Aminokisline so heterofunkcionalne spojine, ki nujno vsebujejo dve funkcionalni skupini: amino skupino - NH 2 in karboksilno skupino -COOH, povezano z ogljikovodikovim radikalom. Splošno formulo najpreprostejših aminokislin lahko zapišemo na naslednji način:

Ker aminokisline vsebujejo dve različni funkcionalni skupini, ki vplivata druga na drugo, se značilne reakcije razlikujejo od značilnih reakcij karboksilnih kislin in aminov.

Lastnosti aminokislin

Aminokislina - NH 2 določa osnovne lastnosti aminokislin, saj je sposobna povezati kation vodika s pomočjo mehanizma donor-akceptor zaradi prisotnosti prostega elektronskega para pri dušikovem atomu.

Skupina -COOH (karboksilna skupina) določa kisle lastnosti teh spojin. Zato so aminokisline amfoterne organske spojine. Z alkalijami reagirajo kot kisline:

Z močnimi kislinami podobnimi aminskimi bazami:

Poleg tega aminokislina v aminokislini sodeluje s sestavno karboksilno skupino in tvori notranjo sol:

Ionizacija molekul aminokislin je odvisna od kisle ali alkalne narave medija:

Ker se aminokisline v vodnih raztopinah obnašajo kot tipične amfoterne spojine, imajo v živih organizmih vlogo varovalnih snovi, ki ohranjajo določeno koncentracijo vodikovih ionov.

Aminokisline so brezbarvne kristalne snovi, ki se z razpadom talijo pri temperaturah nad 200 ° C. So topni v vodi in netopni v etru. Glede na radikal R- so lahko sladke, grenke ali neokusne.

Aminokisline delimo na naravne (najdemo jih v živih organizmih) in sintetične. Med naravnimi aminokislinami (približno 150) ločimo proteinogene aminokisline (približno 20), ki so del beljakovin. So v obliki črke L. Približno polovica teh aminokislin pripada nenadomestljivker se v človeškem telesu ne sintetizirajo. Nepogrešljive so kisline, kot so valin, levcin, izolevcin, fenilalanin, lizin, treonin, cistein, metionin, histidin, triptofan. Te snovi vstopijo v človeško telo s hrano. Če njihova količina v hrani ni zadostna, se moti normalen razvoj in delovanje človeškega telesa. Pri nekaterih boleznih telo ne more sintetizirati nekaterih drugih aminokislin. Torej, s fenilketonurijo se tirozin ne sintetizira. Najpomembnejša lastnost aminokislin je sposobnost vstopa v molekulsko kondenzacijo s sproščanjem vode in tvorbo amidne skupine -NH-CO-, na primer:

Spojine z visoko molekulsko maso, pridobljene s takšno reakcijo, vsebujejo veliko število amidnih fragmentov, zato jih imenujemo poliamidi.

Ti poleg zgoraj omenjenih sintetičnih najlonskih vlaken vključujejo na primer enant, ki nastane med polikondenzacijo aminoenantske kisline. Aminokisline z amino in karboksilnimi skupinami na koncih molekul so primerne za proizvodnjo sintetičnih vlaken.

Ti alfa aminokislinski poliamidi se imenujejo peptidi... Glede na število aminokislinskih ostankov dipeptidi, tripeptidi, polipeptidi... V takih spojinah se skupine -NH-CO- imenujejo peptidne skupine.

Pri ljudeh je glavna metoda razčlenjevanja oksidativna deaminacija... Obstajata dve različici oksidativne deaminacije: neposrednoin posredno.

Neposredno oksidativno deaminiranje

Neposredno deaminacijo katalizira en encim, kar ima za posledico NH 3 in keto kislino. Neposredno oksidativno razkrojevanje se lahko pojavi v prisotnosti kisika (aerobno) in ne potrebuje kisika (anaerobno).

1. Aerobno neposredno oksidativno deaminiranje katalizirajo D-aminokislinske oksidaze ( D-oksidaza) kot koencim z uporabo FADin L-aminokislinske oksidaze ( L-oksidaza) s koencimom FMN... V človeškem telesu so ti encimi prisotni, vendar praktično neaktivni.

Reakcija, ki jo katalizirata D- in L-aminokislinska oksidaza

2. Anaerobna neposredna oksidativna deaminacija obstaja samo za glutaminsko kislino, samo katalizirano glutamat dehidrogenazapretvorba glutamata v α-ketoglutarat. Encim glutamat dehidrogenaza je prisoten v mitohondrijih vseh celic v telesu (razen mišic). Ta vrsta razčlenjevanja je tesno povezana z aminokislinami in z njo tvori postopek transdeaminacija (glej spodaj).

Reakcija neposredne oksidativne deaminacije
glutaminska kislina

Posredno oksidativno deaminiranje (transdeaminacija)

Posredno oksidativno deaminiranje vključuje 2 stopnji in aktivno gre v vse celice telesa.

