Τα αμινοξέα καθορίζουν το θετικό φορτίο των πρωτεϊνών. «Μη τυποποιημένα» αμινοξέα. II. βιολογική ταξινόμηση

Οι χημικές ουσίες που περιέχουν τα δομικά συστατικά ενός καρβοξυλικού οξέος και ενός μορίου αμίνης ονομάζονται αμινοξέα. Αυτό είναι το γενικό όνομα για μια ομάδα οργανικών ενώσεων που περιέχουν μια αλυσίδα υδρογονάνθρακα, μια καρβοξυλική ομάδα (-COOH) και μια αμινομάδα (-NH2). Οι πρόδρομοί τους είναι τα καρβοξυλικά οξέα και τα μόρια στα οποία το υδρογόνο στο πρώτο άτομο άνθρακα αντικαθίσταται από μια αμινομάδα ονομάζονται άλφα αμινοξέα.

Μόνο 20 αμινοξέα έχουν αξία για τις ενζυμικές αντιδράσεις της βιοσύνθεσης που συμβαίνουν στο σώμα όλων των ζωντανών όντων. Αυτές οι ουσίες ονομάζονται τυπικά αμινοξέα. Υπάρχουν επίσης μη τυποποιημένα αμινοξέα που περιλαμβάνονται σε ορισμένα ειδικά μόρια πρωτεΐνης. Δεν βρίσκονται παντού, αν και επιτελούν σημαντική λειτουργία στην άγρια ​​ζωή. Πιθανώς, οι ρίζες αυτών των οξέων τροποποιούνται μετά τη βιοσύνθεση.

Γενικές πληροφορίες και κατάλογος ουσιών

Είναι γνωστές δύο μεγάλες ομάδες αμινοξέων, οι οποίες απομονώθηκαν λόγω των προτύπων της παρουσίας τους στη φύση. Συγκεκριμένα, υπάρχουν 20 τυπικά αμινοξέα και 26 μη τυπικά αμινοξέα. Τα πρώτα βρίσκονται στη σύνθεση των πρωτεϊνών οποιουδήποτε ζωντανού οργανισμού, ενώ τα δεύτερα είναι ειδικά για μεμονωμένους ζωντανούς οργανισμούς.

20 τυπικά αμινοξέα χωρίζονται σε 2 τύπους ανάλογα με την ικανότητα να συντίθενται στον ανθρώπινο οργανισμό. Αυτά είναι αντικαταστάσιμα, τα οποία στα ανθρώπινα κύτταρα μπορούν να σχηματιστούν από πρόδρομες ουσίες, και αναντικατάστατα, για τη σύνθεση των οποίων δεν υπάρχουν ενζυμικά συστήματα ή υπόστρωμα. Τα μη απαραίτητα αμινοξέα μπορεί να μην υπάρχουν στα τρόφιμα, καθώς το σώμα τους μπορεί να συνθέσει, αναπληρώνοντας την ποσότητα τους εάν είναι απαραίτητο. Τα απαραίτητα αμινοξέα δεν μπορούν να ληφθούν από τον οργανισμό από μόνα τους, και ως εκ τούτου πρέπει να λαμβάνονται από τα τρόφιμα.

Οι βιοχημικοί έχουν καθορίσει τα ονόματα των αμινοξέων από την ομάδα των βασικών. Είναι 8 γνωστά συνολικά:

• μεθειονίνη;
• θρεονίνη;
• ισολευκίνη;
• λευκίνη;
• φαινυλαλανίνη;
• τρυπτοφάνη;
• βαλίνη?
• λυσίνη;
• Η ιστιδίνη περιλαμβάνεται επίσης συχνά εδώ.

Πρόκειται για ουσίες με διαφορετική δομή της ρίζας υδρογονάνθρακα, αλλά πάντα με την παρουσία μιας καρβοξυλικής ομάδας και μιας αμινομάδας στο άτομο άλφα C.

Υπάρχουν 11 ουσίες στην ομάδα των μη βασικών αμινοξέων:

• αλανίνη;
• γλυκίνη?
• αργινίνη?
• ασπαραγίνη?
• ασπαρτικό οξύ;
• κυστεΐνη;
• γλουταμινικό οξύ;
• γλουταμίνη?
• προλίνη;
• σερίνη?
• τυροσίνη.

Βασικά, η χημική τους δομή είναι πιο απλή από αυτή των απαραίτητων, άρα η σύνθεσή τους είναι πιο εύκολη για τον οργανισμό. Τα περισσότερα από τα απαραίτητα αμινοξέα δεν μπορούν να ληφθούν μόνο λόγω της έλλειψης ενός υποστρώματος, δηλαδή ενός προδρόμου μορίου, μέσω της αντίδρασης τρανσαμίνωσης.

Γλυκίνη, αλανίνη, βαλίνη

Στη βιοσύνθεση μορίων πρωτεΐνης, χρησιμοποιούνται συχνότερα η γλυκίνη, η βαλίνη και η αλανίνη (ο τύπος κάθε ουσίας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα). Αυτά τα αμινοξέα είναι τα πιο απλά σε χημική δομή. Η ουσία γλυκίνη είναι η απλούστερη στην κατηγορία των αμινοξέων, δηλαδή, εκτός από το άτομο άνθρακα άλφα, η ένωση δεν έχει ρίζες. Ωστόσο, ακόμη και το πιο απλό μόριο στη δομή παίζει σημαντικό ρόλο στη διασφάλιση της ζωής. Συγκεκριμένα, ο δακτύλιος πορφυρίνης της αιμοσφαιρίνης και οι βάσεις πουρίνης συντίθενται από τη γλυκίνη. Ο πορφυρικός δακτύλιος είναι μια πρωτεϊνική περιοχή της αιμοσφαιρίνης, σχεδιασμένη να συγκρατεί άτομα σιδήρου στη σύνθεση μιας αναπόσπαστης ουσίας.

Η γλυκίνη συμμετέχει στη διασφάλιση της ζωτικής δραστηριότητας του εγκεφάλου, ενεργώντας ως ανασταλτικός μεσολαβητής του κεντρικού νευρικού συστήματος. Αυτό σημαίνει ότι εμπλέκεται περισσότερο στο έργο του εγκεφαλικού φλοιού - του πιο πολύπλοκα οργανωμένου ιστού του. Το πιο σημαντικό, η γλυκίνη είναι ένα υπόστρωμα για τη σύνθεση βάσεων πουρίνης που απαιτούνται για το σχηματισμό νουκλεοτιδίων που κωδικοποιούν κληρονομικές πληροφορίες. Επιπλέον, η γλυκίνη χρησιμεύει ως πηγή για τη σύνθεση άλλων 20 αμινοξέων, ενώ η ίδια μπορεί να σχηματιστεί από τη σερίνη.

Το αμινοξύ αλανίνη έχει ελαφρώς πιο πολύπλοκο τύπο από τη γλυκίνη, καθώς έχει μια ρίζα μεθυλίου που αντικαθίσταται από ένα άτομο υδρογόνου στο άτομο άνθρακα άλφα της ουσίας. Ταυτόχρονα, η αλανίνη παραμένει επίσης ένα από τα πιο συχνά εμπλεκόμενα μόρια στις διαδικασίες της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών. Είναι μέρος οποιασδήποτε πρωτεΐνης στην άγρια ​​ζωή.

Δεν μπορεί να συντεθεί στο ανθρώπινο σώμα, η βαλίνη είναι ένα αμινοξύ με διακλαδισμένη υδρογονανθρακική αλυσίδα που αποτελείται από τρία άτομα άνθρακα. Η ρίζα ισοπροπυλίου δίνει στο μόριο περισσότερο βάρος, αλλά εξαιτίας αυτού, είναι αδύνατο να βρεθεί υπόστρωμα για βιοσύνθεση στα κύτταρα των ανθρώπινων οργάνων. Επομένως, η βαλίνη πρέπει να παρέχεται με τροφή. Υπάρχει κυρίως στις δομικές πρωτεΐνες των μυών.

Τα αποτελέσματα της έρευνας επιβεβαιώνουν ότι η βαλίνη είναι απαραίτητη για τη λειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος. Συγκεκριμένα, λόγω της ικανότητάς του να αποκαθιστά το περίβλημα μυελίνης των νευρικών ινών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βοήθημα στη θεραπεία της σκλήρυνσης κατά πλάκας, του εθισμού στα ναρκωτικά και της κατάθλιψης. Βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες σε προϊόντα κρέατος, ρύζι, αποξηραμένα μπιζέλια.

Τυροσίνη, ιστιδίνη, τρυπτοφάνη

Στον οργανισμό, η τυροσίνη μπορεί να συντεθεί από φαινυλαλανίνη, αν και παρέχεται σε μεγάλες ποσότητες με γαλακτοκομικά, κυρίως με τυρί κότατζ και τυριά. Περιλαμβάνεται στη σύνθεση της καζεΐνης - ζωικής πρωτεΐνης, που περιέχεται σε περίσσεια σε τυρί cottage και τυροκομικά προϊόντα. Η βασική σημασία της τυροσίνης είναι ότι το μόριό της γίνεται υπόστρωμα για τη σύνθεση κατεχολαμινών. Αυτά είναι η αδρεναλίνη, η νορεπινεφρίνη, η ντοπαμίνη - μεσολαβητές του χυμικού συστήματος ρύθμισης των λειτουργιών του σώματος. Η τυροσίνη είναι σε θέση να διεισδύσει γρήγορα στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, όπου μετατρέπεται γρήγορα σε ντοπαμίνη. Το μόριο τυροσίνης εμπλέκεται στη σύνθεση μελανίνης, παρέχοντας μελάγχρωση του δέρματος, των μαλλιών και της ίριδας του ματιού.

Το αμινοξύ ιστιδίνη είναι μέρος των δομικών και ενζυματικών πρωτεϊνών του σώματος, είναι υπόστρωμα για τη σύνθεση της ισταμίνης. Το τελευταίο ρυθμίζει τη γαστρική έκκριση, συμμετέχει σε ανοσολογικές αντιδράσεις, ρυθμίζει την επούλωση των τραυματισμών. Η ιστιδίνη είναι ένα απαραίτητο αμινοξύ και το σώμα αναπληρώνει τα αποθέματά του μόνο από τα τρόφιμα.

Η τρυπτοφάνη δεν μπορεί επίσης να συντεθεί από το σώμα λόγω της πολυπλοκότητας της υδρογονανθρακικής αλυσίδας της. Είναι μέρος των πρωτεϊνών και αποτελεί υπόστρωμα για τη σύνθεση της σεροτονίνης. Το τελευταίο είναι μεσολαβητής του νευρικού συστήματος, σχεδιασμένος να ρυθμίζει τους κύκλους εγρήγορσης και ύπνου. Τρυπτοφάνη και τυροσίνη - αυτά τα ονόματα αμινοξέων πρέπει να θυμούνται οι νευροφυσιολόγοι, καθώς από αυτά συντίθενται οι κύριοι μεσολαβητές του μεταιχμιακού συστήματος (σεροτονίνη και ντοπαμίνη), οι οποίοι εξασφαλίζουν την παρουσία συναισθημάτων. Ταυτόχρονα, δεν υπάρχει μοριακή μορφή που να εξασφαλίζει τη συσσώρευση απαραίτητων αμινοξέων στους ιστούς, γι' αυτό και πρέπει να υπάρχουν καθημερινά στα τρόφιμα. Η πρωτεϊνική τροφή σε ποσότητα 70 γραμμαρίων την ημέρα καλύπτει πλήρως αυτές τις ανάγκες του οργανισμού.

Φαινυλαλανίνη, λευκίνη και ισολευκίνη

Η φαινυλαλανίνη είναι αξιοσημείωτη για το γεγονός ότι το αμινοξύ τυροσίνη συντίθεται από αυτήν όταν είναι ανεπάρκεια. Η ίδια η φαινυλαλανίνη είναι ένα δομικό συστατικό όλων των πρωτεϊνών της φύσης. Είναι ο μεταβολικός πρόδρομος του νευροδιαβιβαστή φαιναιθυλαμίνη, παρέχοντας νοητική εστίαση, ανύψωση της διάθεσης και ψυχοδιέγερση. Στη Ρωσική Ομοσπονδία, σε συγκέντρωση άνω του 15%, η κυκλοφορία αυτής της ουσίας απαγορεύεται. Η επίδραση της φαινυλαιθυλαμίνης είναι παρόμοια με αυτή της αμφεταμίνης, αλλά η πρώτη δεν έχει επιβλαβή επίδραση στον οργανισμό και διαφέρει μόνο στην ανάπτυξη ψυχικής εξάρτησης.

Μία από τις κύριες ουσίες της ομάδας αμινοξέων είναι η λευκίνη, από την οποία συντίθενται οι πεπτιδικές αλυσίδες οποιασδήποτε ανθρώπινης πρωτεΐνης, συμπεριλαμβανομένων των ενζύμων. Η ένωση, που χρησιμοποιείται στην καθαρή της μορφή, είναι σε θέση να ρυθμίζει τις λειτουργίες του ήπατος, να επιταχύνει την αναγέννηση των κυττάρων του και να προσφέρει αναζωογόνηση του σώματος. Επομένως, η λευκίνη είναι ένα αμινοξύ που είναι διαθέσιμο με τη μορφή φαρμάκου. Είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό στην επικουρική θεραπεία της κίρρωσης του ήπατος, της αναιμίας, της λευχαιμίας. Η λευκίνη είναι ένα αμινοξύ που διευκολύνει πολύ την αποκατάσταση των ασθενών μετά τη χημειοθεραπεία.

