Aminokyseliny, ktorých vzorce sa preberajú na stredoškolskom kurze chémie, sú dôležité látky pre ľudský organizmus. Proteíny, pozostávajúce zo zvyškov aminokyselín, sú nevyhnutné na to, aby človek plne fungoval.
Definícia
Aminokyseliny, ktorých vzorce budú uvedené nižšie, sú organické zlúčeniny, ktorých molekuly obsahujú amino a karboxylové skupiny. Karboxyl sa skladá z karbonylovej a hydroxylovej skupiny.
Aminokyseliny môžete považovať za deriváty karboxylových kyselín, kde je atóm vodíka nahradený aminoskupinou.
Vlastnosti chemických vlastností
Aminokyseliny, ktorých všeobecný vzorec môže byť vyjadrený ako CnH2nNH2COOH, sú amfotérne chemické zlúčeniny.
Prítomnosť dvoch funkčných skupín v ich molekulách vysvetľuje možnosť, že tieto organické látky prejavujú zásadité a kyslé vlastnosti.
Ich vodné roztoky majú vlastnosti tlmivých roztokov. Zwitterión je molekula aminokyseliny, kde aminoskupina je NH3+ a karboxyl je -COO-. Molekula tohto typu má významný dipólový moment, pričomcelkový poplatok je nulový. Na takýchto molekulách sú postavené kryštály mnohých aminokyselín.
Medzi najdôležitejšie chemické vlastnosti tejto triedy látok možno rozlíšiť polykondenzačné procesy, v dôsledku ktorých vznikajú polyamidy vrátane proteínov, peptidov, nylonu.
Aminokyseliny, ktorých všeobecný vzorec je CnH2nNH2COOH, reagujú s kyselinami, zásadami, oxidmi kovov, soľami slabých kyselín. Obzvlášť zaujímavé sú interakcie aminokyselín s alkoholmi súvisiace s esterifikáciou.
Vlastnosti izomérie
Aby sme si zapísali štruktúrne vzorce aminokyselín, všimneme si, že mnohé aminokyseliny zapojené do biochemických transformácií obsahujú aminoskupinu v polohe a od karboxylovej skupiny. Takýto atóm uhlíka je chirálnym centrom a aminokyseliny sa považujú za optické izoméry.
Štruktúrny vzorec aminokyselín poskytuje predstavu o umiestnení hlavných funkčných skupín, ktoré tvoria danú látku, vzhľadom na aktívny atóm uhlíka.
Prírodné aminokyseliny, ktoré sú súčasťou proteínových molekúl, sú zástupcami L-série.
Optické izoméry aminokyselín sa vyznačujú spontánnou pomalou neenzymatickou racemizáciou.
Vlastnosti a-zlúčenín
Akýkoľvek vzorec látok tohto typu predpokladá umiestnenie aminoskupiny na druhom atóme uhlíka. 20 aminokyselín, ktorých vzorce sa zvažujú aj v kurze školskej biológie, sú tiežpatria k tomuto druhu. Patria sem napríklad alanín, asparagín, serín, leucín, tyrozín, fenylalanín, valín. Práve tieto zlúčeniny tvoria ľudský genetický kód. Okrem štandardných pripojení? neštandardné aminokyseliny, ktoré sú ich derivátmi, sa našli aj v molekulách bielkovín.
Klasifikácia syntézou
Ako možno oddeliť esenciálne aminokyseliny? Formuly tejto triedy sú rozdelené podľa fyziologického základu na polonahraditeľné, schopné syntetizácie v ľudskom tele. Bežné zlúčeniny syntetizované v akomkoľvek živom organizme sú tiež izolované.
Rozdelenie pre radikálne a funkčné skupiny
Vzorec aminokyseliny sa líši v štruktúre radikálu (bočná skupina). Existuje delenie na nepolárne molekuly obsahujúce hydrofóbny nepolárny radikál, ako aj na nabité polárne skupiny. Aromatické aminokyseliny sa v biochémii považujú za samostatnú skupinu: histidín, tryptofán, tyrozín. V závislosti od funkčných skupín sa rozlišuje niekoľko skupín. Alifatické zlúčeniny sú reprezentované:
- monoaminomonokarboxylové zlúčeniny, ktoré možno považovať za glycín, valín, alanín, leucín;
- oxymonokaminokarboxylové látky: treonín, serín;
- monoaminokarboxylové: glutámová, kyselina asparágová;
- zlúčeniny obsahujúce síru: metionín, cysteín;
- diaminomonokarboxylové látky: lyzín, histidín, arginín;
- heterocyklické: prolín, histidín,tryptofán/
Akýkoľvek vzorec aminokyseliny môže byť napísaný všeobecne, iba radikálové skupiny sa budú líšiť.
