljudskog tijela. Kod nekih bolesti, tijelo nije u stanju da sintetiše neke druge aminokiseline. Dakle, kod fenilketonurije tirozin se ne sintetiše. Najvažnije svojstvo aminokiselina je sposobnost ulaska u molekularnu kondenzaciju s oslobađanjem vode i stvaranjem amidne skupine -NH-CO-, na primjer:

Spojevi velike molekulske težine dobiveni kao rezultat takve reakcije sadrže velik broj amidnih fragmenata i zato se nazivaju poliamidi.

Oni, pored gore spomenutih sintetičkih najlonskih vlakana, uključuju, na primjer, enant koji nastaje tokom polikondenzacije aminoenantske kiseline. Aminokiseline s amino i karboksilnim skupinama na krajevima molekula pogodne su za proizvodnju sintetičkih vlakana.

Pozvani su alfa aminokiselinski poliamidi peptidi... Ovisno o broju aminokiselinskih ostataka, dipeptidi, tripeptidi, polipeptidi... U takvim spojevima grupe —NH - CO— nazivaju se peptidnim skupinama.

Kod ljudi je glavna metoda deaminacije oksidativna deaminacija... Postoje dvije varijante oksidativne deaminacije: direktnoi indirektno.

Direktna oksidativna deaminacija

Direktno deaminiranje katalizira jedan enzim, što rezultira NH 3 i keto kiselinom. Izravna oksidativna deaminacija može se odvijati u prisustvu kisika (aerobno) i ne zahtijeva kisik (anaerobno).

1. Aerobna direktna oksidacijska deaminacija katalizirana D-aminokiselinskim oksidazama ( D-oksidaza) kao koenzim koji koristi FADi L-aminokiselinske oksidaze ( L-oksidaza) sa koenzimom FMN... U ljudskom su tijelu ovi enzimi prisutni, ali praktički neaktivni.

Reakcija katalizirana D- i L-aminokiselinskim oksidazama

2. Anaerobna direktna oksidativna deaminacija postoji samo za glutaminsku kiselinu, samo katalizirana glutamat dehidrogenazapretvaranje glutamata u α-ketoglutarat. Enzim glutamat dehidrogenaza prisutan je u mitohondrijima svih ćelija u tijelu (osim mišića). Ova vrsta deaminacije usko je povezana s aminokiselinama i s njom tvori proces transdeaminacija (vidi dolje).

Reakcija direktne oksidativne deaminacije
glutaminska kiselina

Indirektna oksidativna deaminacija (transdeaminacija)

Indirektna oksidativna deaminacija uključuje 2 faze i aktivno ulazi u sve ćelije tijela.

Prva faza sastoji se u reverzibilnom prijenosu NH 2 -grupe iz aminokiseline u keto kiselinu uz stvaranje nove aminokiseline i nove keto kiseline uz sudjelovanje enzima aminotransferaza... Ovaj prijenos je pozvan i njegov mehanizam je prilično složen.

Kao akceptor obično se koristi keto kiselina ("keto kiselina 2") u tijelu α-ketoglutarna kiselinakoja se pretvara u glutamat("aminokiselina 2").

Shema reakcije transaminacije

Kao rezultat transaminacije, slobodne aminokiseline gube svoje α-NH 2 grupe i pretvaraju se u odgovarajuće keto kiseline. Dalje, njihov ketoskelet se katabolizira određenim putevima i uključen je u ciklus trikarboksilne kiseline i disanje tkiva, gdje sagorijeva do CO2 i H2O.

Ako je potrebno (npr. Natašte), ugljenični skelet glukogenih aminokiselina može se koristiti u jetri za sintezu glukoze u glukoneogenezi. U ovom slučaju, količina aminotransferaza u hepatocitima povećava se pod uticajem glukokortikoida.

Druga faza sastoji se u cijepanju amino grupe od aminokiseline 2 - deaminacija.

Jer u tijelu je sakupljač svih aminokiselinskih aminokiselina glutaminska kiselina, tada samo on prolazi kroz oksidacijsku deaminaciju sa stvaranjem amonijaka i α-ketoglutarne kiseline. Ova faza je izvedena glutamat dehidrogenaza , koji se nalazi u mitohondrijima svih ćelija tijela, osim u mišićnim ćelijama.

S obzirom na blisku povezanost obje faze, naziva se indirektna oksidacijska deaminacija transdeaminacija.