Η ισολευκίνη, όπως και η λευκίνη, δεν μπορεί να συντεθεί από τον οργανισμό από μόνη της και ανήκει στην ομάδα των απαραίτητων. Ωστόσο, αυτή η ουσία δεν είναι φάρμακο, καθώς ο οργανισμός την έχει ελάχιστη ανάγκη. Βασικά, μόνο ένα από τα στερεοϊσομερή του (2S,3S)-2-αμινο-3-μεθυλοπεντανοϊκό οξύ εμπλέκεται στη βιοσύνθεση.

Προλίνη, σερίνη, κυστεΐνη

Η προλίνη είναι ένα αμινοξύ με ρίζα κυκλικού υδρογονάνθρακα. Η κύρια αξία του είναι η παρουσία μιας ομάδας κετόνης στην αλυσίδα, γι 'αυτό η ουσία χρησιμοποιείται ενεργά στη σύνθεση δομικών πρωτεϊνών. Η αναγωγή της ετεροκυκλικής κετόνης σε μια ομάδα υδροξυλίου με το σχηματισμό υδροξυπρολίνης σχηματίζει πολλαπλούς δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των αλυσίδων κολλαγόνου. Ως αποτέλεσμα, οι κλώνοι αυτής της πρωτεΐνης συμπλέκονται και παρέχουν μια ισχυρή διαμοριακή δομή.

Η προλίνη είναι ένα αμινοξύ που παρέχει μηχανική αντοχή στους ανθρώπινους ιστούς και τον σκελετό του. Τις περισσότερες φορές βρίσκεται στο κολλαγόνο, το οποίο είναι μέρος των οστών, του χόνδρου και του συνδετικού ιστού. Όπως η προλίνη, η κυστεΐνη είναι ένα αμινοξύ από το οποίο συντίθεται μια δομική πρωτεΐνη. Ωστόσο, αυτό δεν είναι κολλαγόνο, αλλά μια ομάδα ουσιών που ονομάζονται άλφα-κερατίνες. Αποτελούν την κεράτινη στοιβάδα του δέρματος, τα νύχια, είναι μέρος των φολίδων της τρίχας.

Η ουσία σερίνη είναι ένα αμινοξύ που υπάρχει ως οπτικά ισομερή L και D. Είναι μια εναλλάξιμη ουσία που συντίθεται από φωσφογλυκερικό. Η σερίνη μπορεί να σχηματιστεί κατά τη διάρκεια μιας ενζυμικής αντίδρασης από τη γλυκίνη. Αυτή η αλληλεπίδραση είναι αναστρέψιμη και επομένως η γλυκίνη μπορεί να σχηματιστεί από τη σερίνη. Η κύρια αξία του τελευταίου είναι ότι οι ενζυμικές πρωτεΐνες, ή μάλλον τα ενεργά κέντρα τους, συντίθενται από τη σερίνη. Η σερίνη είναι ευρέως παρούσα στις δομικές πρωτεΐνες.

Αργινίνη, μεθειονίνη, θρεονίνη

Οι βιοχημικοί έχουν διαπιστώσει ότι η υπερβολική κατανάλωση αργινίνης προκαλεί την ανάπτυξη της νόσου του Αλτσχάιμερ. Ωστόσο, εκτός από την αρνητική αξία, η ουσία έχει και ζωτικές λειτουργίες για την αναπαραγωγή. Ειδικότερα, λόγω της παρουσίας της ομάδας γουανιδίνης, η οποία υπάρχει στο κύτταρο στην κατιονική μορφή, η ένωση μπορεί να σχηματίσει μεγάλο ποσόδιαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου. Λόγω αυτού, η αργινίνη με τη μορφή αμφιτεριόντος αποκτά την ικανότητα να συνδέεται με τις φωσφορικές περιοχές των μορίων DNA. Το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης είναι ο σχηματισμός πολλών νουκλεοπρωτεϊνών - της μορφής συσκευασίας του DNA. Η αργινίνη κατά την πορεία των αλλαγών στο pH της πυρηνικής μήτρας του κυττάρου μπορεί να αποκολληθεί από τη νουκλεοπρωτεΐνη, παρέχοντας ξετύλιγμα της αλυσίδας του DNA και έναρξη μετάφρασης για βιοσύνθεση πρωτεϊνών.

Το αμινοξύ μεθειονίνη περιέχει ένα άτομο θείου στη δομή του, γι' αυτό και μια καθαρή ουσία σε κρυσταλλική μορφή έχει μια δυσάρεστη σάπια οσμή λόγω της απελευθέρωσης υδρόθειου. Στο ανθρώπινο σώμα, η μεθειονίνη εκτελεί μια αναγεννητική λειτουργία, προάγοντας την επούλωση των ηπατικών κυτταρικών μεμβρανών. Επομένως, παράγεται με τη μορφή παρασκευάσματος αμινοξέων. Από τη μεθειονίνη συντίθεται και δεύτερο φάρμακο που προορίζεται για τη διάγνωση όγκων. Συντίθεται με την αντικατάσταση ενός ατόμου άνθρακα με το ισότοπό του C11. Σε αυτή τη μορφή, συσσωρεύεται ενεργά στα καρκινικά κύτταρα, καθιστώντας δυνατό τον προσδιορισμό του μεγέθους των όγκων του εγκεφάλου.

Σε αντίθεση με τα παραπάνω αμινοξέα, η θρεονίνη είναι μικρότερης σημασίας: τα αμινοξέα δεν συντίθενται από αυτήν και η περιεκτικότητά της στους ιστούς είναι χαμηλή. Η κύρια αξία της θρεονίνης είναι η συμπερίληψή της στη σύνθεση των πρωτεϊνών. Αυτό το αμινοξύ δεν έχει συγκεκριμένες λειτουργίες.

Ασπαραγίνη, λυσίνη, γλουταμίνη

Η ασπαραγίνη είναι ένα κοινό μη απαραίτητο αμινοξύ που υπάρχει ως το ισομερές L με γλυκιά γεύση και το πικρό ισομερές D. Οι πρωτεΐνες του σώματος σχηματίζονται από την ασπαραγίνη και το οξαλοξικό συντίθεται με τη γλυκονεογένεση. Αυτή η ουσία μπορεί να οξειδωθεί στον κύκλο του τρικαρβοξυλικού οξέος και να παρέχει ενέργεια. Αυτό σημαίνει ότι εκτός από τη δομική λειτουργία, η ασπαραγίνη εκτελεί και ενεργειακή.

Η λυσίνη που δεν μπορεί να συντεθεί στο ανθρώπινο σώμα είναι ένα αμινοξύ με αλκαλικές ιδιότητες. Από αυτό συντίθενται κυρίως πρωτεΐνες του ανοσοποιητικού, ένζυμα και ορμόνες. Ταυτόχρονα, η λυσίνη είναι ένα αμινοξύ που εκδηλώνει ανεξάρτητα αντιιικούς παράγοντες κατά του ιού του έρπητα. Ωστόσο, η ουσία δεν χρησιμοποιείται ως φάρμακο.

Το αμινοξύ γλουταμίνη υπάρχει στο αίμα σε συγκεντρώσεις πολύ μεγαλύτερες από άλλα αμινοξέα. Παίζει σημαντικό ρόλο στους βιοχημικούς μηχανισμούς του μεταβολισμού του αζώτου και την απέκκριση μεταβολιτών, συμμετέχει στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων, ενζύμων, ορμονών και είναι σε θέση να ενισχύσει το ανοσοποιητικό σύστημα, αν και δεν χρησιμοποιείται ως φάρμακο. Αλλά η γλουταμίνη χρησιμοποιείται ευρέως στους αθλητές, καθώς βοηθά στην ανάκαμψη από την προπόνηση, απομακρύνει τους μεταβολίτες του αζώτου και του βουτυρικού από το αίμα και τους μύες. Αυτός ο μηχανισμός για την επιτάχυνση της αποθεραπείας ενός αθλητή δεν θεωρείται τεχνητός και δεν αναγνωρίζεται σωστά ως ντόπινγκ. Επιπλέον, δεν υπάρχουν εργαστηριακές μέθοδοι για την καταδίκη αθλητών για τέτοιου είδους ντόπινγκ. Η γλουταμίνη υπάρχει επίσης σε σημαντικές ποσότητες στα τρόφιμα.

Ασπαρτικό και γλουταμινικό οξύ

Τα αμινοξέα ασπαρτικού και γλουταμίνης είναι εξαιρετικά πολύτιμα για τον ανθρώπινο οργανισμό λόγω των ιδιοτήτων τους που ενεργοποιούν τους νευροδιαβιβαστές. Επιταχύνουν τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ των νευρώνων, διασφαλίζοντας τη διατήρηση των εγκεφαλικών δομών που βρίσκονται κάτω από τον φλοιό. Σε τέτοιες δομές, η αξιοπιστία και η σταθερότητα είναι σημαντικές, επειδή αυτά τα κέντρα ρυθμίζουν την αναπνοή και την κυκλοφορία του αίματος. Ως εκ τούτου, υπάρχει μια τεράστια ποσότητα αμινοξέων ασπαρτικού και γλουταμίνης στο αίμα. Ο χωρικός δομικός τύπος των αμινοξέων φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Το ασπαρτικό οξύ συμμετέχει στη σύνθεση της ουρίας, αποβάλλοντας την αμμωνία από τον εγκέφαλο. Είναι μια σημαντική ουσία για τη διατήρηση υψηλού ρυθμού αναπαραγωγής και ανανέωσης των αιμοσφαιρίων. Φυσικά, στη λευχαιμία, αυτός ο μηχανισμός είναι επιβλαβής και ως εκ τούτου, για να επιτευχθεί ύφεση, χρησιμοποιούνται ενζυμικά σκευάσματα που καταστρέφουν το ασπαρτικό αμινοξύ.

Το ένα τέταρτο όλων των αμινοξέων στο σώμα είναι το γλουταμικό οξύ. Αυτός είναι ένας νευροδιαβιβαστής μετασυναπτικών υποδοχέων, απαραίτητος για τη συναπτική μετάδοση μιας ώθησης μεταξύ των διεργασιών των νευρώνων. Ωστόσο, το γλουταμινικό οξύ χαρακτηρίζεται και από έναν εξωσυναπτικό τρόπο μετάδοσης πληροφοριών - την ογκομετρική νευροδιαβίβαση. Αυτή η μέθοδος αποτελεί τη βάση της μνήμης και είναι ένα νευροφυσιολογικό μυστήριο, γιατί δεν έχει διευκρινιστεί ακόμη ποιοι υποδοχείς καθορίζουν την ποσότητα του γλουταμικού εκτός του κυττάρου και έξω από τις συνάψεις. Ωστόσο, θεωρείται ότι είναι η ποσότητα της ουσίας έξω από τη σύναψη που είναι σημαντική για τη μαζική νευροδιαβίβαση.

Χημική δομή

Όλα τα μη τυποποιημένα και 20 τυπικά αμινοξέα έχουν ένα κοινό δομικό σχέδιο. Περιλαμβάνει μια κυκλική ή αλειφατική υδρογονανθρακική αλυσίδα με ή χωρίς ρίζες, μια αμινομάδα στο άλφα άτομο άνθρακα και μια καρβοξυλική ομάδα. Η αλυσίδα υδρογονάνθρακα μπορεί να είναι οποιαδήποτε, έτσι ώστε η ουσία να έχει την αντιδραστικότητα των αμινοξέων, η θέση των κύριων ριζών είναι σημαντική.

Η αμινομάδα και η καρβοξυλική ομάδα πρέπει να συνδέονται με το πρώτο άτομο άνθρακα της αλυσίδας. Σύμφωνα με την ονοματολογία που είναι αποδεκτή στη βιοχημεία, ονομάζεται άτομο άλφα. Αυτό είναι σημαντικό για το σχηματισμό της πεπτιδικής ομάδας - του πιο σημαντικού χημικού δεσμού, χάρη στον οποίο υπάρχει η πρωτεΐνη. Από τη σκοπιά της βιολογικής χημείας, η ζωή είναι ο τρόπος ύπαρξης των πρωτεϊνικών μορίων. Η κύρια αξία των αμινοξέων είναι ο σχηματισμός πεπτιδικού δεσμού. Ο γενικός δομικός τύπος των αμινοξέων παρουσιάζεται στο άρθρο.

Φυσικές ιδιότητες

Παρά την παρόμοια δομή της υδρογονανθρακικής αλυσίδας, τα αμινοξέα διαφέρουν σημαντικά σε φυσικές ιδιότητες από τα καρβοξυλικά οξέα. Σε θερμοκρασία δωματίου, είναι υδρόφιλες κρυσταλλικές ουσίες, εύκολα διαλυτές στο νερό. Σε έναν οργανικό διαλύτη, λόγω της διάστασης της καρβοξυλομάδας και της απομάκρυνσης ενός πρωτονίου, τα αμινοξέα διαλύονται ελάχιστα, σχηματίζοντας μείγματα ουσιών, αλλά όχι αληθινά διαλύματα. Πολλά αμινοξέα έχουν γλυκιά γεύση, ενώ τα καρβοξυλικά οξέα είναι όξινα.

