Alifatická aminokyselina: čo to je?

Obsah:

Alifatická aminokyselina: čo to je?
Alifatická aminokyselina: čo to je?
Anonim

Alifatické aminokyseliny – deriváty karboxylových kyselín – sú v prírode široko rozšírené. Zohrávajú dôležitú úlohu v mnohých životne dôležitých procesoch. Na ich základe sa vyrábajú niektoré druhy liekov.

Alifatická aminokyselina – čo to je?

Čo sú alifatické aminokyseliny
Čo sú alifatické aminokyseliny

Aminokyseliny plnia dôležité funkcie v ľudskom tele a iných živočíchoch, keďže sú neurotransmitermi a „stavebnými kameňmi“na stavbu bielkovín. Sú tiež potrebné pre správny metabolizmus.

Alifatické aminokyseliny sú rôzne aminokarboxylové aminokyseliny, v ktorých sú amino a karboxylové skupiny viazané na alifatický atóm uhlíka. Termín "alifatický" označuje lineárne alebo rozvetvené reťazce atómov daného prvku.

Väčšina aminokyselín, ktoré boli izolované zo živých organizmov, sú alifatické. V chémii používajú najmä bežné názvy týchto látok podľa pôvodných bielkovín, z ktorých boli získané, keďže podľa systematického názvoslovia majú príliš ťažkopádne názvy.

Typy spojení podľa štruktúry

Alifatické aminokyseliny sa v závislosti od polohy amino a karboxylových skupín delia na nasledujúce typy:

  1. Alfa izoméry. Zahŕňajú väčšinu prírodných zlúčenín nachádzajúcich sa v rastlinách, mikroorganizmoch a zvieratách. Nachádzajú sa aj v meteoritoch a štruktúra týchto látok je rovnaká ako štruktúra pozemských živých bytostí.
  2. Betta-aminokyseliny. Príkladom je β-alanín, ktorý je súčasťou koenzýmu A. Ten sa podieľa na syntéze a oxidácii mastných kyselín.
  3. Gamma izoméry. Jedným z najjasnejších predstaviteľov tejto skupiny je kyselina ɣ-aminomaslová (GABA), najdôležitejší neurotransmiter nervového systému zodpovedný za inhibíciu nervových procesov, oslabenie a potlačenie excitácie.

Všetky aminokyseliny typu alfa, okrem glycínu, majú asymetrickú štruktúru, existujú vo forme dvoch zrkadlových odrazov, ktoré sa v priestore nekombinujú (L- a D-aminokyseliny) a majú prirodzenú optickú aktivitu. Najdôležitejšie L-aminokyseliny sú glycín, alanín, serín, cysteín, kyselina asparágová, tyrozín, leucín, glutamín, izoleucín, arginín, lyzín, prolín.

Príklady alifatických aminokyselín sú uvedené na obrázku nižšie.

Alifatické aminokyseliny - príklady
Alifatické aminokyseliny - príklady

Typy látok podľa iných kritérií

Existuje aj klasifikácia podľa povahy účasti alifatických aminokyselín na syntéze bielkovín.

  1. Proteinogénne zlúčeniny zo série L, ktoré sú naviazané na proteíny v ribozómoch pod kontrolou RNA. ichsekvencia je geneticky zakódovaná. Takýchto aminokyselín je len dvadsať.
  2. Neproteinogénne (nekódujúce), nie je súčasťou bielkovín, ale plní dôležité funkcie (hlavne účasť na metabolických procesoch). Niektoré z nich sú toxíny a jedovaté pre ľudí.
L- a D-typy alifatických aminokyselín
L- a D-typy alifatických aminokyselín

Podľa acidobázických vlastností sa alifatické aminokyseliny delia na 3 typy:

  • kyslé (kyseliny asparágové a glutámové);
  • neutrálny, obsahujúci rovnaký počet zásaditých a kyslých skupín;
  • základné (histidín, arginín, lyzín a iné).