Shema obje faze transdeaminacije

Ako se reakcija direktne deaminacije dogodi u mitohondrijima jetre, amonijak se koristi za sintezu uree koja se potom uklanja mokraćom. U epitelu bubrežnih tubula reakcija je neophodna za uklanjanje amonijaka u procesu amoniogeneze.

Budući da se NADH koristi u respiratornom lancu, a α-ketoglutarat je uključen u CTX reakciju, reakcija se aktivira kada nedostaje energije i inhibira se višak ATP-a i NADH.

Uloga transaminacije i transdeaminacije

Reakcije transaminacija:

• aktiviraju se u jetri, mišićima i drugim organima kada prekomjerna količina određenih aminokiselina uđe u ćeliju - kako bi se optimizirao njihov omjer,
• pružaju sintezu nebitnih aminokiselina u ćeliji u prisustvu njihovog ugljičnog kostura (ketoanaloga),
• započeti kada se ukine upotreba aminokiselina za sintezu spojeva koji sadrže azot (proteini, kreatin, fosfolipidi, purinske i pirimidinske baze) - s ciljem daljnje katabolizme njihovih ostataka bez dušika i proizvodnje energije,
• su neophodni za unutarćelijsko gladovanje, na primjer, kod hipoglikemije različitog porijekla - za upotrebu aminokiselinskih ostataka bez dušika u jetrafor

23.6.1. Dekarboksilacija aminokiselina - cijepanje karboksilne skupine od aminokiseline sa stvaranjem CO2. Produkti reakcija dekarboksilacije aminokiselina su biogeni amini učestvuje u regulaciji metabolizma i fizioloških procesa u tijelu (vidi tabelu 23.1).

Tabela 23.1

Biogeni amini i njihovi prethodnici.

Reakcije dekarboksilacije aminokiselina i njihovih derivata kataliziraju dekarboksilaza amino kiseline. Koenzim - piridoksal fosfat (derivat vitamina B6). Reakcije su nepovratne.

23.6.2. Primjeri reakcija dekarboksilacije. Neke aminokiseline se direktno dekarboksiliraju. Reakcija dekarboksilacije histidin :

Histamin ima snažno vazodilatacijsko djelovanje, posebno kapilara u fokusu upale; stimulira želučanu sekreciju pepsina i solne kiseline, a koristi se za proučavanje sekretorne funkcije želuca.

Reakcija dekarboksilacije glutamat :

GABA - inhibitorni medijator u centralnom nervnom sistemu.

Brojne aminokiseline se podvrgavaju dekarboksilaciji nakon preoksidacije. Hidroksilirani proizvod triptofan pretvara se u serotonin:

Serotonin nastala uglavnom u ćelijama centralnog nervnog sistema, ima vazokonstriktorni učinak. Učestvuje u regulaciji krvnog pritiska, tjelesne temperature, disanja, bubrežne filtracije.

Hidroksilirani proizvod tirozin prelazi u dopamin:

Dopamin služi kao preteča kateholamina; je inhibitorni tip medijatora u centralnom nervnom sistemu.

Thiogroup cistein oksidirajući u sulfo grupu, produkt ove reakcije se dekarboksilira dajući taurin:

Taurin nastaje uglavnom u jetri; učestvuje u sintezi uparenih žučnih kiselina (tauroholna kiselina).

21.5.3. Biogeni katabolizam amina. U organima i tkivima postoje posebni mehanizmi koji sprečavaju nakupljanje biogenih amina. Glavni način inaktivacije biogenih amina - oksidativna deaminacija sa stvaranjem amonijaka - kataliziraju mono- i diamin oksidaze.

Monoamin oksidaza (MAO) - Enzim koji sadrži FAD - provodi reakciju:

Klinika koristi MAO inhibitore (nialamid, pirazidol) za liječenje depresivnih stanja.

Redoks procesi uz učešće aminokiselina.

Ti se procesi odvijaju u organizmima biljaka i životinja. Postoje spojevi koji su sposobni ili otpustiti vodik ili ga apsorbirati (vezati). U biološkoj oksidaciji odvajaju se dva atoma vodonika, a u biološkoj redukciji dodaju se dvije količine vodonika. Uzmite ovo u obzir kao cistein i cistin.