Αυτές οι φυσικές ιδιότητες οφείλονται στην παρουσία δύο λειτουργικών χημικών ομάδων, λόγω των οποίων η ουσία στο νερό συμπεριφέρεται σαν ένα διαλυμένο άλας. Κάτω από τη δράση των μορίων του νερού, ένα πρωτόνιο διασπάται από την καρβοξυλική ομάδα, ο δέκτης της οποίας είναι η αμινομάδα. Λόγω της μετατόπισης της πυκνότητας ηλεκτρονίων του μορίου και της απουσίας ελεύθερα κινούμενων πρωτονίων pH (δείκτης οξύτητας), το διάλυμα παραμένει αρκετά σταθερό όταν προστίθενται οξέα ή αλκάλια με σταθερές υψηλής διάστασης. Αυτό σημαίνει ότι τα αμινοξέα είναι σε θέση να σχηματίσουν αδύναμα ρυθμιστικά συστήματα, διατηρώντας την ομοιόσταση του σώματος.

Είναι σημαντικό ο συντελεστής φόρτισης του μορίου αμινοξέος να είναι μηδέν, καθώς το πρωτόνιο που αποσπάται από την ομάδα υδροξυλίου γίνεται αποδεκτό από το άτομο αζώτου. Ωστόσο, ένα θετικό φορτίο σχηματίζεται στο άζωτο στο διάλυμα και ένα αρνητικό φορτίο σχηματίζεται στην ομάδα καρβοξυλίου. Η ικανότητα διάσπασης εξαρτάται άμεσα από την οξύτητα, και επομένως υπάρχει ένα ισοηλεκτρικό σημείο για διαλύματα αμινοξέων. Αυτό είναι το pH (δείκτης οξύτητας) στο οποίο ο μεγαλύτερος αριθμός μορίων έχει μηδενικό φορτίο. Σε αυτή την κατάσταση, είναι ακίνητα σε ηλεκτρικό πεδίο και δεν μεταφέρουν ρεύμα.

Πολλοί από εμάς γνωρίζουμε ότι οι πρωτεΐνες είναι απαραίτητες για τον οργανισμό, καθώς περιέχουν αμινοξέα. Δεν καταλαβαίνουν όμως όλοι ποια είναι αυτά τα στοιχεία και γιατί η παρουσία τους στη διατροφή είναι τόσο σημαντική. Σήμερα θα μάθουμε πόσα αμινοξέα περιλαμβάνονται στον τρόπο ταξινόμησης και ποια λειτουργία επιτελούν.

Τι είναι τα αμινοξέα;

Έτσι, τα αμινοξέα (αμινοκαρβοξυλικά to-you) είναι οργανικές ενώσεις που είναι το κύριο στοιχείο που σχηματίζει τη δομή της πρωτεΐνης. Οι πρωτεΐνες, με τη σειρά τους, συμμετέχουν σε όλες τις φυσιολογικές διεργασίες του ανθρώπινου σώματος. Σχηματίζουν οστά, τένοντες, συνδέσμους, εσωτερικά όργανα, μύες, νύχια και μαλλιά. Οι πρωτεΐνες γίνονται μέρος του σώματος κατά τη διαδικασία σύνθεσης των αμινοξέων που έρχονται με την τροφή. Επομένως, δεν είναι η πρωτεΐνη που είναι ένα σημαντικό θρεπτικό συστατικό, αλλά τα αμινοξέα. Και δεν είναι όλες οι πρωτεΐνες εξίσου χρήσιμες, γιατί καθεμία από αυτές έχει τη δική της μοναδική σύνθεση αυτών των ίδιων οξέων.

Αρκετά περίπλοκο, ας το εξετάσουμε σε βασικό επίπεδο. Γνωρίζουμε ότι τα αμινοκαρβοξυλικά οξέα είναι τα δομικά στοιχεία του κτιρίου που ονομάζεται πρωτεΐνη και της μητρόπολης που ονομάζεται άνθρωπος. Ωστόσο, δεν έχουν όλες οι πρωτεΐνες ακριβώς τα στοιχεία που χρειαζόμαστε. Αν κοιτάξετε μια πρωτεΐνη κάτω από ένα μικροσκόπιο, μπορείτε να δείτε μια αλυσίδα αμινοξέων που συνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς. Σε γενικές γραμμές, οι κρίκοι αυτής της αλυσίδας χρησιμεύουν ως επισκευαστικό και δομικό υλικό στο σώμα μας.

Παραδόξως, υπήρξε μια εποχή που οι επιστήμονες δεν γνώριζαν πόσα διαφορετικά αμινοξέα υπάρχουν στις πρωτεΐνες. Τα περισσότερα από αυτά άνοιξαν τον 19ο και τα υπόλοιπα τον 20ο αιώνα. Χρειάστηκαν 119 χρόνια από τους επιστήμονες για να απαντήσουν τελικά στην ερώτηση: "Πόσα αμινοξέα υπάρχουν σε μια πρωτεΐνη;" Η δομή καθενός από αυτά μελετήθηκε ακόμη περισσότερο.

Μέχρι σήμερα, είναι γνωστό ότι 20 πρωτεϊνογονικά αμινοκαρβοξυλικά οξέα είναι απαραίτητα για τη φυσιολογική λειτουργία του ανθρώπινου σώματος. Αυτά τα είκοσι ονομάζονται συχνά κύρια οξέα. Από πλευράς χημείας ταξινομούνται με πολλά κριτήρια. Αλλά οι απλοί άνθρωποι είναι πιο κοντά στην ταξινόμηση σύμφωνα με την ικανότητα των οξέων να συντίθενται στο σώμα μας. Σε αυτή τη βάση, τα αμινοξέα είναι εναλλάξιμα και αναντικατάστατα.

Αυτή η ταξινόμηση έχει ορισμένα μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, η αργινίνη θεωρείται απαραίτητη σε ορισμένες φυσιολογικές καταστάσεις, αλλά μπορεί να συντεθεί από τον οργανισμό. Και η ιστιδίνη αναπληρώνεται σε τόσο μικρές ποσότητες που χρειάζεται ακόμα να λαμβάνεται με φαγητό.

Τώρα που γνωρίζουμε πόσοι τύποι αμινοξέων περιλαμβάνονται στις πρωτεΐνες, ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά και στους δύο τύπους.

Αναντικατάστατο (ουσιώδες)

Όπως ήδη καταλάβατε, αυτές οι ουσίες δεν μπορούν να συντεθούν από τον οργανισμό από μόνες τους, επομένως πρέπει να καταναλώνονται με το φαγητό. Η κύρια ποσότητα των απαραίτητων οργανικών οξέων βρίσκεται στις ζωικές πρωτεΐνες. Όταν το σώμα στερείται ενός ή άλλου στοιχείου, αρχίζει να το παίρνει από τον μυϊκό ιστό. Αυτή η κατηγορία αποτελείται από 8 οξέα. Ας γνωρίσουμε το καθένα από αυτά.

Λευκίνη

Αυτό το οξύ είναι υπεύθυνο για την αποκατάσταση και την προστασία του μυϊκού ιστού, του δέρματος και των οστών. Χάρη στη λευκίνη απελευθερώνεται η αυξητική ορμόνη. Επιπλέον, αυτό το οργανικό οξύ ρυθμίζει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα και προάγει την καύση λίπους. Βρίσκεται στο κρέας, τους ξηρούς καρπούς, τα όσπρια, το καστανό ρύζι και τους σπόρους σιταριού. Η λεκιθίνη διεγείρει και ως εκ τούτου προάγει την οικοδόμηση των μυών.

Ισολευκίνη

Αυτό το οξύ επιταχύνει την παραγωγή ενέργειας, γι' αυτό και οι αθλητές το αγαπούν τόσο πολύ. Μετά από μια εξαντλητική προπόνηση, βοηθά στη γρήγορη ανάρρωση. μυϊκές ίνες. Η ισολευκίνη ανακουφίζει τη λεγόμενη κρεπατούρα, συμμετέχει στο σχηματισμό της αιμοσφαιρίνης και ρυθμίζει την ποσότητα του σακχάρου. Η περισσότερη ισολευκίνη βρίσκεται στο κρέας, το ψάρι, τα αυγά, τους ξηρούς καρπούς, τον αρακά και τη σόγια.

Λυσίνη

Αυτό το αμινοξύ παίζει σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος. Το κύριο καθήκον του είναι η σύνθεση αντισωμάτων που προστατεύουν τον οργανισμό μας από τις επιδράσεις των ιών και των αλλεργιογόνων. Επιπλέον, η λυσίνη ρυθμίζει τη διαδικασία του οστικού ιστού και την ανανέωση του κολλαγόνου, καθώς και τις αυξητικές ορμόνες. Αυτό το οργανικό οξύ μπορεί να βρεθεί σε τρόφιμα όπως: αυγά, πατάτες, κόκκινο κρέας, ψάρια και γαλακτοκομικά προϊόντα.

Φαινυλαλανίνη

Αυτό το άλφα αμινοξύ είναι υπεύθυνο για τη φυσιολογική λειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος. Η έλλειψή του στον οργανισμό οδηγεί σε κρίσεις κατάθλιψης και χρόνιες ασθένειες. Η φαινυλαλανίνη μας βοηθά να συγκεντρωθούμε και να θυμόμαστε τις σωστές πληροφορίες. Είναι μέρος των φαρμάκων που χρησιμοποιούνται στη θεραπεία ψυχικών διαταραχών, συμπεριλαμβανομένης της νόσου του Πάρκινσον. Έχει θετική επίδραση στη λειτουργία του ήπατος και του παγκρέατος. Αμινοξύ που βρίσκεται σε: ξηρούς καρπούς, μανιτάρια, κοτόπουλο, γαλακτοκομικά προϊόντα, μπανάνες, βερίκοκα και την αγκινάρα της Ιερουσαλήμ.

Μεθειονίνη

Λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν πόσα αμινοξέα υπάρχουν στην πρωτεΐνη, αλλά πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν ότι η μεθειονίνη καίει ενεργά τον λιπώδη ιστό. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό ευεργετικά χαρακτηριστικάαυτό το οξύ. Επηρεάζει την αντοχή και την απόδοση ενός ατόμου. Αν δεν είναι αρκετό στο σώμα, μπορεί να γίνει αμέσως κατανοητό από το δέρμα και τα νύχια. Η μεθειονίνη βρίσκεται σε τρόφιμα όπως: κρέας, ψάρι, ηλιόσποροι, όσπρια, κρεμμύδια, σκόρδο και γαλακτοκομικά προϊόντα.

Θρεονίνη

Σε μια προσπάθεια να μάθουν πόσα αμινοξέα υπάρχουν σε μια πρωτεΐνη, οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια ουσία όπως η θρεονίνη, μια από τις τελευταίες. Αλλά είναι πολύ χρήσιμο για έναν άνθρωπο. Η θρεονίνη είναι υπεύθυνη για όλα τα πιο σημαντικά συστήματα του ανθρώπινου σώματος, δηλαδή το νευρικό, το ανοσοποιητικό και το καρδιαγγειακό σύστημα. Το πρώτο σημάδι της έλλειψής του είναι προβλήματα με τα δόντια και τα οστά. Οι περισσότεροι άνθρωποι λαμβάνουν θρεονίνη από τα γαλακτοκομικά προϊόντα, το κρέας, τα μανιτάρια, τα λαχανικά και τα δημητριακά.

τρυπτοφάνη

Ένα άλλο σημαντικό συστατικό. Είναι υπεύθυνη για τη σύνθεση της σεροτονίνης, η οποία συχνά ονομάζεται ορμόνη της καλής αίσθησης. Η ανεπάρκεια τρυπτοφάνης μπορεί να ανιχνευθεί από διαταραχές ύπνου, όρεξη. Αυτό το οξύ ρυθμίζει επίσης την αναπνευστική λειτουργία και την αρτηριακή πίεση. Βρίσκεται κυρίως σε: θαλασσινά, κόκκινο κρέας, πουλερικά, γαλακτοκομικά προϊόντα και σιτάρι.

Valine

Εκτελεί τη λειτουργία της αποκατάστασης κατεστραμμένων ινών και παρακολουθεί τις μεταβολικές διεργασίες στους μύες. Κάτω από βαριά φορτία, μπορεί να έχει διεγερτική δράση. Παίζει επίσης ρόλο στην ανθρώπινη ψυχική δραστηριότητα. Βοηθά στη θεραπεία του ήπατος και του εγκεφάλου από τις αρνητικές επιπτώσεις του αλκοόλ και των ναρκωτικών. Ένα άτομο μπορεί να πάρει βαλίνη από: κρέας, μανιτάρια, σόγια, γαλακτοκομικά και φιστίκια.

Είναι αξιοσημείωτο ότι το 70% όλων των οργανικών οξέων στο σώμα μας καταλαμβάνεται από τρία μόνο αμινοξέα: λευκίνη, ισολευκίνη και βαλίνη. Ως εκ τούτου, θεωρούνται τα πιο σημαντικά για τη διασφάλιση της φυσιολογικής λειτουργίας του οργανισμού. ΣΤΟ αθλητική διατροφήαπομόνωσαν μάλιστα ένα ειδικό σύμπλεγμα BCAA που περιέχει ακριβώς αυτά τα τρία οξέα.

Συνεχίζουμε να απαντάμε στο ερώτημα πόσα κύρια αμινοξέα περιλαμβάνονται στην πρωτεΐνη και προχωράμε στους εναλλάξιμους εκπροσώπους της κατηγορίας.

