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

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

Svojstva aminokiselina

Amino skupina - NH 2 određuje osnovna svojstva aminokiselina, budući da je sposobna povezati kation vodika na sebe mehanizmom donor-akceptor zbog prisutnosti slobodnog elektronskog para na atomu dušika.

Skupina -COOH (karboksilna skupina) određuje kisela svojstva ovih spojeva. Stoga su aminokiseline amfoterni organski spojevi. Oni reagiraju s lužinama kao kiseline:

S jakim kiselinama - poput aminskih baza:

Uz to, amino skupina u aminokiselini djeluje u interakciji sa svojom karboksilnom skupinom, 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 tvari koje održavaju određenu koncentraciju vodikovih iona.

Aminokiseline su bezbojne kristalne tvari koje se raspadaju pri temperaturi iznad 200 ° C. Topivi su u vodi i netopivi u eteru. Ovisno o radikalnom R-, mogu biti slatki, gorki ili bez okusa.

Aminokiseline se dijele na prirodne (nalaze se u živim organizmima) i sintetske. Među prirodnim aminokiselinama (oko 150) razlikuju se proteinogene aminokiseline (oko 20), koje su dio proteina. Oni su u obliku slova L. Otprilike polovica ovih aminokiselina pripada nezamjenjiv, jer se ne sintetiziraju u ljudskom tijelu. Neizostavne su kiseline kao što su valin, leucin, izoleucin, fenilalanin, lizin, treonin, cistein, metionin, histidin, triptofan. Te tvari ulaze u ljudsko tijelo hranom. Ako je njihova količina u hrani nedostatna, poremećen je normalan razvoj i funkcioniranje ljudskog tijela. U nekim bolestima tijelo nije u stanju sintetizirati neke druge aminokiseline. Dakle, s fenilketonurijom se tirozin ne sintetizira. Najvažnije svojstvo aminokiselina je sposobnost ulaska u molekularnu kondenzaciju s oslobađanjem vode i stvaranjem amidne skupine -NH-CO-, na primjer:

Spojevi velike molekulske mase 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 tijekom polikondenzacije aminoenantske kiseline. Aminokiseline s amino i karboksilnim skupinama na krajevima molekula prikladne su za proizvodnju sintetičkih vlakana.

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

U ljudi je glavna metoda deaminacije oksidacijska deaminacija... Dvije su varijante oksidativne deaminacije: direktnoi neizravno.

Izravna oksidacijska deaminacija

Izravno deaminiranje katalizira jedan enzim, što rezultira NH 3 i keto kiselinom. Izravna oksidacijska deaminacija može se odvijati u prisutnosti kisika (aerobna) i ne zahtijeva kisik (anaerobna).

1. Aerobna izravna oksidacijska deaminacija katalizirana D-aminokiselinskim oksidazama ( D-oksidaza) kao koenzim koji koristi FAD, i oksidaze L-aminokiselina ( L-oksidaza) s koenzimom FMN... U ljudskom su tijelu ti enzimi prisutni, ali praktički neaktivni.

Reakcija katalizirana D- i L-aminokiselinskim oksidazama

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

Reakcija izravne oksidacijske deaminacije
glutaminska kiselina

Neizravna oksidacijska deaminacija (transdeaminacija)

Neizravna oksidacijska deaminacija uključuje 2 faze i aktivno ulazi u sve stanice tijela.

Prva faza sastoji se u reverzibilnom prijenosu NH2-skupine iz aminokiseline u keto kiselinu uz stvaranje nove aminokiseline i nove keto kiseline uz sudjelovanje enzima aminotransferaza... Taj se prijenos naziva i njegov je mehanizam 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-NH2 skupine i pretvaraju se u odgovarajuće keto kiseline. Nadalje, njihov se ketoskelet katabolizira određenim putovima i uključen je u ciklus trikarboksilne kiseline i disanje tkiva, gdje izgara na CO2 i H2O.

Ako je potrebno (npr. Natašte), ugljični kostur glukogenih aminokiselina može se koristiti u jetri za sintezu glukoze u glukoneogenezi. U tom se slučaju količina aminotransferaza u hepatocitima povećava pod utjecajem glukokortikoida.

Drugi stupanj sastoji se u cijepanju amino skupine od aminokiseline 2 - deaminacija.

Jer u tijelu je sakupljač svih aminokiselinskih aminokiselina glutaminska kiselina, tada samo ona prolazi oksidacijsku deaminaciju s stvaranjem amonijaka i α-ketoglutarne kiseline. Ova se faza provodi glutamat dehidrogenaza , koji se nalazi u mitohondrijima svih stanica tijela, osim mišićnih stanica.

S obzirom na usku povezanost obje faze, naziva se neizravna oksidacijska deaminacija transdeaminacija.