Prva stopnja je sestavljena iz reverzibilnega prenosa skupine NH 2 iz aminokisline v keto kislino s tvorbo nove aminokisline in nove keto kisline s sodelovanjem encimov aminotransferaza... Ta prenos se imenuje in njegov mehanizem je precej zapleten.

Kot akceptor se v telesu običajno uporablja keto kislina ("keto kislina 2") α-ketoglutarna kislinaki se spremeni v glutamat("aminokislina 2").

Shema reakcije transaminacije

Zaradi transaminiranja proste aminokisline izgubijo svoje α-NH 2 skupini in se pretvorijo v ustrezne keto kisline. Poleg tega se njihov ketoskelet katalizira po posebnih poteh in je vključen v ciklus trikarboksilne kisline in dihanje tkiva, kjer izgori do CO2 in H2O.

Če je potrebno (npr. Na tešče), lahko ogljikov ogrodje glukogenih aminokislin v jetrih uporabimo za sintezo glukoze v glukoneogenezi. V tem primeru se količina aminotransferaz v hepatocitih poveča pod vplivom glukokortikoidov.

Druga stopnja sestoji iz cepitve aminokisline iz aminokisline 2 - deaminacijo.

Ker v telesu je zbiralec vseh aminokislinskih aminokislin glutaminska kislina, nato le ta podvrže oksidativni deaminaciji s tvorbo amoniaka in α-ketoglutarne kisline. Ta faza je izvedena glutamat dehidrogenaza , ki ga najdemo v mitohondrijih vseh celic telesa, razen mišičnih celic.

Glede na tesno povezanost obeh stopenj se imenuje posredno oksidativno deaminiranje transdeaminacija.

Shema obeh faz transdeaminacije

Če pride do reakcije neposredne deaminacije v mitohondrijih jeter, se za sintezo sečnine uporablja amonijak, ki se nato odstrani z urinom. V epiteliju ledvičnih tubulov je reakcija potrebna za odstranitev amoniaka v procesu amoniogeneze.

Ker se NADH uporablja v dihalni verigi in je α-ketoglutarat vključen v reakcijo CTX, se reakcija aktivira, ko primanjkuje energije, in je zavirana presežek ATP in NADH.

Vloga transaminacije in transdeaminacije

Reakcije transaminiranje:

• se aktivirajo v jetrih, mišicah in drugih organih, ko prekomerna količina nekaterih aminokislin vstopi v celico - da bi optimizirali njihovo razmerje,
• zagotoviti sintezo nebistvenih aminokislin v celici v prisotnosti ogljikovega okostja (ketoanalog),
• se začnejo, ko se ukine uporaba aminokislin za sintezo spojin, ki vsebujejo dušik (beljakovine, kreatin, fosfolipidi, purinske in pirimidinske baze) - z namenom nadaljnje katabolizma njihovih ostankov brez dušika in proizvodnje energije,
• so nujni za znotrajcelično stradanje, na primer pri hipoglikemiji različnega izvora - za uporabo aminokislinskih ostankov brez dušika v jetraza

23.6.1. Dekarboksilacija aminokislin - cepitev karboksilne skupine iz aminokisline s tvorbo CO2. Produkti reakcij aminokislinske dekarboksilacije so biogeni amini sodelovanje pri uravnavanju metabolizma in fizioloških procesov v telesu (glej tabelo 23.1).

Preglednica 23.1

Biogeni amini in njihovi predhodniki.

Reakcije dekarboksilacije aminokislin in njihovih derivatov katalizirajo dekarboksilaza amino kisline. Koencim - piridoksal fosfat (derivat vitamina B6). Reakcije so nepopravljive.

23.6.2. Primeri reakcij dekarboksilacije. Nekatere aminokisline so neposredno dekarboksilirane. Reakcija dekarboksilacije histidin :

Histamin ima močan vazodilatacijski učinek, zlasti kapilar v žarišču vnetja; spodbuja izločanje želodca tako pepsina kot klorovodikove kisline in se uporablja za preučevanje sekretorne funkcije želodca.

Reakcija dekarboksilacije glutamat :

GABA - zaviralni mediator v centralnem živčnem sistemu.

Številne aminokisline se po preoksidaciji podvržejo dekarboksilaciji. Hidroksiliran izdelek triptofan se spremeni v serotonin:

Serotonin ki se tvori predvsem v celicah centralnega živčnega sistema, deluje vazokonstriktorsko. Sodeluje pri uravnavanju krvnega tlaka, telesne temperature, dihanja, ledvične filtracije.

Hidroksiliran izdelek tirozin prehaja v dopamin:

Dopamin služi kot predhodnik kateholaminov; je zaviralni mediator v osrednjem živčevju.

Tioskupina cistein oksidira v sulfo skupino, produkt te reakcije se dekarboksilira in tvori tavrin:

Tavrin nastajajo predvsem v jetrih; sodeluje pri sintezi parnih žolčnih kislin (tauroholna kislina).