Ανταλλάξιμος

Η κύρια διαφορά αυτής της ομάδας είναι ότι όλοι οι εκπρόσωποί της μπορούν να σχηματιστούν στο σώμα με ενδογενή σύνθεση. Η λέξη «αντικαταστάσιμο» παραπλανά πολλούς. Ως εκ τούτου, συχνά ανίδεοι άνθρωποι λένε ότι αυτά τα αμινοξέα δεν χρειάζεται να καταναλώνονται με το φαγητό. Φυσικά και δεν είναι! Τα αντικαταστάσιμα οξέα, καθώς και τα απαραίτητα, πρέπει να περιλαμβάνονται στην καθημερινή διατροφή. Μπορούν πράγματι να σχηματιστούν από άλλες ουσίες. Αλλά αυτό συμβαίνει μόνο όταν η δίαιτα είναι λανθασμένη. Στη συνέχεια, μέρος των χρήσιμων ουσιών και των απαραίτητων οξέων δαπανάται για την αναδόμηση των μη απαραίτητων οξέων. Επομένως, δεν είναι απολύτως ευνοϊκό για τον οργανισμό. Ας αναλύσουμε τα απαραίτητα οξέα που περιλαμβάνονται στη «μείζονα είκοσι».

αλανίνη

Βοηθά στην επιτάχυνση του μεταβολισμού των υδατανθράκων και στην απομάκρυνση των τοξινών από το συκώτι. Βρίσκεται σε τρόφιμα όπως: κρέας, πουλερικά, αυγά, ψάρια και γαλακτοκομικά προϊόντα.

Ασπαρτικό οξύ

Θεωρείται παγκόσμιο καύσιμο για τον οργανισμό μας, καθώς βελτιώνει σημαντικά τον μεταβολισμό. Βρίσκεται στο γάλα, τη ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο, τα πουλερικά και το βοδινό κρέας.

Ασπαραγίνη

Προσπαθώντας να απαντήσουν στην ερώτηση: «Πόσα αμινοξέα περιλαμβάνονται στη σύνθεση της πρωτεΐνης;», οι επιστήμονες ανακάλυψαν πρώτα από όλα την ασπαραγίνη. Ήταν πίσω στο 1806. Αυτό το οξύ συμμετέχει στη βελτίωση της λειτουργίας του νευρικού συστήματος. Βρίσκεται σε όλες τις ζωικές πρωτεΐνες, καθώς και σε ξηρούς καρπούς, πατάτες και δημητριακά.

Ιστιδίνη

Είναι ένα σημαντικό δομικό στοιχείο όλων των εσωτερικών οργάνων. Παίζει σχεδόν βασικό ρόλο στο σχηματισμό ερυθρών και λευκών αιμοσφαιρίων. Έχει θετική επίδραση στο ανοσοποιητικό σύστημα και τη σεξουαλική λειτουργία. Λόγω του ευρέος φάσματος εφαρμογών, τα αποθέματα ιστιδίνης στο σώμα εξαντλούνται γρήγορα. Επομένως, είναι σημαντικό να το λαμβάνετε μαζί με το φαγητό. Βρίσκεται στο κρέας, τα γαλακτοκομικά και τα δημητριακά.

Γαλήνιος

Διεγείρει τον εγκέφαλο και το κεντρικό νευρικό σύστημα. Βρίσκεται σε τροφές όπως: κρέας, σόγια, δημητριακά, φιστίκια.

Κυστεΐνη

Αυτό το αμινοξύ στο σώμα είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση της κερατίνης. Χωρίς αυτό, δεν θα υπήρχαν υγιή νύχια, μαλλιά και δέρμα. Βρίσκεται σε τροφές όπως: κρέας, αυγά, κόκκινες πιπεριές, σκόρδο, κρεμμύδια και μπρόκολο.

Αργινίνη

Μιλώντας για το πόσα πρωτεϊνογόνα αμινοξέα περιλαμβάνονται στις πρωτεΐνες και ποιες λειτουργίες εκτελούν, πειστήκαμε ότι καθένα από αυτά είναι σημαντικό για τον οργανισμό. Ωστόσο, υπάρχουν οξέα που, σύμφωνα με τους ειδικούς, θεωρούνται τα πιο σημαντικά. Αυτά περιλαμβάνουν αργινίνη. Είναι υπεύθυνο για την υγιή λειτουργία των μυών, των αρθρώσεων, του δέρματος και του ήπατος, ενώ επίσης ενισχύει το ανοσοποιητικό σύστημα και καίει λίπος. Η αργινίνη χρησιμοποιείται συχνά από bodybuilders και όσους επιθυμούν να χάσουν βάρος ως μέρος των συμπληρωμάτων. Εμφανίζεται φυσικά στο κρέας, τους ξηρούς καρπούς, το γάλα, τα δημητριακά και τη ζελατίνη.

Γλουταμινικό οξύ

Είναι σημαντικό στοιχείο για την υγιή λειτουργία του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού. Συχνά πωλείται ως συμπλήρωμα γλουταμινικού μονονάτριου. Βρίσκεται στα αυγά, το κρέας, τα γαλακτοκομικά προϊόντα, τα ψάρια, τα καρότα, το καλαμπόκι, τις ντομάτες και το σπανάκι.

Γλουταμίνη

Απαιτείται σε πρωτεΐνη για ανάπτυξη και υποστήριξη των μυών. Είναι και το «καύσιμο» του εγκεφάλου. Επιπλέον, η γλουταμίνη αφαιρεί από το συκώτι ό,τι έρχεται εκεί με ανθυγιεινά τρόφιμα. Το μαγείρεμα μετουσιώνει το οξύ, επομένως ο μαϊντανός και το σπανάκι πρέπει να τρώγονται ωμά για να το αναπληρώσουν.

Γλυκίνη

Βοηθά το αίμα να πήξει και η γλυκόζη να μετατραπεί σε ενέργεια. Βρίσκεται στο κρέας, το ψάρι, τα όσπρια και το γάλα.

Προλίνη

Υπεύθυνος για τη σύνθεση κολλαγόνου. Με την έλλειψη προλίνης στο σώμα αρχίζουν τα προβλήματα με τις αρθρώσεις. Βρίσκεται κυρίως σε ζωικές πρωτεΐνες, επομένως είναι ίσως η μόνη ουσία που οι άνθρωποι που δεν τρώνε κρέας αντιμετωπίζουν έλλειψη.

Τυροσίνη

Υπεύθυνος για τη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης και της όρεξης. Με έλλειψη αυτού του οξέος, ένα άτομο υποφέρει από ταχεία κόπωση. Για να αποφύγετε τέτοια προβλήματα, πρέπει να τρώτε μπανάνες, σπόρους, ξηρούς καρπούς και αβοκάντο.

Τροφές πλούσιες σε αμινοξέα

Τώρα ξέρετε πόσα αμινοξέα υπάρχουν στην πρωτεΐνη. Οι λειτουργίες και η θέση καθενός από αυτά είναι επίσης γνωστές σε εσάς. Ας σημειώσουμε τα κύρια προϊόντα, χρησιμοποιώντας τα οποία, δεν μπορείτε να ανησυχείτε για την ισορροπία της διατροφής όσον αφορά τα αμινοξέα.

Αυγά. Απορροφούνται τέλεια από τον οργανισμό, του δίνουν μεγάλη ποσότητα αμινοξέων και παρέχουν πρωτεϊνική θρέψη.

Προιοντα γαλακτος. Είναι σε θέση να παρέχουν σε ένα άτομο πολλές χρήσιμες ουσίες, το φάσμα των οποίων, παρεμπιπτόντως, δεν περιορίζεται στα οργανικά οξέα.

Κρέας. Ίσως η πρώτη πηγή πρωτεΐνης και των συστατικών της ουσιών.

Ψάρι. Πλούσιο σε πρωτεΐνη και απόλυτα εύπεπτο από τον οργανισμό.

Πολλοί είναι απολύτως σίγουροι ότι χωρίς ζωικά προϊόντα είναι αδύνατο να παράσχουμε στον οργανισμό την κατάλληλη ποσότητα πρωτεΐνης. Αυτό είναι εντελώς ψευδές. Και η απόδειξη αυτού είναι ο τεράστιος αριθμός χορτοφάγων με εξαιρετική φυσική κατάσταση. Μεταξύ των φυτικών τροφών, οι κύριες πηγές αμινοξέων είναι: τα όσπρια, οι ξηροί καρποί, τα δημητριακά, οι σπόροι.

συμπέρασμα

Σήμερα μάθαμε πόσα αμινοξέα υπάρχουν στην πρωτεΐνη. Ομάδες ουσιών και μια λεπτομερής περιγραφή των εκπροσώπων τους θα σας βοηθήσουν να πλοηγηθείτε στην προετοιμασία μιας υγιεινής διατροφής.

Αμινοξέα(συνώνυμο αμινοκαρβοξυλικά οξέα) - οργανικά (καρβοξυλικά) οξέα που περιέχουν μία ή περισσότερες αμινομάδες. το κύριο δομικό μέρος ενός μορίου πρωτεΐνης.

Ανάλογα με τη θέση της αμινομάδας στην ανθρακική αλυσίδα σε σχέση με την καρβοξυλομάδα (δηλαδή στο δεύτερο, τρίτο κ.λπ. άτομα άνθρακα), διακρίνονται τα α-, β-, γ-αμινοξέα κ.λπ. . Πολλά αμινοξέα βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς σε ελεύθερη μορφή ή ως μέρος πιο πολύπλοκων ενώσεων. Περιγράφεται περίπου. 200 διαφορετικά φυσικά αμινοξέα, μεταξύ των οποίων περίπου 20 είναι ιδιαίτερα σημαντικά, τα οποία αποτελούν μέρος των πρωτεϊνών (βλ.). Όλα τα αμινοξέα που βρίσκονται στις πρωτεΐνες είναι α-αμινοξέα και αντιστοιχούν στον γενικό τύπο: RCH (NH 2) COOH, όπου το R είναι μια ρίζα άνιση σε διαφορετικά αμινοξέα συνδεδεμένη με το δεύτερο άτομο άνθρακα της αλυσίδας. Μια αμινομάδα συνδέεται με το ίδιο άτομο άνθρακα. Έτσι, αυτό το άτομο άνθρακα έχει 4 άνισους υποκαταστάτες και είναι ασύμμετρο.

Ακόμη και πριν από την ανακάλυψη των αμινοξέων ως ειδικής κατηγορίας χημικών ουσιών, οι Γάλλοι χημικοί Vauquelin και Robiquet (L. W. Vauquelin, P. J. Robiquet, 1806) απομόνωσαν κρυσταλλική ασπαραγίνη από χυμό σπαραγγιού, το οποίο είναι ένα αμίδιο του ασπαρτικού οξέος (βλ.) και το οποίο είναι ένα από τα τα αμινοξέα στις πρωτεΐνες.

Το πρώτο φυσικό αμινοξύ (κυστίνη) ανακαλύφθηκε το 1810 στις πέτρες του ουροποιητικού από τον Wollaston (W. H. Wollaston). το 1819, ο Προυστ (J. L. Proust), κάνοντας πειράματα για τη ζύμωση τυριού, απομόνωσε κρυστάλλους λευκίνης. Το 1820, ο Braconno (N. Braconnot) έλαβε γλυκίνη από υδρόλυση ζελατίνης, η οποία είχε γλυκιά γεύση και ονομαζόταν κολλώδες σάκχαρο. μόνο αργότερα η γλυκίνη ταξινομήθηκε ως αμινοξύ. Η ανακάλυψη του Braconneau ήταν ιδιαίτερα σημαντική γιατί ήταν η πρώτη φορά που λήφθηκαν αμινοξέα από ένα προϊόν υδρόλυσης πρωτεΐνης. αργότερα, άλλα αμινοξέα που περιέχονται σε μόρια πρωτεΐνης απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν από προϊόντα υδρόλυσης πρωτεϊνών.

Τα αμινοξέα έχουν μια σειρά κοινών ιδιοτήτων: είναι άχρωμες, κρυσταλλικές ουσίες, που συνήθως λιώνουν με αποσύνθεση σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, γλυκές, πικρές ή άπαχες στη γεύση. Τα αμινοξέα είναι αμφοτερικοί ηλεκτρολύτες, δηλαδή σχηματίζουν άλατα τόσο με οξέα όσο και με βάσεις και έχουν κάποιες ιδιότητες που είναι χαρακτηριστικές τόσο για τα οργανικά οξέα όσο και για τις αμίνες. Τα φυσικά α-αμινοξέα μπορούν να περιστρέψουν το επίπεδο πόλωσης σε διάφορους βαθμούς προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά, ανάλογα με τη φύση των αμινοξέων και τις περιβαλλοντικές συνθήκες, αλλά όλα ανήκουν στη σειρά L, δηλαδή έχουν την ίδια διαμόρφωση το άτομο α-άνθρακα και μπορεί να θεωρηθεί ως παράγωγα της L-αλανίνης ή, αντίστοιχα, της L-γλυκερπαλδεΰδης. Η ποικιλία των ιδιοτήτων και η φύση των ριζών των διαφόρων αμινοξέων καθορίζει την ποικιλία και τις ειδικές ιδιότητες τόσο των μεμονωμένων αμινοξέων όσο και των μορίων πρωτεΐνης στα οποία περιλαμβάνονται. Η χημική δομή και οι πιο σημαντικές ιδιότητες των φυσικών αμινοξέων που βρίσκονται στα προϊόντα υδρόλυσης πρωτεϊνών δίνονται στον Πίνακα. ένας.

