Амінокислоти - гетерофункціональних сполук, які обов'язково містять дві функціональні групи: аміногрупу - NH 2 і карбоксильну групу -СООН, пов'язані з вуглеводневим радікалом.Общую формулу найпростіших амінокислот можна записати так:

Так як амінокислоти містять дві різні функціональні групи, які впливають один на одного, характерні реакції відрізняються від характерних реакцій карбонових кислот і амінів.

властивості амінокислот

Аміногрупа - NH 2 визначає основні властивості амінокислот, т. К. Здатна приєднувати до себе катіон водню по донорно-акцепторного механізму за рахунок наявності вільної електронної пари у атома азоту.

Група -СООН (карбоксильная група) визначає кислотні властивості цих сполук. Отже, амінокислоти - це амфотерні органічні сполуки. З лугами вони реагують як кислоти:

З сильними кіслотамі- як підстави-аміни:

Крім того, аминогруппа в амінокислоті вступає у взаємодію з входить до її складу карбоксильної групою, утворюючи внутрішню сіль:

Іонізація молекул амінокислот залежить від кислотного або лужного характеру середовища:

Так як амінокислоти в водних розчинах поводяться як типові амфотерні сполуки, то в живих організмах вони грають роль буферних речовин, що підтримують певну концентрацію іонів водню.

Амінокислоти являють собою безбарвні кристалічні речовини, що плавляться з розкладанням при температурі вище 200 ° С. Вони розчиняються у воді і нерозчинні в ефірі. Залежно від радикала R- вони можуть бути солодкими, гіркими або позбавленими смаку.

Амінокислоти поділяють на природні (виявлені в живих організмах) і синтетичні. Серед природних амінокислот (близько 150) виділяють Протеїногенні амінокислоти (близько 20), які входять до складу білків. Вони являють собою L-форми. Приблизно половина з цих амінокислот відносяться до незамінним, Т. К. Вони не синтезуються в організмі людини. Незамінними є такі кислоти, як валін, лейцин, ізолейцин, фенілаланін, лізин, треонін, цистеїн, метіонін, гістидин, триптофан. В організм людини ці речовини надходять з їжею. Якщо їх кількість в їжі буде недостатнім, нормальний розвиток і функціонування організму людини порушуються. При окремих захворюваннях організм не в змозі синтезувати і деякі інші амінокислоти. Так, при фенілкетонурії не синтезується тирозин. Найважливішим властивістю амінокислот є здатність вступати в молекулярну конденсацію з виділенням води і утворенням амидной угруповання -NH-СО, наприклад:

Отримані в результаті такої реакції високомолекулярні сполуки містять велику кількість амідних фрагментів і тому отримали назву полімамідов.

До них, крім названого вище синтетичного волокна капрону, відносять, наприклад, і енант, що утворюється при поліконденсації аміноенантовой кислоти. Для отримання синтетичних волокон придатні амінокислоти з розташуванням амино- і карбоксильної груп на кінцях молекул.

Поліаміди альфа-амінокислот називаються пептидами. Залежно від числа залишків амінокислот розрізняють дипептиди, трипептиди, поліпептиди. У таких з'єднаннях групи -NH-СО називають пептидними.

У людини основним способом дезаминирования є окислювальне дезамінування. Виділяють два варіанти окисного дезамінування: прямеі непряме.

Пряме окислювальне дезамінування

Пряме дезаминирование каталізується одним ферментом, в результаті утворюється NH 3 і кетокислот. Пряме окислювальне дезамінування може йти в присутності кисню (аеробний) і не потребувати кисню (анаеробне).

1. Аеробне пряме окисне дезамінування каталізується оксидазами D-амінокислот ( D-оксидази) Як кофермент використовують ФАД, І оксидазами L-амінокислот ( L-оксидази) З коферментом ФМН. В організмі людини ці ферменти присутні, але практично неактивні.

Реакція, що каталізується оксидазами D- і L-амінокислот

2. Анаеробне пряме окисне дезамінування існує тільки для глутамінової кислоти, каталізується тільки глутаматдегідрогеназа, Що перетворює глутамат в α-кетоглутарат. Фермент глутаматдегідрогеназа мається на мітохондріях всіх клітин організму (крім м'язових). Цей тип дезаминирования найтіснішим чином пов'язаний з амінокислот і формує з ним процес трансдезамінірованія (див. нижче).

Реакція прямого окисного дезамінування
глутамінової кислоти

Непряме окислювальне дезамінування (трансдезамінірованіе)

Непряме окислювальне дезамінування включає 2 етапу і активно йде у всіх клітинах організму.