21.5.3. Katagenizem biogenih aminov. V organih in tkivih obstajajo posebni mehanizmi, ki preprečujejo kopičenje biogenih aminov. Glavni način inaktivacije biogenih aminov - oksidativno deaminiranje s tvorbo amoniaka - katalizirajo mono- in diaminooksidaze.

Monoaminooksidaza (MAO) - encim, ki vsebuje FAD - izvede reakcijo:

Klinika uporablja zaviralce MAO (nialamid, pirazidol) za zdravljenje depresivnih stanj.

Redoks procesi s sodelovanjem aminokislin.

Ti procesi potekajo v organizmih rastlin in živali. Obstajajo spojine, ki lahko sproščajo vodik ali ga absorbirajo (pritrdijo). Pri biološki oksidaciji se odcepita dva atoma vodika, pri biološki redukciji pa se dodamo dve količini vodika. Kot primer upoštevajte to s cisteinom in cistinom.

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

reducirana oblika oksidirana oblika

Dve molekuli cistina, ki izgubljata dva atoma vodika, tvorita oksidirano obliko - cistein. Ta postopek je reverzibilen, ko sta na cistin pritrjena dva vodikova atoma, nastane cistein - reducirana oblika. Redoks postopek poteka na podoben način na primeru tripeptida - glutationa, ki je sestavljen iz treh aminokislin: glutaminske, glicinske in cisteinske.

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 Н 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 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 molekuli)

tripeptid reducirana oblika heksapeptid - oksidirana oblika

Med oksidacijo se odcepita dva atoma vodika, združita se dve molekuli glutationa in tripeptid pretvori v heksapeptid, to je oksidira.

Vse kemične reakcije lahko razdelimo na dve vrsti. Prva med njimi vključuje reakcije, ki potekajo, ne da bi spremenile oksidacijsko stanje atomov, ki sestavljajo reaktante, na primer: \u003d \u003d Kot lahko vidite ...

Vrste kemičnih reakcij, njihova uporaba v industriji

Težko je preceniti pomen kovin za nacionalno gospodarstvo, proizvodnja kovin iz rud pa temelji tudi na redoks reakcijah. Običajno so rude sestavljene iz kisikovih ali žveplovih spojin ...

Kinetika fotokemičnih reakcij

Molekule reaktanta pod svetlobnim delovanjem običajno preidejo v elektronsko vzbujeno stanje ...

Kinetika kemijskih reakcij

Redoksni procesi so med najpogostejšimi kemičnimi reakcijami in so v teoriji in praksi zelo pomembni. Redukcija oksidacije je eden najpomembnejših procesov v naravi. Dih ...

Nihajne kemične reakcije

Obstajajo številna merila za razvrščanje kemičnih reakcij. Eden najpomembnejših je znak spremembe v stopnjah oksidacije elementov. Odvisno od tega, ali se oksidacijska stanja elementov spremenijo ali ostanejo ...

Svet soli

Ker so soli sestavljeni iz kovinskih ionov in kislega ostanka, lahko njihove redoks reakcije pogojno razdelimo v dve skupini: reakcije zaradi kovinskega iona in reakcije zaradi kislega ostanka ...

Redoks reakcija

Redoks reakcije, kemične reakcije, ki jih spremlja sprememba oksidacijskega števila atomov. Sprva (od uvedbe kisikove teorije zgorevanja v kemijo A. Lavoisierja, konec 18. stoletja ...

Poskus 1. Če se goreče vžigalice dotaknete kopice oranžno rdečih kristalov amonijevega dikromata (NH4) 2Cr2O7, se bo zgodilo nekaj izjemnega: začne se "izbruh" majhnega "vulkana" ...

Redoks reakcije

Izkušnje 1. Pri dodajanju raztopine kalijevega permanganata, kislega z žveplovo kislino, glukozi ...

Redoks reakcije

Vse procese v živi naravi spremlja preoblikovanje energije in njeni prehodi iz ene oblike v drugo. V enem dnevu odrasla oseba porabi približno 10 milijonov džuljev energije ...

Določanje vsebnosti dušika v jeklu

Ta odstavek opisuje procese, ki potekajo v pnevmatski enoti med postopkom merjenja. Napredek pri merjenju. Po ...

Osnove kemije

1. Namen dela: Oblikovanje spretnosti za pripravo enačb redoks reakcij, izračun ekvivalentnih mas oksidacijskega in redukcijskega sredstva, določanje smeri redoks reakcij. 2 ...

Izračun glavnih kazalnikov ekstrakcije v sistemu tekočina - tekočina

Ločevanje snovi v postopku ekstrakcije temelji na razliki v porazdelitvi med dvema tekočinama, ki se ne mešata. V najpreprostejšem primeru ...

Kemijske lastnosti kositra in njegovih spojin

Merilo oksidacijsko-redukcijske sposobnosti snovi je njihov redoks (elektrodni) potencial (μ0) ...

Karenina kemija

Med fotokemičnimi reakcijami se praviloma zgodijo radikalne preureditve karan-monoterpenoidov. Fotokemijske transformacije takih spojin so dovolj podrobno opisane v pregledu 12 ...