Πίνακας 1. Χημική δομή και φυσικοχημικές ιδιότητες των πιο κοινών αμινοξέων στη φύση

Ονομα	ορθολογικό όνομα	Τύπος	Μοριακό βάρος	Θερμοκρασία τήξης	Διαλυτότητα σε γραμμάρια ανά 100 g νερού στους t° 25°
α-αμινοπροπιονικό οξύ		89,09	297° (αναπτυγμένο)	16,51
α-αμινο-δ-γουανιδινο-βαλερικό οξύ		174,20	238° (αναπτυγμένο)	Εύκολα διαλυτό
γ-αμίδιο α-αμινοηλεκτρικού οξέος		132,12	236° (αναπτυγμένο)	3.11 (28°)
α-αμινοηλεκτρικό οξύ		133,10	270°	0,50
α-αμινοϊσοβαλερικό (α-αμινο-β-μεθυλβουτυρικό) οξύ		117,15	315° (αναπτυγμένο)	8,85
α-αμινο-β-ιμιδαζολυλοπροπιονικό οξύ		155,16	277° (αναπτυγμένο)	4,29
Γλυκίνη (γλυκοκόλη)	Αμιδικό οξύ		75,07	290° (αναπτυγμένο)	24,99
δ-αμίδιο-α-αμινογλουταρικό οξύ		146,15	185°	3,6 (18°)
α-αμινογλουταρικό οξύ		147,13	249°	0,843
α-αμινο-β-μεθυλοβαλερικό οξύ		131,17	284° (αναπτυγμένο)	4,117
α-αμινοϊσοκαπροϊκό οξύ		131,17	295° (αναπτυγμένο)	2,19
α-, ε-διαμινοκαπροϊκό οξύ		146,19	224° (αναπτυγμένο)	Εύκολα διαλυτό
α-αμινο-γ-μεθυλοθειοβουτυρικό οξύ		149,21	283° (αναπτυγμένο)	3,35
γ-Υδροξυπυρρολιδινο-α-καρβοξυλικό οξύ		131,13	270°	36,11
Πυρρολιδινο-α-καρβοξυλικό οξύ		115,13	222°	162,3
α-αμινο-β-υδροξυπροπιονικό οξύ		105,09	228° (αναπτυγμένο)	5,023
α-αμινο-β-παραοξυφαινυλοπροπιονικό οξύ		181,19	344° (αναπτυγμένο)	0,045
α-αμινο-β-υδροξυβουτυρικό οξύ		119,12	253° (αναπτυγμένο)	20,5
α-αμινο-β-ινδολυλπρο οπιονικό οξύ		204,22	282° (αναπτυγμένο)	1,14
α-αμινο-β-φαινυλοπροπιονικό οξύ		165,19	284°	2,985
α-αμινο-β-θειοπροπιονικό οξύ		121,15	178°	-
Δι-α-αμινο-β-θειοπροπιονικό οξύ		240,29	261° (αναπτυγμένο)	0,011

Ηλεκτροχημικές ιδιότητες

Διαθέτοντας αμφοτερικές ιδιότητες (βλέπε Αμφολύτες), τα αμινοξέα στα διαλύματα διασπώνται τόσο ανάλογα με τον τύπο διάστασης οξέος (αποχωρώντας ένα ιόν υδρογόνου και φορτίζονται αρνητικά ταυτόχρονα) όσο και ανάλογα με τον τύπο της αλκαλικής διάστασης (προσάρτηση του ιόντος Η και απελευθερώνοντας το ιόν υδροξυλίου), ενώ αποκτά θετικό φορτίο. Σε ένα όξινο περιβάλλον, η αλκαλική διάσταση των αμινοξέων ενισχύεται και εμφανίζεται ο σχηματισμός αλάτων με όξινα ανιόντα. Σε αλκαλικό περιβάλλον, αντίθετα, τα αμινοξέα συμπεριφέρονται σαν ανιόντα, σχηματίζοντας άλατα με βάσεις. Έχει διαπιστωθεί ότι τα αμινοξέα στα διαλύματα διασπώνται σχεδόν πλήρως και έχουν τη μορφή αμφοτερικών (διπολικών) ιόντων, που ονομάζονται επίσης αμφιτεριόντα ή αμφιιόντα:

Σε ένα όξινο περιβάλλον, ένα αμφοτερικό ιόν προσκολλάται σε ένα ιόν υδρογόνου, το οποίο καταστέλλει τη διάσταση του οξέος και μετατρέπεται σε κατιόν. σε ένα αλκαλικό μέσο, ​​με την προσθήκη ενός ιόντος υδροξυλίου, η αλκαλική διάσταση καταστέλλεται και το διπολικό ιόν γίνεται ανιόν. Σε μια ορισμένη τιμή pH του μέσου, η οποία δεν είναι ίδια για διαφορετικά αμινοξέα, ο βαθμός όξινης και αλκαλικής διάστασης για ένα δεδομένο αμινοξύ εξισώνεται και στο ηλεκτρικό πεδίο, τα αμινοξέα δεν μετακινούνται ούτε προς την κάθοδο ούτε προς την άνοδο. Αυτή η τιμή pH ονομάζεται ισοηλεκτρικό σημείο (pI), το οποίο είναι όσο χαμηλότερο, τόσο πιο όξινες ιδιότητες εκφράζονται σε ένα δεδομένο αμινοξύ και όσο υψηλότερες, τόσο περισσότερες βασικές ιδιότητες εκφράζονται σε ένα αμινοξύ (βλ. Ισοηλεκτρικό σημείο). Στο pI, η διαλυτότητα του αμινοξέος γίνεται ελάχιστη, καθιστώντας ευκολότερη την καθίζηση από το διάλυμα.

Οπτικές ιδιότητες

Όλα τα α-αμινοξέα, με εξαίρεση τη γλυκίνη (βλ.), έχουν ασύμμετρο άτομο άνθρακα. Ένα τέτοιο άτομο είναι πάντα το 2ο άτομο, ή α-άνθρακας, του οποίου και τα τέσσερα σθένα καταλαμβάνονται από διαφορετικές ομάδες. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατές δύο στερεοϊσομερείς μορφές, οι οποίες είναι κατοπτρικές εικόνες η μία της άλλης και είναι ασύμβατες μεταξύ τους, όπως το δεξί και το αριστερό χέρι. Το διάγραμμα δείχνει δύο στερεοϊσομερή του αμινοξέος αλανίνη σε μορφή τρισδιάστατης εικόνας και την αντίστοιχη προβολή του σε επίπεδο. Η εικόνα στα αριστερά θεωρείται συμβατικά ως η αριστερή διαμόρφωση (L), στα δεξιά - η δεξιά διαμόρφωση (D). Τέτοιες διαμορφώσεις αντιστοιχούν στην αριστερόστροφη και δεξιά γλυκεραλδεΰδη, η οποία λαμβάνεται ως η αρχική ένωση κατά τον προσδιορισμό της διαμόρφωσης των μορίων. Έχει αποδειχθεί ότι όλα τα φυσικά αμινοξέα που λαμβάνονται από προϊόντα υδρόλυσης πρωτεϊνών αντιστοιχούν στη σειρά L σύμφωνα με τη διαμόρφωση του ατόμου άνθρακα, δηλαδή μπορούν να θεωρηθούν ως παράγωγα της L-αλανίνης, στην οποία ένα άτομο υδρογόνου σε η ομάδα μεθυλίου αντικαθίσταται από μια πιο πολύπλοκη ρίζα. Η ειδική περιστροφή του επιπέδου πόλωσης του φωτός μεμονωμένων αμινοξέων εξαρτάται τόσο από τις ιδιότητες ολόκληρου του μορίου στο σύνολό του όσο και από το διάλυμα pH, τη θερμοκρασία και άλλους παράγοντες.

Η ειδική περιστροφή των πιο σημαντικών αμινοξέων, τα ισοηλεκτρικά σημεία τους και οι δείκτες των σταθερών διάστασης οξέος (pK a) παρουσιάζονται στον Πίνακα. 2.

Πίνακας 2. Ειδική περιστροφή του επιπέδου πόλωσης, φαινομενικές σταθερές διάστασης οξέος και ισοηλεκτρικά σημεία L-αμινοξέων σε t° 25°

Αμινοξέων	Συγκεκριμένη περιστροφή		Σταθερές διάστασης οξέος			Ισοηλεκτρικό σημείο pI
	υδατικό διάλυμα	στις 5 ν. διάλυμα υδροχλωρικού οξέος	pK 1	pK 2	pK 3
Αλάνια	+1,6	+13,0	2,34	9,69		6,0
Αργινίνη	+21,8	+48,1	2,18	9,09	13,2	10,9
Ασπαραγίνη	-7,4	+37,8	2,02	8,80		5,4
Ασπαρτικό οξύ	+6,7	+33,8	1,88	3,65	9,60	2,8
Ο Γουόλι	+6,6	33,1	2,32	9,62		6,0
Ιστιδίνη	+59,8	+18,3	1,78	5,97	8,97	7,6
		2,34	9,60		6,0
Γλουταμίνη	+9,2	+46,5	2,17	9,13		5,7
Γλουταμινικό οξύ	+17,7	+46,8	2,19	4,25	9,67	3,2
Ισολευκίνη	+16,3	+51,8	2,26	9,62		5,9
Λευκίνη	-14,4	+21,0	2,36	9,60		6,0
Λυσίνη	+19,7	+37,9	2,20	8,90	10,28	9,7
Μεθειονίνη	-14,9	+34,6	2,28	9,21		5,7
Οξυπρολίνη	-99,6	-66,2	1,82	9,65		5,8
Προλίνη	-99,2	-69,5	1,99	10,60		6,3
Σειρά	-7,9	+15,9	2,21	9,15		5,7
Τυροσίνη	-6,6	-18,1	2,20	9,11	10,07	5,7
Θρεονίνη	-33,9	-17,9	2,15	9,12		5,6
τρυπτοφάνη	-68,8	+5,7	2,38	9,39		5,9
Φαινυλαλανίνη	-57,0	-7,4	1,83	9,13		5,5
Κυστεΐνη	-20,0	+7,9	1,71	8,33	10,78	5,0
κυστίνη				2,01	8,02 pK 4 \u003d 8,71	5,0

Προηγουμένως, οι οπτικοί αντίποδες των L-αμινοξέων, δηλαδή τα αμινοξέα της σειράς D, ονομάζονταν "μη φυσικά", ωστόσο, σήμερα, τα αμινοξέα της σειράς D βρίσκονται σε ορισμένα βακτηριακά προϊόντα και αντιβιοτικά. Έτσι, οι κάψουλες των βακτηρίων που φέρουν σπόρους (Bac. subtilis, B. anthracis και άλλα) αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό από ένα πολυπεπτίδιο κατασκευασμένο από υπολείμματα D-γλουταμινικού οξέος. Η D-αλανίνη και το D-γλουταμινικό οξύ είναι μέρος των βλεννοπεπτιδίων που σχηματίζουν τα κυτταρικά τοιχώματα ενός αριθμού βακτηρίων. Η βαλίνη, η φαινυλαλανίνη, η ορνιθίνη και η λευκίνη της σειράς D περιέχονται σε γραμμικιδίνες και πολλά άλλα πεπτίδια - αντιβιοτικά κ.λπ. ή μόνο εν μέρει αντικαθιστούν ο ένας τον άλλον φίλο στον μεταβολισμό και τα παρόμοια. D-ισομερή (βλ.), λευκίνη (βλ.), σερίνη (βλ.), τρυπτοφάνη (βλ.) και βαλίνη (βλ.) είναι πολύ γλυκά, ενώ τα L-στερεοϊσομερή της αλανίνης και Η σερίνη είναι μέτρια γλυκιά, η τρυπτοφάνη - άγευστη, και η λευκίνη και η βαλίνη - πικρή. Η χαρακτηριστική «κρεατώδης» γεύση του L-γλουταμινικού οξέος απουσιάζει στη μορφή D. Τα συνθετικά αμινοξέα είναι συνήθως ρακεμικά, δηλαδή ένα μείγμα ίσων ποσοτήτων μορφών D- και L. Αναφέρονται ως DL-αμινοξέα. Με τη βοήθεια ορισμένων ειδικών αντιδραστηρίων ή επεξεργασίας με ορισμένα ένζυμα, τα συνθετικά αμινοξέα μπορούν να διαχωριστούν σε D- και L-μορφές ή μπορεί να ληφθεί μόνο ένα επιθυμητό στερεοϊσομερές.

Ταξινόμηση αμινοξέων

Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες των μεμονωμένων αμινοξέων καθορίζονται από την πλευρική αλυσίδα, δηλαδή τη ρίζα που βρίσκεται στο άτομο α-άνθρακα. Ανάλογα με τη δομή αυτής της ρίζας, τα αμινοξέα χωρίζονται σε αλειφατικά (τα περισσότερα αμινοξέα ανήκουν σε αυτά), αρωματικά (φαινυλαλανίνη και τυροσίνη), ετεροκυκλικά (ιστιδίνη και τρυπτοφάνη) και ιμινοξέα (βλ.), στα οποία το άτομο αζώτου στέκεται στο άτομο α-άνθρακα, συνδεδεμένο με την πλευρική αλυσίδα σε έναν δακτύλιο πυρρολιδίνης. Αυτές περιλαμβάνουν την προλίνη και την υδροξυπρολίνη (βλ. Προλίνη).

Σύμφωνα με τον αριθμό των ομάδων καρβοξυλίου και αμίνης, τα αμινοξέα διαιρούνται ως εξής.

Τα μονοαμινομονοκαρβοξυλικά αμινοξέα περιέχουν μία ομάδα καρβοξυλίου και μία αμίνη. Τα περισσότερα από τα αμινοξέα ανήκουν σε αυτά (το pH τους είναι περίπου pH 6).

Τα μονοαμινοδικαρβοξυλικά αμινοξέα περιέχουν δύο καρβοξυλικές και μία αμινομάδες. Το ασπαρτικό και το γλουταμινικό οξύ (βλ.) έχουν ελαφρώς όξινες ιδιότητες.