HS NH 2 OH -2H S NH 2 OH

HS NH 2 OH + 2 H S NH 2 OH

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

cistein cistin

redukovani oblik oksidisani oblik

Dva molekula cistina, gubeći dva atoma vodonika, formiraju oksidirani oblik - cistein. Ovaj proces je reverzibilan, kada su dva atoma vodonika vezana za cistin, nastaje cistein - redukovani oblik. Redoks postupak se odvija na sličan način na primjeru tripeptida - glutationa, koji se sastoji od tri aminokiseline: glutaminske, glicin i cistein.

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

CH 2 NH + 2 N CH 2 NH NH CH 2

CH - NH 2 CH 2 glicin 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

OH OH OH OH OH OH

(2 molekula)

tripeptid reducirani oblik heksapeptid - oksidirani oblik

Tokom oksidacije odvojeno je 2 atoma vodonika i dva molekula glutationa su kombinirani i tripeptid se pretvara u heksapeptid, odnosno oksidira.

Sve hemijske reakcije mogu se podijeliti u dvije vrste. Prva od njih uključuje reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskog stanja atoma koji čine reaktante, na primjer: \u003d \u003d Kao što vidite ...

Vrste hemijskih reakcija, njihova upotreba u industriji

Teško je precijeniti značaj metala za nacionalnu ekonomiju, a proizvodnja metala iz ruda također se temelji na redoks reakcijama. Obično se rude sastoje od spojeva kiseonika ili sumpora ...

Kinetika fotohemijskih reakcija

Molekuli reaktanta pod uticajem svetlosti obično prelaze u elektronski pobuđeno stanje ...

Kinetika hemijskih reakcija

Redoks procesi su među najčešćim hemijskim reakcijama i od velike su važnosti u teoriji i praksi. Smanjenje oksidacije jedan je od najvažnijih procesa u prirodi. Dah ...

Oscilatorne hemijske reakcije

Brojni su kriteriji za klasifikaciju hemijskih reakcija. Jedan od najvažnijih je znak promjene stanja oksidacije elemenata. Ovisno o tome mijenjaju li se ili ostaju li oksidacijska stanja elemenata ...

Svijet soli

Budući da se soli sastoje od metalnih iona i kiselinskog ostatka, njihove redoks reakcije mogu se uvjetno podijeliti u dvije skupine: reakcije zbog metalnog iona i reakcije zbog kiselinskog ostatka ...

Redoks reakcija

Redoks reakcije, hemijske reakcije, praćene promjenom oksidacijskog broja atoma. U početku (od uvođenja teorije sagorijevanja kiseonika u kemiju od strane A. Lavoisiera, krajem 18. stoljeća ...

Eksperiment 1. Ako goruću šibicu dodirnete grozdom narančasto-crvenih kristala amonijevog dihromata (NH4) 2Cr2O7, dogodit će se nešto izvanredno: započinje "erupcija" malog "vulkana" ...

Redoks reakcije

Iskustvo 1. Pri dodavanju otopine kalijum permanganata zakiseljene sumpornom kiselinom u glukozu ...

Redoks reakcije

Svi procesi u živoj prirodi praćeni su transformacijom energije i njenim prelascima iz jednog oblika u drugi. U jednom danu odrasla osoba potroši oko 10 miliona džula energije ...

Određivanje sadržaja azota u čeliku

Ova klauzula opisuje procese koji se odvijaju u pneumatskoj jedinici tijekom postupka mjerenja. Napredak u mjerenju. Nakon ...

Osnove hemije

1. Svrha rada: Formiranje vještina u sastavljanju jednadžbi redoks reakcija, izračunavanju ekvivalentnih masa oksidirajućeg i redukcijskog agensa, određivanju smjera redoks reakcija. 2 ...

Proračun glavnih pokazatelja ekstrakcije u sistemu tečnost - tečnost

Odvajanje supstanci u procesu ekstrakcije temelji se na razlici u distribuciji između dvije tečnosti koje se ne miješaju. U najjednostavnijem slučaju ...

Hemijska svojstva kalaja i njegovih jedinjenja

Mjera oksidaciono-redukcijske sposobnosti supstanci je njihov redoks (elektrodni) potencijal (μ0) ...

Karen hemija

U pravilu se radi fotohemijskih reakcija javljaju radikalna preuređenja monoterpenoida karana. Fotohemijske transformacije takvih spojeva dovoljno su detaljno opisane u pregledu 12 ...