Shema obje faze transdeaminacije

Ako se reakcija izravne deaminacije dogodi u mitohondrijima jetre, amonijak se koristi za sintezu ureje koja se naknadno uklanja u mokraći. 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 stanicu - kako bi se optimizirao njihov omjer,
• osigurati sintezu nebitnih aminokiselina u stanici u prisutnosti njihovog ugljičnog kostura (ketoanaloga),
• započeti kada se prestane s upotrebom aminokiselina za sintezu spojeva koji sadrže dušik (proteini, kreatin, fosfolipidi, purinske i pirimidinske baze) - s ciljem daljnjeg katabolizma njihovih ostataka bez dušika i proizvodnje energije,
• su neophodni za unutarstanično gladovanje, na primjer, kod hipoglikemije različitog porijekla - za upotrebu aminokiselinskih ostataka bez dušika u jetraza

23.6.1. Dekarboksilacija aminokiselina - cijepanje karboksilne skupine od aminokiseline uz stvaranje CO2. Produkti reakcija dekarboksilacije aminokiselina su biogeni amini sudjelujući u regulaciji metabolizma i fizioloških procesa u tijelu (vidi tablicu 23.1).

Tablica 23.1

Biogeni amini i njihovi prethodnici.

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

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

Histamin ima snažno vazodilatacijsko djelovanje, posebno kapilara u žarištu upale; potiče želučano lučenje i pepsina i klorovodične kiseline, a koristi se za proučavanje sekretorne funkcije želuca.

Reakcija dekarboksilacije glutamat :

GABA - inhibitorni medijator u središnjem živčanom sustavu.

Brojne aminokiseline prolaze dekarboksilaciju nakon preoksidacije. Hidroksilirani proizvod triptofan pretvara se u serotonin:

Serotonin nastala uglavnom u stanicama središnjeg živčanog sustava, ima vazokonstriktorni učinak. Sudjeluje u regulaciji krvnog tlaka, tjelesne temperature, disanja, bubrežne filtracije.

Hidroksilirani proizvod tirozin prelazi u dopamin:

Dopamin služi kao preteča kateholamina; je inhibitorni tip posrednika u središnjem živčanom sustavu.

Tiogrupa cistein oksidirajući u sulfo skupinu, produkt ove reakcije dekarboksilira se da bi se dobio taurin:

Taurin nastaje uglavnom u jetri; sudjeluje 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 s tvorbom amonijaka - kataliziraju mono- i diamin oksidaze.

Monoaminooksidaza (MAO) - Enzim koji sadrži FAD - provodi reakciju:

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

Redoks procesi uz sudjelovanje aminokiselina.

Ti se procesi odvijaju u organizmima biljaka i životinja. Postoje spojevi koji su sposobni ili osloboditi vodik ili ga apsorbirati (vezati). U biološkoj oksidaciji odvajaju se dva atoma vodika, a u biološkoj redukciji dodaju se dvije količine vodika. Razmotrite ovo s cisteinom i cistinom kao primjere.

HS NH 2 OH -2H S NH 2 OH

HS NH 2 OH + 2 H S NH 2 OH

CH2 - CH - C \u003d O CH2 - CH - C \u003d O

cistein cistin

reducirani oblik oksidirani oblik

Dvije molekule cistina, gubeći dva atoma vodika, tvore oksidirani oblik - cistein. Ovaj je postupak reverzibilan, kada su dva atoma vodika vezana za cistin, nastaje cistein - reducirani 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 -2 N 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 molekule)

tripeptid reducirani oblik heksapeptid - oksidirani oblik

Tijekom oksidacije odcijepe se 2 atoma vodika i dvije molekule glutationa kombiniraju i tripeptid se pretvori u heksapeptid, odnosno oksidira.

Sve kemijske 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 kemijskih reakcija, njihova uporaba u industriji

Teško je precijeniti važnost metala za nacionalno gospodarstvo, a proizvodnja metala iz ruda također se temelji na redoks reakcijama. Obično se rude sastoje od spojeva kisika ili sumpora ...

Kinetika fotokemijskih reakcija

Molekule reaktanta pod djelovanjem svjetlosti obično prelaze u elektronički pobuđeno stanje ...

Kinetika kemijskih reakcija

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

Oscilatorne kemijske reakcije

Brojni su kriteriji za razvrstavanje kemijskih 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, kemijske reakcije, popraćene promjenom oksidacijskog broja atoma. U početku (od uvođenja teorije izgaranja kisika u kemiju od A. Lavoisiera, krajem 18. stoljeća ...

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

Redoks reakcije

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

Redoks reakcije

Sve procese u živoj prirodi prati transformacija energije i njezini prijelazi iz jednog oblika u drugi. U jednom danu odrasla osoba potroši oko 10 milijuna džula energije ...

Određivanje sadržaja dušika u čeliku

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

Osnove kemije

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 sustavu tekućina - tekućina

Odvajanje tvari u procesu ekstrakcije temelji se na razlici u raspodjeli između dvije tekućine koje se ne mogu miješati. U najjednostavnijem slučaju ...

Kemijska svojstva kositra i njegovih spojeva

Mjera oksidacijsko-redukcijske sposobnosti tvari je njihov redoks (elektrodni) potencijal (μ0) ...

Karenina kemija

U pravilu se tijekom fotokemijskih reakcija događaju radikalna preslagivanja monoterpenoida karana. Fotokemijske transformacije takvih spojeva dovoljno su detaljno opisane u pregledu 12 ...