Τα διαμινομονοκαρβοξυλικά οξέα - αργινίνη (βλ.), λυσίνη (βλ.), ιστιδίνη (βλ.) και ορνιθίνη - σε ένα υδατικό διάλυμα διασπώνται κυρίως ως βάσεις.

Με χημική σύνθεσηΟι ομάδες υποκατάστασης διακρίνονται: υδροξυαμινοξέα (περιέχουν μια ομάδα αλκοόλης) - σερίνη και θρεονίνη (βλ.), αμινοξέα που περιέχουν θείο (περιέχουν άτομα θείου στη σύνθεσή τους) - κυστεΐνη, κυστίνη (βλ.) και μεθειονίνη (βλ.). αμίδια (βλέπε) δικαρβοξυλικά αμινοξέα - ασπαραγίνη (βλέπε) και γλουταμίνη (βλέπε) και τα παρόμοια Αμινοξέα με ρίζα υδρογονάνθρακα, όπως αλανίνη, λευκίνη, βαλίνη και άλλα, δίνουν στις πρωτεΐνες υδρόφοβες ιδιότητες. εάν η ρίζα περιέχει υδρόφιλες ομάδες, όπως, για παράδειγμα, στα δικαρβοξυλικά αμινοξέα, προσδίδουν υδροφιλία στην πρωτεΐνη.

Εκτός από τα αμινοξέα που έχουν ήδη αναφερθεί (δείτε τον πίνακα και τα σχετικά άρθρα), περισσότερα από 100 περισσότερα αμινοξέα έχουν βρεθεί σε ανθρώπινους, ζωικούς, φυτικούς και μικροβιακούς ιστούς, πολλά από τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο στους ζωντανούς οργανισμούς. Έτσι, η ορνιθίνη και η κιτρουλίνη (ανήκουν στα διαμινοκαρβοξυλικά αμινοξέα) παίζουν σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό, ιδιαίτερα στη σύνθεση της ουρίας στα ζώα (βλ. Αργινίνη, Ουρία). Υψηλότερα ανάλογα του γλουταμικού οξέος έχουν βρεθεί σε οργανισμούς: α-αμινοαδιπικό οξύ με 6 άτομα άνθρακα και α-αμινο πιμελικό οξύ με 7 άτομα άνθρακα. Η οξυλυσίνη βρέθηκε στη σύνθεση του κολλαγόνου και της ζελατίνης:

έχοντας δύο ασύμμετρα άτομα άνθρακα. Από τα αλειφατικά μονοαμινομονοκαρβοξυλικά αμινοξέα, βρίσκονται το α-αμινοβουτυρικό οξύ, η νορβαλίνη (α-αμινοβαλερικό οξύ) και η νορλευκίνη (α-αμπνοκαπροϊκό οξύ). Τα δύο τελευταία λαμβάνονται συνθετικά, αλλά δεν βρίσκονται σε πρωτεΐνες. Η ομοοσερίνη (α-αμινο-γ-υδροξυβουτυρικό οξύ) είναι το υψηλότερο ανάλογο της σερίνης. Συνεπώς, το α-αμινο-γ-θειοβουτυρικό οξύ, ή ομοκυστεΐνη, είναι ένα παρόμοιο ανάλογο της κυστεΐνης. Τα δύο τελευταία αμινοξέα μαζί με τη λανθειονίνη είναι:

[HOOS-CH (NH 2) -CH 2 -S-CH 2 -CH (NH 2) -COOH]

και κυσταθειονίνη:

[HOOS-CH (NH 2) -CH 2 -S-CH 2 -CH 2 -CH (NH 2) -COOH]

συμμετέχουν στο μεταβολισμό των αμινοξέων που περιέχουν θείο Η 2,4-Διοξυφαινυλαλανίνη (DOPA) είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν του μεταβολισμού της φαινυλαλανίνης (βλ.) και της τυροσίνης (βλ.). Από την τυροσίνη, σχηματίζεται ένα αμινοξύ όπως η 3,5-διιωδοτυροσίνη - ένα ενδιάμεσο προϊόν του σχηματισμού της θυροξίνης (βλ.). Στην ελεύθερη κατάσταση και στη σύνθεση ορισμένων φυσικών ουσιών, υπάρχουν αμινοξέα μεθυλιωμένα (βλέπε Μεθυλίωση) με άζωτο: μεθυλγλυκίνη ή σαρκοσίνη, καθώς και μεθυλιστιδίνη, μεθυλτρυπτοφάνη, μεθυλυσίνη. Το τελευταίο ανακαλύφθηκε πρόσφατα ως μέρος των πυρηνικών πρωτεϊνών - ιστόνων (βλ.). Ακετυλιωμένα παράγωγα αμινοξέων έχουν επίσης περιγραφεί, συμπεριλαμβανομένης της ακετυλυσίνης ως μέρος των ιστονών.

Εκτός από τα α-αμινοξέα στη φύση, κυρίως σε ελεύθερη μορφή και ως μέρος ορισμένων βιολογικά σημαντικών πεπτιδίων, υπάρχουν αμινοξέα που περιέχουν μια αμινομάδα σε άλλα άτομα άνθρακα. Αυτά περιλαμβάνουν τη β-αλανίνη (βλέπε Αλανίνη), το γ-αμινοβουτυρικό οξύ (βλέπε Αμινοβουτυρικά οξέα), που παίζει σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του νευρικού συστήματος, το δ-αμινολεβουλινικό οξύ, το οποίο είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν της σύνθεσης των πορφυρινών. Τα αμινοξέα περιλαμβάνουν επίσης την ταυρίνη (H 2 N-CH 2 - CH 2 - SO 3 H), η οποία σχηματίζεται στο σώμα κατά την ανταλλαγή κυστεΐνης.

Λήψη αμινοξέων

Τα αμινοξέα λαμβάνονται με διάφορες μεθόδους, μερικές από αυτές έχουν σχεδιαστεί ειδικά για τη λήψη ορισμένων αμινοξέων. Η πιο κοινή κοινές μεθόδουςη χημική σύνθεση των αμινοξέων έχει ως εξής.

1. Αμίνωση αλογονωμένων οργανικών οξέων. Ένα παράγωγο αλογόνου (συνήθως ένα βρωμο-υποκατεστημένο οξύ) υφίσταται επεξεργασία με αμμωνία, ως αποτέλεσμα της οποίας το αλογόνο αντικαθίσταται από μια αμινομάδα.

2. Λήψη αμινοξέος από αλδεΰδες με επεξεργασία τους με αμμωνία και υδροκυάνιο ή κυανιούχα. Ως αποτέλεσμα αυτής της επεξεργασίας, λαμβάνεται κυανοϋδρίνη, η οποία αμινώνεται περαιτέρω, σχηματίζοντας αμινονιτρίλιο. η σαπωνοποίηση του τελευταίου δίνει ένα αμινοξύ.

3. Συμπύκνωση αλδεΰδων με παράγωγα γλυκίνης ακολουθούμενη από αναγωγή και υδρόλυση.

Μεμονωμένα αμινοξέα μπορούν να ληφθούν από προϊόντα υδρόλυσης πρωτεϊνών με τη μορφή ελάχιστα διαλυτών αλάτων ή άλλων παραγώγων. Για παράδειγμα, η κυστίνη και η τυροσίνη καθιζάνουν εύκολα στο ισοηλεκτρικό σημείο. Τα διαμινοξέα καταβυθίζονται με τη μορφή αλάτων φωσφόρου-βολφραμίου, πικρικού (λυσίνη), φλαβιανής (αργινίνης) και άλλων οξέων. Τα δικαρβοξυλικά αμινοξέα κατακρημνίζονται ως άλατα ασβεστίου ή βαρίου, το γλουταμικό οξύ απομονώνεται ως υδροχλωρικά αμινοξέα σε όξινο περιβάλλον, το ασπαρτικό οξύ ως άλας χαλκού, και ούτω καθεξής. Μέθοδοι χρωματογραφίας και ηλεκτροφόρησης χρησιμοποιούνται επίσης για την προπαρασκευαστική απομόνωση ενός αριθμού αμινοξέων από προϊόντα υδρόλυσης πρωτεϊνών. Για βιομηχανικούς σκοπούς, πολλά αμινοξέα λαμβάνονται με μικροβιολογική σύνθεση απομονώνοντάς τα από το μέσο καλλιέργειας ορισμένων βακτηριακών στελεχών.

Ορισμός αμινοξέων

Ως γενική αντίδραση στα αμινοξέα, χρησιμοποιείται συχνότερα μια χρωματική αντίδραση με νινυδρίνη (βλ.), η οποία, όταν θερμαίνεται, δίνει ένα μωβ χρώμα διαφόρων αποχρώσεων με διαφορετικά αμινοξέα. Χρησιμοποιείται επίσης το αντιδραστήριο Folin (1,2-ναφθοκινον-4-σουλφονικό οξύ), απαμίνωση με νιτρώδες οξύ με αεριομετρικό προσδιορισμό του απελευθερωμένου αζώτου σύμφωνα με τον Van Slyke (βλέπε μεθόδους Van Slyke).

Ο προσδιορισμός μεμονωμένων αμινοξέων, καθώς και η σύσταση αμινοξέων των πρωτεϊνών και των ελεύθερων αμινοξέων στο αίμα και σε άλλα σωματικά υγρά και ιστούς, πραγματοποιείται συνήθως με χρωματογραφία σε χαρτί ή σε ιοντοανταλλακτική ρητίνη (βλ. Χρωματογραφία) ή ηλεκτροφόρηση (βλέπω). Αυτές οι μέθοδοι καθιστούν δυνατό τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό μικρών ποσοτήτων (κλάσματα του χιλιοστόγραμμα) οποιωνδήποτε αμινοξέων χρησιμοποιώντας δείγματα αναφοράς αυτών των ενώσεων ως «μάρτυρες» ή πρότυπα. Συνήθως χρησιμοποιούνται αυτοματοποιημένοι αναλυτές αμινοξέων (βλ. Autoanalyzers), οι οποίοι εκτελούν μια πλήρη ανάλυση αμινοξέων δειγμάτων που περιέχουν μόνο μερικά χιλιοστόγραμμα ενός αμινοξέος σε λίγες ώρες. Μια ακόμη ταχύτερη και πιο ευαίσθητη μέθοδος για τον προσδιορισμό των αμινοξέων είναι η αέρια χρωματογραφία των πτητικών παραγώγων τους.

Τα αμινοξέα που εισέρχονται στο σώμα των ανθρώπων και των ζώων με την τροφή, κυρίως με τη μορφή διατροφικής πρωτεΐνης, κατέχουν κεντρική θέση στο μεταβολισμό του αζώτου (βλ.) και παρέχουν τη σύνθεση στο σώμα των δικών του πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων, ενζύμων, πολλών συνενζύμων ορμόνες και άλλες βιολογικά σημαντικές ουσίες. στα φυτά από αμινοξέα σχηματίζονται αλκαλοειδή (βλ.).

Στο αίμα των ανθρώπων και των ζώων, διατηρείται κανονικά ένα σταθερό επίπεδο ελεύθερων αμινοξέων και στη σύνθεση μικρών πεπτιδίων. Το ανθρώπινο πλάσμα περιέχει, κατά μέσο όρο, 5-6 mg αζώτου αμινοξέος (που συνήθως αναφέρεται ως αμινο άζωτο) ανά 100 ml πλάσματος (βλ. Υπολειμματικό άζωτο). Στα ερυθροκύτταρα, η περιεκτικότητα σε αμινο άζωτο είναι 11/2-2 φορές μεγαλύτερη, στα κύτταρα των οργάνων και των ιστών είναι ακόμη μεγαλύτερη. Περίπου 1 g αμινοξέων απεκκρίνονται την ημέρα στα ούρα (Πίνακας 3). Με άφθονη και μη ισορροπημένη πρωτεϊνική διατροφή, με μειωμένη λειτουργία των νεφρών, του ήπατος και άλλων οργάνων, καθώς και με ορισμένες δηλητηριάσεις και κληρονομικές διαταραχές του μεταβολισμού των αμινοξέων, η περιεκτικότητά τους στο αίμα αυξάνεται (υπεραμινοξειδαιμία) και απεκκρίνονται αξιοσημείωτες ποσότητες αμινοξέων στα ούρα. (βλέπε Αμινοξέωση).