Перший етап полягає в оборотному перенесення NH 2-групи з амінокислоти на кетокислоту з утворенням нової амінокислоти і нової кетокислот за участю ферментів амінотрансфераз. Це перенесення називається і його механізм досить складний.

Як кетокислот-акцептора ( "кетокислоту 2") в організмі зазвичай використовується α-кетоглутарова кислота, Яка перетворюється в глутамат( "Амінокислота 2").

Схема реакції трансамінування

В результаті трансаминирования вільні амінокислоти втрачають α-NH 2-групи і перетворюються в відповідні кетокислот. Далі їх кетоскелет Катаболізує специфічними шляхами і втягується в цикл трикарбонових кислот і тканинне дихання, де згоряє до СО 2 і Н 2 О.

При необхідності (наприклад, голодування) вуглецевий скелет глюкогенних амінокислот може використовуватися в печінці для синтезу глюкози в глюконеогенезі. У цьому випадку кількість амінотрансфераз в гепатоците збільшується під впливом глюкокортикоїдів.

Другий етап полягає в відщепленні аміногрупи від амінокислоти 2 - дезаминирование.

Оскільки в організмі колектором всіх амінокислотних аминогрупп є глутамінова кислота, То тільки вона піддається окислювальному дезамінування з утворенням аміаку і α-кетоглутаровой кислоти. Цей етап здійснюється глутаматдегідрогеназа , Яка є в мітохондріях всіх клітин організму, крім м'язових.

З огляду на тісний зв'язок обох етапів, непряме окислювальне дезамінування називають трансдезамінірованіе.

Схема обох етапів трансдезамінірованія

Якщо реакція прямого дезаминирования йде в мітохондріях печінки, аміак використовується для синтезу сечовини, яка в подальшому видаляється з сечею. В епітелії канальців нирок реакція необхідна для видалення аміаку в процесі аммоніегенеза.

Так як НАДН використовується в дихальної ланцюга і α-кетоглутарат втягується в реакції ЦТК, то реакція активується при дефіциті енергії та відзначено зниження надлишком АТФ і НАДН.

Роль трансаминирования і трансдезамінірованія

реакції трансаминирования:

• активуються в печінці, м'язах і інших органах під час вступу до клітку надмірної кількості тих чи інших амінокислот - з метою оптимізації їх співвідношення,
• забезпечують синтез замінних амінокислот в клітці при наявності їх вуглецевого скелета (кетоаналог),
• починаються після припинення використання амінокислот на синтез азотовмісних сполук (білків, креатину, фосфоліпідів, пуринових і піримідинових основ) - з метою подальшого катаболізму їх Безазотисті залишку і вироблення енергії,
• необхідні при внутрішньоклітинному голодуванні, наприклад, при гіпоглікемії різного генезу - для використання Безазотисті залишку амінокислот в печінкидля

23.6.1. декарбоксилирование амінокислот - відщеплення карбоксильної групи від амінокислоти з утворенням СО2. Продуктами реакцій декарбоксилювання амінокислот є біогенні аміни , Які беруть участь в регуляції обміну речовин і фізіологічних процесів в організмі (див. Таблицю 23.1).

Таблиця 23.1

Біогенні аміни і їх попередники.

Реакції декарбоксилювання амінокислот і їх похідних каталізують декарбоксилази амінокислот. кофермент - пиридоксальфосфат (Похідне вітаміну В6). Реакції є незворотними.

23.6.2. Приклади реакцій декарбоксилювання. Деякі амінокислоти безпосередньо піддаються декарбоксилюванню. реакція декарбоксилювання гистидина :

гістамін володіє потужним судинорозширювальну дію, особливо капілярів в осередку запалення; стимулює шлункову секрецію як пепсину, так і соляної кислоти, і використовується для дослідження секреторної функції шлунка.

реакція декарбоксилювання глутамату :

ГАМК - гальмові медіатор в центральній нервовій системі.

Ряд амінокислот піддається декарбоксилюванню після попереднього окислення. продукт гидроксилирования триптофану перетворюється в серотонін:

серотонін утворюється головним чином в клітинах центральної нервової системи, має судинозвужувальну дію. Бере участь в регуляції артеріального тиску, температури тіла, дихання, ниркової фільтрації.

продукт гидроксилирования тирозину переходить в дофамін:

дофамін служить попередником катехоламінів; є медіатором ингибирующего типу в центральній нервовій системі.

Тіогруппа цистеїну окислюється до сульфогрупи, продукти цієї реакції декарбоксилируется з утворенням таурину:

таурин утворюється головним чином в печінці; бере участь в синтезі парних жовчних кислот (таурохолевой кислоти).