Kvalitatívna definícia
Na detekciu malého množstva aminokyselín sa uskutočňuje ninhydrínová reakcia. Pri procese zahrievania aminokyselín s nadbytkom ninhydrínu sa získa purpurový produkt, ak má kyselina voľnú a-aminoskupinu, a žltý produkt je typický pre chránenú skupinu. Táto metóda má vysokú citlivosť a používa sa na kolorimetrickú detekciu aminokyselín. Na jej základe vznikla metóda deliacej chromatografie na papieri, ktorú zaviedol Martin v roku 1944.
Rovnaká chemická reakcia sa používa v automatickom analyzátore aminokyselín. Zariadenie, ktoré vytvorili Moore, Shpakman, Stein, je založené na separácii zmesi aminokyselín v kolónach naplnených iónomeničovými živicami. Z kolóny prúd eluentu vstupuje do mixéra, sem ide aj ninhydrín.
Kvantitatívny obsah aminokyselín sa posudzuje podľa intenzity výslednej farby. Hodnoty sa zaznamenávajú fotoelektrickým kolorimetrom a zaznamenávajú sa pomocou zapisovača.
Podobná technológia sa v súčasnosti používa v klinickej praxi pri testoch krvi, cerebrospinálnej tekutiny a moču. Umožňuje vám poskytnúť úplný obraz o kvalitatívnom zložení aminokyselín obsiahnutých v biologických tekutinách, identifikovať v nich neštandardné látky obsahujúce dusík.
Funkcie nomenklatúry
Ako správne pomenovaťaminokyseliny? Vzorce a názvy týchto zlúčenín sú uvedené podľa medzinárodnej nomenklatúry IUPAC. Poloha aminoskupiny sa pridá k zodpovedajúcej karboxylovej kyseline, pričom sa vychádza z uhľovodíka na karboxylovej skupine.
Napríklad kyselina 2-aminoetánová. Okrem medzinárodného názvoslovia sa v biochémii používajú triviálne názvy. Kyselina aminooctová je teda glycín používaný v modernej medicíne.
Ak sú v molekule dve karboxylové skupiny, k názvu sa pridá prípona -diónová. Napríklad kyselina 2-aminobutándiová.
Pre všetkých zástupcov tejto triedy je charakteristická štruktúrna izoméria v dôsledku zmien v štruktúre uhlíkového reťazca, ako aj umiestnení karboxylových a aminoskupín. Okrem glycínu (najjednoduchší zástupca tejto triedy organických látok obsahujúcich kyslík)? zvyšné zlúčeniny majú zrkadlové antipódy (optické izoméry).
Aplikácia
Aminokyseliny sú v prírode bežné, sú základom pre stavbu živočíšnych a rastlinných bielkovín. Tieto zlúčeniny sa používajú v medicíne v prípade silného vyčerpania organizmu, napríklad po zložitých chirurgických operáciách. Kyselina glutámová pomáha bojovať proti nervovým chorobám a histidín sa používa na liečbu žalúdočných vredov. Pri syntéze syntetických vlákien (kapron, enanth) pôsobia ako suroviny kyseliny aminokaprónová a aminoenantová.
Záver
Aminokyseliny sú organické zlúčeniny, ktoré v ichmajú dve funkčné skupiny. Práve štruktúrne znaky vysvetľujú dualitu ich chemických vlastností, ako aj špecifiká ich použitia. Na základe výsledkov výskumných experimentov bolo možné zistiť, že biomasa živých organizmov, ktoré žijú na našej planéte, tvorí spolu 1,8 1012-2,4 1012 ton sušiny. Aminokyseliny sú počiatočné monoméry v biosyntéze molekúl proteínov, bez ktorých nie je možná existencia ľudí a zvierat.
V závislosti od fyziologických vlastností dochádza k deleniu všetkých aminokyselín na esenciálne látky, ktorých syntéza v ľudskom tele a u cicavcov neprebieha. Aby sa predišlo poruchám v metabolických procesoch, je dôležité jesť potraviny, ktoré tieto aminokyseliny obsahujú.
Práve tieto zlúčeniny sú akési „tehly“, ktoré sa používajú na stavbu biopolymérnych proteínov. V závislosti od toho, ktoré aminokyselinové zvyšky, v akom poradí sa zoradia v štruktúre proteínu, má výsledný proteín určité fyzikálne a chemické vlastnosti a aplikácie. Vďaka kvalitatívnym reakciám na funkčné skupiny biochemici určujú zloženie molekúl bielkovín, hľadajú nové spôsoby syntézy jednotlivých biopolymérov potrebných pre ľudské telo.