Πίνακας 3. Περιεκτικότητα σε ελεύθερα αμινοξέα στο ανθρώπινο πλάσμα και στα ούρα

Αμινοξέων	πλάσμα αίματος ( mg %)	ούρα για 24 ώρες ( mg)
Αμινοξέα αζώτου	5,8	50-75
Αλάνια	3,4	21-71
Αργινίνη	1,62	-
Ασπαρτικό οξύ	0,03
Valine	2,88	4-6
Ιστιδίνη	1,38	113-320
1,5	68-199
Γλουταμινικό οξύ	0,70	8-40
Ισολευκίνη	1,34	14-28
Λευκίνη	1,86	9-26
Λυσίνη	2,72	7-48
Μεθειονίνη	0,52
Ορνιθίνη	0,72	-
στενό	2,36
Σειρά	1,12	27-73
Τυροσίνη	1,04	15-49
Θρεονίνη	1,67	15-53
τρυπτοφάνη	1,27	-
Κυστίνη (+ κυστεΐνη)	1,47	10-21

Μεταφορά ενεργών αμινοξέων

Η ενεργή μεταφορά του αμινοξέος έναντι της βαθμίδας συγκέντρωσης παίζει σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό των αμινοξέων. Αυτός ο μηχανισμός διατηρεί τη συγκέντρωση του αμινοξέος στα κύτταρα σε υψηλότερο επίπεδο από τη συγκέντρωσή τους στο αίμα, και επίσης ρυθμίζει την απορρόφηση του αμινοξέος από το έντερο (κατά την πέψη των πρωτεϊνικών τροφών) και την επαναρρόφησή τους από τα νεφρικά σωληνάρια μετά από διήθηση ούρων στα σπειράματα Malpighian. Η ενεργή μεταφορά αμινοξέων σχετίζεται με τη δράση συγκεκριμένων πρωτεϊνικών παραγόντων (περμεάσες και τρανλοκάσες), οι οποίοι δεσμεύουν επιλεκτικά τα αμινοξέα και πραγματοποιούν την ενεργή μεταφορά τους λόγω της διάσπασης των πλούσιων σε ενέργεια ενώσεων. Ο αμοιβαίος ανταγωνισμός ορισμένων αμινοξέων μεταξύ τους για ενεργή μεταφορά και η απουσία της σε άλλα αμινοξέα δείχνει ότι υπάρχουν πολλά συστήματα για την ενεργό μεταφορά ενός αμινοξέος - για μεμονωμένες ομάδες αμινοξέων. Έτσι, η κυστίνη, η αργινίνη, η λυσίνη και η ορνιθίνη έχουν ένα κοινό σύστημα μεταφοράς και ανταγωνίζονται μεταξύ τους σε αυτή τη διαδικασία. Ένα άλλο σύστημα μεταφοράς εξασφαλίζει τη μεταφορά της γλυκίνης, της προλίνης και της υδροξυπρολίνης μέσω των μεμβρανών και, τέλος, το τρίτο σύστημα, προφανώς, είναι κοινό σε μια μεγάλη ομάδα άλλων αμινοξέων.

Ο ρόλος των αμινοξέων στη διατροφή

Ο άνθρωπος και τα ζώα χρησιμοποιούν άζωτο στο μεταβολισμό τους, το οποίο συνοδεύεται από την τροφή με τη μορφή αμινοξέων, κυρίως στη σύνθεση πρωτεϊνών, ορισμένων άλλων οργανικών ενώσεων αζώτου, καθώς και αλάτων αμμωνίου. Από αυτό το άζωτο, μέσω των διεργασιών αμίνωσης και τρανσαμίνωσης (βλ. Τρανσαμίνωση), σχηματίζονται διάφορα αμινοξέα στον οργανισμό. Ορισμένα αμινοξέα δεν μπορούν να συντεθούν στο σώμα του ζώου, και για να διατηρηθεί η ζωή, αυτά τα αμινοξέα πρέπει να προσληφθούν με την τροφή. Τέτοια αμινοξέα ονομάζονται απαραίτητα. Απαραίτητα αμινοξέα για τον άνθρωπο: τρυπτοφάνη (βλ.), φαινυλαλανίνη (βλ.), λυσίνη (βλ.), θρεονίνη (βλ.), βαλίνη (βλ.), λευκίνη (βλ.), μεθειονίνη (βλ.) και ισολευκίνη (βλ. .). Τα υπόλοιπα αμινοξέα ταξινομούνται ως μη απαραίτητα, αλλά μερικά από αυτά μπορούν να αντικατασταθούν μόνο υπό όρους. Έτσι, η τυροσίνη σχηματίζεται στον οργανισμό μόνο από φαινυλαλανίνη και, αν η τελευταία δεν είναι αρκετή, μπορεί να είναι απαραίτητη. Ομοίως, η κυστεΐνη και η κυστίνη μπορούν να σχηματιστούν από τη μεθειονίνη, αλλά απαιτούνται όταν αυτό το αμινοξύ είναι ανεπαρκές. Η αργινίνη συντίθεται στον οργανισμό, αλλά ο ρυθμός σύνθεσής της μπορεί να είναι ανεπαρκής με αυξημένη ζήτηση (ειδικά με την ενεργό ανάπτυξη ενός νεαρού οργανισμού). Η ανάγκη για απαραίτητα αμινοξέα έχει μελετηθεί σε μελέτες σχετικά με το ισοζύγιο αζώτου, την ασιτία από πρωτεΐνες, τη λογιστική για την πρόσληψη τροφής και πολλά άλλα. Ωστόσο, η ανάγκη τους δεν μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια και μπορεί να εκτιμηθεί μόνο κατά προσέγγιση. Στον πίνακα. 4 δείχνει δεδομένα σχετικά με τις συνιστώμενες και σίγουρα επαρκείς ποσότητες απαραίτητων αμινοξέων για τον άνθρωπο. Η ανάγκη για απαραίτητα αμινοξέα αυξάνεται σε περιόδους έντονης ανάπτυξης του οργανισμού, με αυξημένη διάσπαση πρωτεϊνών σε ορισμένες ασθένειες.

Το ότι ανήκει ένα αμινοξύ σε μη απαραίτητο ή απαραίτητο για διαφορετικούς οργανισμούς δεν είναι ακριβώς το ίδιο. Για παράδειγμα, η αργινίνη και η ιστιδίνη, που είναι απαραίτητα αμινοξέα για τον άνθρωπο, είναι απαραίτητα για τα κοτόπουλα και η ιστιδίνη είναι επίσης απαραίτητη για τους αρουραίους και τα ποντίκια. Οι αυτότροφοι οργανισμοί (βλ.), που περιλαμβάνουν φυτά και πολλά βακτήρια, είναι σε θέση να συνθέσουν όλα τα απαραίτητα αμινοξέα. Ωστόσο, ένας αριθμός βακτηρίων χρειάζεται την παρουσία ορισμένων αμινοξέων στο μέσο καλλιέργειας. Είναι γνωστά είδη ή στελέχη βακτηρίων που απαιτούν επιλεκτικά ορισμένα αμινοξέα. Τέτοια μεταλλαγμένα στελέχη, των οποίων η ανάπτυξη εξασφαλίζεται μόνο όταν προστίθεται ένα ορισμένο οξύ στο μέσο, ​​ονομάζονται αυξοτροφικά (βλ. Αυξοτροφικοί μικροοργανισμοί). Τα αυξοτροφικά στελέχη αναπτύσσονται σε ένα μέσο που είναι πλήρες από άλλες απόψεις, με ρυθμό ανάλογο με την ποσότητα του προστιθέμενου απαραίτητου αμινοξέος, έτσι μερικές φορές χρησιμοποιούνται για μικροβιολογικό προσδιορισμό της περιεκτικότητας αυτού του αμινοξέος σε ορισμένα βιολογικά υλικά, για παράδειγμα η μέθοδος Guthrie (βλέπω).

Μια διατροφική ανεπάρκεια ενός από τα βασικά αμινοξέα οδηγεί σε αποτυχία ανάπτυξης και γενικό υποσιτισμό, αλλά η απουσία ορισμένων αμινοξέων μπορεί επίσης να δώσει συγκεκριμένα συμπτώματα. Έτσι, η έλλειψη τρυπτοφάνης συχνά προκαλεί φαινόμενα σαν πελλάγρα, καθώς το νικοτινικό οξύ σχηματίζεται από την τρυπτοφάνη στο σώμα (σε πειραματικούς αρουραίους, με έλλειψη τρυπτοφάνης, θόλωση του κερατοειδούς, καταρράκτης, τριχόπτωση και αναιμία παρατηρούνται). Η έλλειψη μεθειονίνης οδηγεί σε βλάβη στο ήπαρ και τα νεφρά. Η έλλειψη βαλίνης προκαλεί νευρολογικά συμπτώματα και ούτω καθεξής.

Η πλήρης διατροφή παρέχεται με ισορροπημένη περιεκτικότητα σε μεμονωμένα αμινοξέα στα τρόφιμα. Η περίσσεια ορισμένων αμινοξέων είναι επίσης δυσμενής. Η περίσσεια τρυπτοφάνης οδηγεί στη συσσώρευση του μεταβολικού προϊόντος της - 3-υδροξυανθρανιλικό οξύ, το οποίο μπορεί να προκαλέσει όγκους της ουροδόχου κύστης. Με μια μη ισορροπημένη διατροφή, η περίσσεια ορισμένων αμινοξέων μπορεί να διαταράξει το μεταβολισμό ή τη χρήση άλλων αμινοξέων και να προκαλέσει ανεπάρκεια των τελευταίων.

Παθολογία μεταβολισμού αμινοξέων

Πλέον Κοινή αιτίαΗ αμινοξέα και η υπεραμινοξειδαιμία είναι ασθένειες των νεφρών που σχετίζονται με μειωμένη απέκκριση και επαναρρόφηση αμινοξέων. Ένας αριθμός ειδικών διαταραχών του μεταβολισμού των αμινοξέων σχετίζεται με κληρονομική ανεπάρκεια ορισμένων ενζύμων που εμπλέκονται στο μεταβολισμό τους.

Έτσι, μια σπάνια, αλλά από καιρό γνωστή ασθένεια - η αλκαπτονουρία προκαλείται από ανεπάρκεια στο σώμα του ενζύμου - οξειδάση του ομογεντισικού οξέος (ένα από τα προϊόντα του ενδιάμεσου μεταβολισμού της τυροσίνης). Με την αλκαπτονουρία, το ομογεντισικό οξύ απεκκρίνεται στα ούρα και, οξειδωμένο στον αέρα, το βάφει μαύρο. Αν και η αλκαπτονουρία ανιχνεύεται από τη βρεφική ηλικία, οι κλινικές διαταραχές είναι ήσσονος σημασίας και ισοδυναμούν μόνο με μεγαλύτερη ευαισθησία σε έναν ειδικό τύπο αρθροπάθειας (οχρόνωση). Μια άλλη κληρονομική διαταραχή του μεταβολισμού των αμινοξέων είναι η φαινυλκετονουρία. Με αυτή την ασθένεια, υπάρχει ανεπάρκεια ή απουσία του ενζύμου φαινυλαλανίνη-4-υδροξυλάση, ως αποτέλεσμα της οποίας διαταράσσεται η μετατροπή της φαινυλαλανίνης σε τυροσίνη. Η τυροσίνη, η οποία κανονικά δεν είναι απαραίτητο αμινοξύ, καθίσταται απαραίτητη σε ασθενείς με φαινυλκετονουρία επειδή δεν μπορεί να σχηματιστεί από φαινυλαλανίνη. Η φαινυλκετονουρία σχετίζεται με σοβαρές κλινικές διαταραχές, από τις οποίες η σημαντικότερη είναι η διαταραχή της εγκεφαλικής ανάπτυξης και, ως εκ τούτου, η σοβαρή νοητική υστέρηση, που εκδηλώνεται από την πρώιμη παιδική ηλικία. Η αιτία αυτών των διαταραχών είναι η υπερβολική συσσώρευση φαινυλαλανίνης στο αίμα (υπερφαινυλαλανιναιμία) και στα ούρα, ιδιαίτερα η συσσώρευση των μεταβολικών προϊόντων της, ιδιαίτερα του φαινυλοπυρουβικού οξέος (φαινυλκετονουρία), από το οποίο προέρχεται το όνομα αυτής της ασθένειας. Στις μέρες μας, η ανάπτυξη νευρολογικών διαταραχών που προκαλούνται από φαινυλκετονουρία μετριάζεται επιτυχώς δίνοντας στα βρέφη μια ειδική δίαιτα με πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε φαινυλαλανίνη. Μερικές από τις πιο σημαντικές κληρονομικές διαταραχές του μεταβολισμού των αμινοξέων παρουσιάζονται στον Πίνακα. 5.

Πίνακας 5. Οι σημαντικότερες κληρονομικές διαταραχές του μεταβολισμού των αμινοξέων

