Aminokyseliny sú heterofunkčné zlúčeniny, ktoré nevyhnutne obsahujú dve funkčné skupiny: aminoskupinu - NH2 a karboxylovú skupinu - COOOH, viazanú na uhľovodíkový radikál. Všeobecný vzorec najjednoduchších aminokyselín je možné napísať nasledovne:

Pretože aminokyseliny obsahujú dve rôzne funkčné skupiny, ktoré sa navzájom ovplyvňujú, charakteristické reakcie sa líšia od charakteristických reakcií karboxylových kyselín a amínov.

Vlastnosti aminokyselín

Aminoskupina - NH2 určuje základné vlastnosti aminokyselín, pretože je schopná viazať na seba vodíkový katión mechanizmom donor-akceptor vďaka prítomnosti voľného elektrónového páru na atóme dusíka.

Skupina -COOH (karboxylová skupina) určuje kyslé vlastnosti týchto zlúčenín. Aminokyseliny sú preto amfotérne organické zlúčeniny. Reagujú s alkáliami ako kyseliny:

So silnými kyselinami, ako sú amínové zásady:

Amino skupina v aminokyseline navyše interaguje s jej základnou karboxylovou skupinou a vytvára vnútornú soľ:

Ionizácia molekúl aminokyselín závisí od kyslej alebo zásaditej povahy média:

Pretože sa aminokyseliny vo vodných roztokoch správajú ako typické amfotérne zlúčeniny, hrajú v živých organizmoch úlohu tlmivých látok, ktoré udržujú určitú koncentráciu vodíkových iónov.

Aminokyseliny sú bezfarebné kryštalické látky, ktoré sa rozkladajú pri teplotách nad 200 ° C. Sú rozpustné vo vode a nerozpustné v éteri. Podľa radikálu R- môžu byť sladké, horké alebo bez chuti.

Aminokyseliny sa delia na prírodné (nachádzajú sa v živých organizmoch) a syntetické. Medzi prírodnými aminokyselinami (asi 150) sa rozlišujú proteinogénne aminokyseliny (asi 20), ktoré sú súčasťou bielkovín. Majú tvar písmena L. Asi polovica z týchto aminokyselín patrí nenahraditeľný, pretože nie sú syntetizované v ľudskom tele. Nepostrádateľné sú kyseliny, ako je valín, leucín, izoleucín, fenylalanín, lyzín, treonín, cysteín, metionín, histidín, tryptofán. Tieto látky vstupujú do ľudského tela s jedlom. Ak je ich množstvo v potravinách nedostatočné, je narušený normálny vývoj a fungovanie ľudského tela. Pri niektorých chorobách nie je telo schopné syntetizovať niektoré ďalšie aminokyseliny. Takže pri fenylketonúrii nie je tyrozín syntetizovaný. Najdôležitejšou vlastnosťou aminokyselín je schopnosť vstúpiť do molekulárnej kondenzácie s uvoľňovaním vody a tvorbou amidovej skupiny -NH-CO-, napríklad:

Vysokomolekulárne zlúčeniny získané v dôsledku takejto reakcie obsahujú veľké množstvo amidových fragmentov, a preto sa nazývajú polyamidy.

Tieto okrem vyššie spomenutého syntetického nylonového vlákna zahŕňajú napríklad enant vznikajúci počas polykondenzácie kyseliny aminoenantovej. Aminokyseliny s amino a karboxylovými skupinami na koncoch molekúl sú vhodné na výrobu syntetických vlákien.

Polyamidy alfa aminokyselín sa nazývajú peptidy... V závislosti od počtu aminokyselinových zvyškov dipeptidy, tripeptidy, polypeptidy... V takýchto zlúčeninách sa skupiny -NH-CO- nazývajú peptidové skupiny.

U ľudí je hlavnou metódou deaminácie oxidatívna deaminácia... Existujú dva varianty oxidatívnej deaminácie: priamya nepriamy.