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Alifatické aminokyseliny - vlastnosti
Alifatické aminokyseliny - vlastnosti

Nasledovné vlastnosti sú typické pre alifatické aminokyseliny:

  • štruktúra vo forme bipolárnych iónov v kryštalickom stave;
  • vysoký bod topenia (α-aminokyseliny nemajú jasnú hodnotu);
  • dobrá rozpustnosť vo vode a vodných roztokoch zásad, kyselín;
  • amfoterický;
  • základné vlastnosti v kyslom prostredí a naopak;
  • ak je pH média vyššie ako izoelektrický bod, potom alifatické aminokyseliny tvoria soli s alkáliami, ktoré sa dobre rozpúšťajú vo vode.

Zmesi týchto látok s ich sodnými alebo draselnými soľami sa používajú na výrobu tlmivých roztokov používaných na chemickú analýzu.

Syntéza

BV laboratórnych podmienkach je výroba týchto zlúčenín náročná úloha, pretože sú opticky aktívne a v prirodzených podmienkach k ich produkcii dochádza za účasti enzýmov. Chemicky sa preto získavajú iba racemické aminokyseliny, ktoré sú zmesou optických izomérov.

Ako východiskový materiál sa používajú α-halogénkarboxylové kyseliny, ktoré pri reakcii s amoniakom poskytujú alifatické aminokyseliny. Existujú aj iné spôsoby získania - z ketokyselín a ich derivátov v procese redukčnej aminácie, z esteru malónovej kyseliny aminooctovej (glycín). Na syntézu aminokyselín v priemyselnom meradle sa používajú mikrobiologické technológie. Pomocou genetického inžinierstva sú tieto látky izolované z proteínových molekúl produkovaných špeciálne kultivovanými mikroorganizmami.

Úloha v prírode

Alifatické aminokyseliny – úloha v prírode
Alifatické aminokyseliny – úloha v prírode

Len v rastlinách a mikroorganizmoch bolo identifikovaných viac ako 200 alifatických aminokyselín a celkovo je ich dnes vyše päťsto. Sú súčasťou antibakteriálnych látok (ako je penicilín), ktoré mikroorganizmy produkujú a tiež tvoria bunkové steny väčšiny baktérií.

V tele zvierat tieto látky plnia tieto hlavné funkcie:

  • syntéza bielkovín, enzýmov, hormónov, koenzýmov a iných dôležitých organických zlúčenín;
  • tvorba biologicky aktívnych amínov (dopamín, norepinefrín, epinefrín, serotonín a iné);
  • účasť na prenose nervových impulzov a metabolických procesoch.

V ľudských mozgových bunkách prebieha aktívny metabolizmus za účasti aminokyselín, ktorých koncentrácia je 7-krát vyššia ako v krvnej plazme.

Lekárske aplikácie

Alifatické aminokyseliny – medicínske aplikácie
Alifatické aminokyseliny – medicínske aplikácie

Použitie týchto zlúčenín na liečebné účely je založené na ich schopnosti podieľať sa na výmene dusíkatých prvkov a syntéze biologicky aktívnych látok. Existuje veľa liekov, ktoré obsahujú alifatické aminokyseliny. Nižšie sú uvedené niektoré z nich a ich využitie v terapeutickej praxi.

  1. Kyselina glutámová – patológia CNS, epilepsia, psychóza, mentálna retardácia u detí, detská mozgová obrna, Downova choroba.
  2. Metionín - toxické poškodenie pečene (cirhóza, otravy arzénom, chloroformom a inými toxínmi), ako aj ochorenia tohto orgánu pri chronickom alkoholizme, diabetes mellitus.
  3. Aminalon je neurotropné činidlo.
  4. Cysteín – na šedý zákal.
  5. Acetylcysteín - pri ochoreniach dýchacieho systému ako mukolytikum.