21.5.3. Катаболізм біогенних амінів. В органах і тканинах існують спеціальні механізми, що попереджають накопичення біогенних амінів. Основний шлях інактивації біогенних амінів - окислювальне дезамінування з утворенням аміаку - каталізується моно- і діамінооксідази.

Моноамінооксидази (МАО) - ФАД-містить фермент - здійснює реакцію:

У клініці використовуються інгібітори МАО (ніаламід, піразидол) для лікування депресивних станів.

Окислювально-відновні процеси, що протікають за участю амінокислот.

Ці процеси протікають в організмах рослин і тварин. Є такі сполуки, які здатні або виділяти водень, або поглинати його (приєднувати). При біологічному окисленні йде відщеплення двох атомів водню, а при біологічному відновленні - приєднання двох томів водню. Розглянемо це на прикладі цистеїну і цистину.

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

цистеїн цистин

відновлена \u200b\u200bформа окислена форма

Дві молекули цистину, втрачаючи два атома водню, утворюють окислену форму - цистеїн. Цей процес оборотний, при приєднанні двох атомів водню до цистину утворюється цистеїн - відновлена \u200b\u200bформа. Аналогічно протікає процес окислювально відновний на прикладі трипептида - глутатіону, який складається з трьох амінокислот: глутамінової, гліцину і цистеїну.

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 гліцин 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 молекули)

трипептид відновлена \u200b\u200bформа гексапептид - окислена форма

При окисленні отщепляется 2 атома водню і з'єднуються дві молекули глутатіону і трипептид перетворюється в гексапептид, тобто окислюється.

Всі хімічні реакції можна розділити на два типи. До першого з них відносяться реакції, що протікають без зміни ступеня окислення атомів, що входять до складу реагуючих речовин, наприклад: \u003d \u003d Як видно ...

Види хімічних реакцій, їх використання в промисловості

Важко переоцінити значення металів для народного господарства, а отримання металів з руд також засновано на окисно-відновних реакціях. Зазвичай руди складаються з кисневих або сірчистих сполук ...

Кінетика фотохімічних реакцій

Молекули реагує речовини під дією світла зазвичай переходять в електронно-збуджений стан ...

Кінетика хімічних реакцій

Окислювально-відновні процеси належать до числа найбільш поширених хімічних реакцій і мають величезне значення в теорії і практиці. Окислення-відновлення - один з найважливіших процесів природи. Дихання ...

Коливальні хімічні реакції

Існують численні критерії класифікації хімічних реакцій. Один з найважливіших - ознака зміни ступенів окислення елементів. Залежно від того, змінюються ступені окислення елементів або зберігаються ...

світ солей

Оскільки солі складаються з іонів металу і кислотного залишку, їх окислювально-відновні реакції умовно можна розбити на дві групи: реакції за рахунок іона металу і реакції за рахунок кислотного залишку ...

Окислювально-відновна реакція

Окислювально-відновні реакції, хімічні реакції, що супроводжуються зміною окислювальних чисел атомів. Спочатку (з часу введення в хімію кисневої теорії горіння А. Лавуазьє, кінець 18 ст ...

Досвід 1. Якщо доторкнутися палаючим сірником до купки оранжево-червоних кристалів дихромата амонію (NH4) 2Cr2O7, відбудеться щось примітне: починається «виверження» маленького «вулкана» ...

Окислювально-відновні реакції

Досвід 1. При додаванні до глюкози розчину перманганату калію, підкисленого сірчаною кислотою ...

Окислювально-відновні реакції

Всі процеси в живій природі супроводжуються перетворенням енергії і її переходами з однієї форми в іншу. Протягом одного дня доросла людина споживає приблизно 10 млн. Дж енергії ...

Визначення вмісту азоту в стали

У цьому пункті описуються процеси, які відбуваються в пневматичному блоці в процесі вимірювання. Перебіг вимірювання. Після того...

основи хімії

1. Мета роботи: Формування навичок складання рівнянь окисно-відновних реакцій, розрахунку еквівалентних мас окислювача і відновника, визначення напрямку протікання окислювально-відновних реакцій. 2 ...

Розрахунок основних показників екстракції в системі рідина - рідина

Поділ речовин в процесі екстракції грунтується на відмінності в розподілі між двома несмешивающимися рідинами. У найпростішому випадку ...

Хімічні властивості олова і його сполук

Мірою окисно-відновної здатності речовин служать їх окислювально-відновні (електродні) потенціали (Ц0) ...

хімія Карен

Радикальні перегрупування монотерпеноід Караново ряду відбуваються, як правило, при фотохімічних реакціях. Фотохімічні перетворення таких сполук досить докладно описані в огляді 12 ...