Priama oxidačná deaminácia

Priama deaminácia je katalyzovaná jediným enzýmom, ktorý vedie k NH3 a keto kyseline. Priama oxidačná deaminácia môže prebiehať za prítomnosti kyslíka (aeróbneho) a nevyžaduje kyslík (anaeróbne).

1. Aeróbna priama oxidačná deaminácia katalyzovaný oxidázami D-aminokyselín ( D-oxidáza) ako koenzým pomocou FADa oxidázy L-aminokyselín ( L-oxidáza) s koenzýmom FMN... V ľudskom tele sú tieto enzýmy prítomné, ale prakticky neaktívne.

Reakcia katalyzovaná D- a L-aminokyselinami oxidázami

2. Anaeróbna priama oxidačná deaminácia existuje iba pre kyselinu glutámovú, iba katalyzovanú glutamát dehydrogenázapremena glutamátu na α-ketoglutarát. Enzým glutamát dehydrogenáza je prítomný v mitochondriách všetkých buniek v tele (okrem svalov). Tento typ deaminácie úzko súvisí s aminokyselinami a vytvára s nimi proces transdeaminácia (Pozri nižšie).

Priama oxidačná deaminačná reakcia
kyselina glutámová

Nepriama oxidačná deaminácia (transdeaminácia)

Medzi nepriamu oxidačnú deamináciu patrí 2 stupne a aktívne vstupuje do všetkých buniek tela.

Prvý stupeň spočíva v reverzibilnom prenose skupiny NH2 z aminokyseliny na ketokyselinu za tvorby novej aminokyseliny a novej ketokyseliny za účasti enzýmov. aminotransferáza... Tento prenos sa volá a jeho mechanizmus je pomerne komplikovaný.

Ako akceptor sa obvykle v tele používa ketokyselina („keto kyselina 2“) kyselina α-ketoglutarováktorý sa mení na glutamát(„aminokyselina 2“).

Schéma transaminačnej reakcie

V dôsledku transaminácie strácajú voľné aminokyseliny svoje skupiny a-NH2 a konvertujú sa na zodpovedajúce ketokyseliny. Ďalej sa ich ketoskelet katabolizuje špecifickými cestami a podieľa sa na cykle trikarboxylových kyselín a dýchaní v tkanivách, kde horí na CO2 a H2O.

Ak je to potrebné (napr. Nalačno), uhlíková kostra glukogénnych aminokyselín sa môže použiť v pečeni na syntézu glukózy v glukoneogenéze. V tomto prípade sa množstvo aminotransferáz v hepatocytoch zvyšuje pod vplyvom glukokortikoidov.

Druhý stupeň spočíva v štiepení aminoskupiny z aminokyseliny 2 - deaminácia.

Pretože v tele je zberačom všetkých aminokyselinových aminokyselinových skupín kyselina glutámová, potom iba podlieha oxidačnej deaminácii za tvorby amoniaku a kyseliny α-ketoglutárovej. Táto fáza sa uskutočňuje glutamát dehydrogenáza , ktorý sa nachádza v mitochondriách všetkých buniek tela okrem svalových.

Vzhľadom na úzky vzťah oboch stupňov sa nazýva nepriama oxidačná deaminácia transdeaminácia.

Schéma oboch stupňov transdaminácie

Ak dôjde k reakcii priamej deaminácie v mitochondriách pečene, použije sa na syntézu močoviny amoniak, ktorý sa následne vylúči močom. V epiteli renálnych tubulov je reakcia nevyhnutná na odstránenie amoniaku v procese amoniogenézy.

Pretože sa NADH používa v dýchacom reťazci a α-ketoglutarát sa podieľa na reakcii CTX, reakcia sa aktivuje pri nedostatku energie a je inhibovaná prebytok ATP a NADH.

Úloha transaminácie a transdaminácie

Reakcie transaminácia:

• sú aktivované v pečeni, svaloch a iných orgánoch, keď do bunky vstupuje nadmerné množstvo určitých aminokyselín - aby sa optimalizoval ich pomer,
• zabezpečujú syntézu neesenciálnych aminokyselín v bunke za prítomnosti ich uhlíkového skeletu (ketoanalog),
• začať, keď sa preruší používanie aminokyselín na syntézu zlúčenín obsahujúcich dusík (proteíny, kreatín, fosfolipidy, purínové a pyrimidínové zásady) - s cieľom ďalšieho katabolizmu ich zvyškov neobsahujúcich dusík a výroby energie,
• sú potrebné na intracelulárne hladovanie, napríklad pri hypoglykémii rôzneho pôvodu - na použitie aminokyselinových zvyškov bez dusíka v pečeňpre

23.6.1. Dekarboxylácia aminokyselín - štiepenie karboxylovej skupiny z aminokyseliny za tvorby CO2. Produkty dekarboxylačných reakcií aminokyselín sú biogénne amíny podieľa sa na regulácii metabolizmu a fyziologických procesov v tele (pozri tabuľku 23.1).

Tabuľka 23.1

Biogénne amíny a ich prekurzory.

Katalyzujú dekarboxylačné reakcie aminokyselín a ich derivátov dekarboxyláza aminokyseliny. Koenzým - pyridoxal fosfát (derivát vitamínu B6). Reakcie sú nezvratné.

23.6.2. Príklady dekarboxylačných reakcií. Niektoré aminokyseliny sú priamo dekarboxylované. Dekarboxylačná reakcia histidín :

Histamín má silný vazodilatačný účinok, najmä kapilár v zameraní zápalu; stimuluje žalúdočnú sekréciu pepsínu a kyseliny chlorovodíkovej a používa sa na štúdium sekrečnej funkcie žalúdka.

Dekarboxylačná reakcia glutamát :

GABA - inhibičný mediátor v centrálnom nervovom systéme.

Mnoho aminokyselín po preoxidácii podlieha dekarboxylácii. Hydroxylovaný produkt tryptofán premení sa na serotonín:

Serotonín tvorený hlavne v bunkách centrálneho nervového systému, má vazokonstrikčný účinok. Podieľa sa na regulácii krvného tlaku, telesnej teploty, dýchania, obličkovej filtrácie.

Hydroxylovaný produkt tyrozín ide do dopamínu:

Dopamín slúži ako predchodca katecholamínov; je mediátor inhibičného typu v centrálnom nervovom systéme.

Tioskupina cysteín oxiduje na sulfo skupinu, je produkt tejto reakcie dekarboxylovaný za vzniku taurínu:

Taurín tvorený hlavne v pečeni; podieľa sa na syntéze párových žlčových kyselín (kyselina taurocholová).

21.5.3. Biogénny katabolizmus amínov. V orgánoch a tkanivách existujú špeciálne mechanizmy, ktoré zabraňujú akumulácii biogénnych amínov. Hlavný spôsob inaktivácie biogénnych amínov - oxidačná deaminácia za tvorby amoniaku - je katalyzovaný mono- a diamínoxidázami.

Monoaminooxidáza (MAO) - enzým obsahujúci FAD - uskutočňuje reakciu:

Klinika používa na liečbu depresívnych stavov inhibítory MAO (nialamid, pyrazidol).

Redoxné procesy za účasti aminokyselín.

Tieto procesy prebiehajú v organizmoch rastlín a živočíchov. Existujú zlúčeniny, ktoré sú schopné buď uvoľňovať vodík, alebo ho absorbovať (viazať). Pri biologickej oxidácii sa štiepia dva atómy vodíka a pri biologickej redukcii sa pridávajú dva objemy vodíka. Zvážte to ako príklad s cysteínom a cystínom.

HS NH2OH -2H S NH2OH

HS NH2OH + 2H S NH2OH

CH2-CH-C \u003d O CH2-CH-C \u003d 0

cysteín cystín

redukovaná forma oxidovaná forma

Dve molekuly cystínu, ktoré stratia dva atómy vodíka, tvoria oxidovanú formu - cysteín. Tento proces je reverzibilný, keď sa na cystín naviažu dva atómy vodíka, vznikne cysteín - redukovaná forma. Redoxný proces prebieha podobným spôsobom na príklade tripeptidu - glutatiónu, ktorý sa skladá z troch aminokyselín: glutámovej, glycínu a cysteínu.

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

CH2C \u003d O -2Н CH2C \u003d O C \u003d O CH2

CH2NH +2НCH2NHNHCH2

CH-NH2CH2 glycín CH-NH2CH2CH2CH-NH2

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 molekuly)

tripeptid redukovaná forma hexapeptid - oxidovaná forma

Počas oxidácie sa odštiepia 2 atómy vodíka a spoja sa dve molekuly glutatiónu a tripeptid sa prevedie na hexapeptid, to znamená, že sa oxiduje.

Všetky chemické reakcie možno rozdeliť do dvoch typov. Prvá z nich obsahuje reakcie, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačného stavu atómov tvoriacich reaktanty, napríklad: \u003d \u003d Ako vidíte ...

Druhy chemických reakcií, ich použitie v priemysle

Je ťažké preceňovať význam kovov pre národné hospodárstvo a výroba kovov z rúd je tiež založená na oxidačno-redukčných reakciách. Rudy sa zvyčajne skladajú z kyslíkových alebo sírnych zlúčenín ...

Kinetika fotochemických reakcií

Molekuly reaktantu pod vplyvom svetla zvyčajne prechádzajú do elektronicky excitovaného stavu ...

Kinetika chemických reakcií

Redoxné procesy patria k najbežnejším chemickým reakciám a majú veľký význam v teórii i praxi. Oxidácia-redukcia je jedným z najdôležitejších procesov v prírode. Dych ...

Oscilačné chemické reakcie

Existuje mnoho kritérií na klasifikáciu chemických reakcií. Jedným z najdôležitejších je znak zmeny oxidačných stavov prvkov. Podľa toho, či sa oxidačné stavy prvkov menia alebo zostávajú ...

Svet solí

Pretože soli pozostávajú z iónov kovov a z kyslého zvyšku, možno ich redoxné reakcie podmienečne rozdeliť do dvoch skupín: reakcie v dôsledku kovového iónu a reakcie v dôsledku kyslého zvyšku ...

Redoxná reakcia

Redoxné reakcie, chemické reakcie sprevádzané zmenou oxidačného čísla atómov. Spočiatku (od zavedenia kyslíkovej teórie spaľovania do chémie A. Lavoisiera, koncom 18. storočia ...

Pokus 1. Ak sa dotknete horiacej zápalky zväzku oranžovočervených kryštálov dvojchrómanu amónneho (NH4) 2Cr2O7, stane sa niečo pozoruhodné: začína „erupcia“ malej „sopky“ ...

Redoxné reakcie

Skúsenosť 1. Pri pridávaní roztoku manganistanu draselného okysleného kyselinou sírovou k glukóze ...

Redoxné reakcie

Všetky procesy v živej prírode sú sprevádzané transformáciou energie a jej prechodmi z jednej formy do druhej. Za jeden deň dospelý človek spotrebuje asi 10 miliónov joulov energie ...

Stanovenie obsahu dusíka v oceli

Táto kapitola popisuje procesy, ktoré prebiehajú v pneumatickej jednotke počas procesu merania. Postup merania. Po ...

Základy chémie

1. Účel práce: Formovanie zručností pri zostavovaní rovníc redoxných reakcií, výpočte ekvivalentných hmotností oxidačného činidla a redukčného činidla, stanovenie smeru redoxných reakcií. 2 ...

Výpočet hlavných ukazovateľov ťažby v systéme kvapalina - kvapalina

Oddelenie látok v procese extrakcie je založené na rozdiele v distribúcii medzi dvoma nemiešateľnými kvapalinami. V najjednoduchšom prípade ...

Chemické vlastnosti cínu a jeho zlúčenín

Meradlom oxidačno-redukčnej schopnosti látok je ich redoxný (elektródový) potenciál (μ0) ...

Karen chémia

Počas fotochemických reakcií spravidla dochádza k radikálnym prešmykom monoterpenoidov žeriavu. Fotochemické transformácie takýchto zlúčenín sú dostatočne podrobne opísané v recenzii 12 ...