Ονομα	Ένα ένζυμο του οποίου η ανεπάρκεια προκαλεί μεταβολικές διαταραχές	Αιτία μεταβολικής διαταραχής	Μερικές παθολογικές εκδηλώσεις
Τυροσιναιμία	οξειδάση η-υδροξυφαινυλοπυρουβικού οξέος	Αδυναμία μετατροπής του π-υδροξυφαινυλοπυρουβικού οξέος σε ομογεντισικό οξύ	Σοβαρή βλάβη στο ήπαρ και στα νεφρικά σωληνάρια, συχνά θανατηφόρα στη βρεφική ηλικία
Ιστιδιναιμία	Ιστιδάση (ιστιδίνη-α-δεαμινάση)	Αδυναμία σχηματισμού ουροκινικού οξέος από την ιστιδίνη. Αυξημένα επίπεδα αίματος και απέκκριση στα ούρα ιστιδίνης και ιμιδαζολπυρουβικού οξέος	ελαττώματα λόγου. Συχνά κάποιου βαθμού νοητική υστέρηση
Ομοκυστινουρία	Συνθετάση κυσταθειονίνης (δεϋδρατάση σερίνης)	Αδυναμία σχηματισμού κυσταθειονίνης από ομοκυστεΐνη και σερίνη. Αυξημένη ομοκυστίνη και μεθειονίνη ορού και μη φυσιολογική απέκκριση ομοκυστίνης στα ούρα	Νοητική υστέρηση, σκελετικές ανωμαλίες, εκτοπία φακού, αρτηριακή και φλεβική θρομβοεμβολή
κυστασιονουρία	Κυσταθειονάση (αφυδρατάση ομοοσερίνης)	Αδυναμία διάσπασης της κυσταθειονίνης με το σχηματισμό κυστίνης, α-κετοβουτυρικού και αμμωνίας. Σημαντική απέκκριση κυσταθειονίνης στα ούρα και αυξημένη περιεκτικότητά της στους ιστούς και στον ορό	Μερικές φορές νοητική υστέρηση και ψυχιατρικές διαταραχές
Λευκίνωση (ασθένεια του σιροπιού σφενδάμου)	Αποκαρβοξυλάση(ες) κετοξέος διακλαδισμένης αλυσίδας	Παραβίαση της αποκαρβοξυλίωσης των κετοοξέων (α-κετο-ισοβαλερικό, α-κετο-β-μεθυλοβαλερικό και α-κετοϊσοκαπροϊκό), τα οποία είναι προϊόντα της απαμίνωσης των αμινοξέων βαλίνη, ισολευκίνη και λευκίνη, και της απέκκρισης αυτών των κετοοξέων και τα αντίστοιχα αμινοξέα στα ούρα	Χαρακτηριστική οσμή ούρων σιρόπι από σφένδαμο. Μια προοδευτική νευρολογική ασθένεια με έντονο εκφυλισμό του εγκεφάλου, που συνήθως ξεκινά λίγο μετά τη γέννηση και καταλήγει σε θάνατο μέσα σε εβδομάδες ή μήνες. Σε ηπιότερες περιπτώσεις, διαλείπουσες κρίσεις τοξικής εγκεφαλοπάθειας και απέκκριση αυτών των κετοξέων και αμινοξέων στα ούρα
Ένας τύπος κρετινισμού με βρογχοκήλη	Δεϊωδινάση ιωδοθυροσίνης	Παραβίαση της αποϊωδίωσης της μονο- και της διιωδοτυροσίνης κατά τη σύνθεση της θυρεοειδικής ορμόνης	Οξεία διόγκωση του θυρεοειδούς αδένα που συνοδεύεται από σοβαρό υποθυρεοειδισμό
Υπερβαλιναιμία	Τρανσαμινάση βαλίνης	Παραβίαση της τρανσαμίνωσης βαλίνης; αυξημένα επίπεδα στο αίμα και απέκκριση στα ούρα	Αναπτυξιακές Αναπηρίες και Νοητική Υστέρηση
Ισοβαλερική οξειμία	Ισοβαλερυλοσυνένζυμο Α αφυδρογονάση	Αυξημένες ποσότητες ισοβαλερικού οξέος (προϊόν απαμίνωσης της βαλίνης) στο αίμα και τα ούρα	Περιοδικές κρίσεις οξέωσης και κώματος
Υπερπρολιναιμία	οξειδάση προλίνης	Αυξημένα επίπεδα ορού και απέκκριση προλίνης στα ούρα λόγω παραβίασης της μετατροπής της σε Δ1-πυρρολιδινο-5-καρβοξυλική	Σε ορισμένες περιπτώσεις, διαταραχή της νεφρικής λειτουργίας και νοητική υστέρηση
υδροξυπρολιναιμία	οξειδάση υδροξυπρολίνης	Παραβίαση της μετατροπής της υδροξυπρολίνης σε Δ1-πυρρολιδινο-3-υδροξυ-5-καρβοξυλικό και αυξημένη περιεκτικότητα σε υδροξυπρολίνη στον ορό και τα ούρα	σοβαρή νοητική υστέρηση

Ξεχωριστή θέση κατέχει η έντονη αμινοξέα (βλ.), που προκύπτει από παραβίαση της μεταφοράς αμινοξέων και, κατά συνέπεια, της απορρόφησής τους από τα νεφρικά σωληνάρια και από το έντερο. Τέτοιες διαταραχές περιλαμβάνουν κυστινουρία, που διαγιγνώσκεται με την απέκκριση κυστίνης στα ούρα και την εναπόθεσή της με τη μορφή λίθων και ιζημάτων στο ουροποιητικό σύστημα. Στην πραγματικότητα, η κυστινουρία σχετίζεται με παραβίαση του γενικού συστήματος ενεργού μεταφοράς τεσσάρων αμινοξέων - λυσίνη, αργινίνη, ορνιθίνη και κυστίνη. Στην κυστινουρία, απελευθερώνονται κατά μέσο όρο περισσότερα από 4 g αυτών των αμινοξέων την ημέρα, από τα οποία μόνο περίπου 0,75 g είναι κυστίνη, αλλά είναι η κυστίνη, λόγω της χαμηλής διαλυτότητάς της, που καθιζάνει και προκαλεί την εναπόθεση λίθων. Η διαταραχή ενός άλλου ενεργού συστήματος μεταφοράς που είναι κοινό με τη γλυκίνη, την προλίνη και την υδροξυπρολίνη έχει ως αποτέλεσμα αυξημένη απέκκριση στα ούρα αυτών των τριών αμινοξέων (χωρίς ενδείξεις κλινικής βλάβης). Τέλος, μια παραβίαση ενός άλλου γενικού συστήματος μεταφοράς αμινοξέων, το οποίο προφανώς περιλαμβάνει μια μεγάλη ομάδα όλων των άλλων αμινοξέων, που ονομάζεται νόσος Hartnup, σχετίζεται με μια ποικιλία κλινικών εκδηλώσεων που δεν είναι ίδιες σε διαφορετικές περιπτώσεις της νόσου.

Εφαρμογή αμινοξέων

Τα αμινοξέα χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική και σε άλλους τομείς. Διάφορα σετ αμινοξέων και πρωτεϊνικών υδρολυμάτων εμπλουτισμένα με μεμονωμένα αμινοξέα χρησιμοποιούνται για παρεντερική διατροφή σε επεμβάσεις, παθήσεις του εντέρου και δυσαπορρόφηση. Ορισμένα αμινοξέα έχουν ειδική θεραπευτική δράση σε διάφορες διαταραχές. Έτσι, η μεθειονίνη χρησιμοποιείται για λιπώδες ήπαρ, κίρρωση και τα παρόμοια. Τα γλουταμινικά και γ-αμινο-βουτυρικά οξέα έχουν καλή επίδραση σε ορισμένες ασθένειες του κεντρικού νευρικού συστήματος (επιληψία, αντιδραστικές καταστάσεις κ.λπ.). Η ιστιδίνη χρησιμοποιείται μερικές φορές για τη θεραπεία ασθενών με ηπατίτιδα, γαστρικό έλκος και έλκος δωδεκαδακτύλου.

Τα αμινοξέα χρησιμοποιούνται επίσης ως πρόσθετα τροφίμων. Πρακτικά οι πιο σημαντικές είναι οι προσθήκες λυσίνης, τρυπτοφάνης και μεθειονίνης σε προϊόντα διατροφής που έχουν έλλειψη σε αυτά τα αμινοξέα. Η προσθήκη γλουταμινικού οξέος και των αλάτων του σε μια σειρά από προϊόντα τους δίνει μια ευχάριστη γεύση κρέατος, η οποία χρησιμοποιείται συχνά στη μαγειρική. Εκτός από την ανθρώπινη διατροφή και τη χρήση του αμινοξέος στη βιομηχανία τροφίμων, χρησιμοποιούνται σε ζωοτροφές, στην παρασκευή μέσων καλλιέργειας στη μικροβιολογική βιομηχανία και ως αντιδραστήρια.

Ιστοχημικές μέθοδοι για την ανίχνευση αμινοξέων στους ιστούς

Οι αντιδράσεις για την ανίχνευση αμινοξέων στους ιστούς βασίζονται κυρίως στην ανίχνευση αμινομάδων (NH 2 -), καρβοξυλικών (COOH-), σουλφυδρυλικών (SH-) και δισουλφιδικών (SS-) ομάδων. Έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για την ανίχνευση μεμονωμένων αμινοξέων (τυροσίνη, τρυπτοφάνη, ιστιδίνη, αργινίνη). Η ταυτοποίηση αμινοξέων πραγματοποιείται επίσης με αποκλεισμό ορισμένων ομάδων. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ένας ιστοχημικός, κατά κανόνα, ασχολείται με μια μετουσιωμένη πρωτεΐνη, επομένως τα αποτελέσματα των ιστοχημικών μεθόδων δεν είναι πάντα συγκρίσιμα με τα βιοχημικά.

Για τον προσδιορισμό των ομάδων SH- και SS, η αντίδραση με 2,2'-διοξυ-6,6'-διναφθυλοδισουλφίδιο (DDD), με βάση τον σχηματισμό του ναφθυλοδισουλφιδίου a, που σχετίζεται με μια πρωτεΐνη που περιέχει ομάδες SH, θεωρείται ότι να είσαι ο καλύτερος. Για την ανάπτυξη του χρώματος, το φάρμακο υποβάλλεται σε επεξεργασία με ένα άλας διαζωνίου (έντονο μπλε Β ή ισχυρό μαύρο Κ), το οποίο συνδυάζεται με δισουλφίδιο ναφθυλίου, σχηματίζοντας μια αζωχρωστική που λερώνει τις περιοχές εντοπισμού των ομάδων SH και SS στους ιστούς σε αποχρώσεις από ροζ σε μπλε-βιολετί. Η μέθοδος επιτρέπει ποσοτικές συγκρίσεις. Ο ιστός στερεώνεται στο υγρό του Carnoy, το Bouin's, σε φορμαλίνη. Τα καλύτερα αποτελέσματα επιτυγχάνονται με 24ωρη μονιμοποίηση σε διάλυμα τριχλωροοξικού οξέος 1% σε αλκοόλη 80%, ακολουθούμενη από πλύση σε μια σειρά από αλκοόλες αυξανόμενης συγκέντρωσης (80, 90, 96%), μετά αφυδάτωση και ενσωμάτωση παραφίνης. Η αντίδραση απαιτεί αντιδραστήρια: DDD, άλας διαζωνίου, ρυθμιστικό διάλυμα οξικής βερονάλης 0,1 Μ (ρΗ 8,5), ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών 0,1 Μ (ρΗ 7,4), αιθυλική αλκοόλη, θειικός αιθέρας.

Τα α-αμινοξέα ανιχνεύονται χρησιμοποιώντας το αντιδραστήριο νινυδρίνης Schiff. Η μέθοδος βασίζεται στην αλληλεπίδραση της νινυδρίνης με αμινομάδες (NH 2 -). η προκύπτουσα αλδεΰδη ανιχνεύεται από το αντιδραστήριο Schiff. Το υλικό στερεώνεται σε φορμαλίνη, άνυδρη αλκοόλη, υγρό Zenker και ενσωματώνεται σε παραφίνη. Απαιτούμενα αντιδραστήρια: νινυδρίνη, αντιδραστήριο Schiff, αιθυλική αλκοόλη. Οι ιστοί που περιέχουν α-αμινο ομάδες είναι βαμμένοι σε ροζ-βυσσινί αποχρώσεις. Η ειδικότητα της αντίδρασης, ωστόσο, είναι αμφιλεγόμενη, αφού όχι μόνο τα α-αμινοξέα, αλλά και άλλες αλειφατικές αμίνες μπορούν να οξειδωθούν από τη νινυδρίνη.

Η τυροσίνη, η τρυπτοφάνη, η ιστιδίνη ανιχνεύονται με τη μέθοδο του τετραζωνίου. Τα άλατα διαζωνίου σε αλκαλικό περιβάλλον έχουν τη μορφή υδροξειδίων διαζωνίου, τα οποία προσθέτουν στα παραπάνω αμινοξέα. Οι τομές επεξεργάζονται με β-ναφθόλη ή Η-οξύ για ενίσχυση του χρώματος. Στερέωση με φορμαλίνη, υγρό Carnoy. Απαιτούμενα αντιδραστήρια: τετραζωτιωμένη βενζιδίνη ή καλύτερα ισχυρό μπλε Β, 0,1 M ρυθμιστικό διάλυμα οξικής βερονάλης (pH 9,2). 0,1 Ν HCl, Η-οξύ ή β-ναφθόλη. Τα τμήματα βάφονται μωβ-μπλε ή καφέ ανάλογα με το αντιδραστήριο. Κατά την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, πρέπει να ληφθεί υπόψη η πιθανότητα προσθήκης φαινόλης και αρωματικών αμινών στο υδροξείδιο του διαζωνίου. Οι αντιδράσεις ελέγχου χρησιμοποιούνται για τη διαφοροποίηση των αμινοξέων.

Από Πρόσθετα Υλικά

Κατά τη συγγραφή της αλληλουχίας των υπολειμμάτων αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα, η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας και η Διεθνής Ένωση Βιοχημείας έχουν προτείνει τη χρήση συντομευμένων ονομάτων του αμινοξέος, που συνήθως αποτελούνται από τα τρία πρώτα γράμματα του πλήρους ονόματος του αντίστοιχο αμινοξύ (βλ. πίνακα). Η χρήση ενός διεθνούς λατινοποιημένου προτύπου συστήματος συμβόλων και συντομογραφιών έχει μεγάλο πλεονέκτημα όσον αφορά τη συλλογή, την επεξεργασία και την αναζήτηση επιστημονικών πληροφοριών, την εξάλειψη σφαλμάτων στη μετάφραση κειμένων από ξένες γλώσσες και άλλα παρόμοια. Τα ενοποιημένα συντομευμένα ονόματα των χημικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων των αμινοξέων, είναι ιδιαίτερα σημαντικά όχι μόνο σε διεθνείς σχέσεις, αλλά και για χρήση εντός της ΕΣΣΔ, όπου η επιστημονική βιβλιογραφία δημοσιεύεται σε δεκάδες γλώσσες, διαφορετικές ως προς την αλφαβητική σειρά, το λεξιλόγιο και το ύφος των ειδικών όρων και τις συντομογραφίες τους.

Οι συντομογραφίες για τα ελεύθερα αμινοξέα δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται στο κείμενο των εργασιών· αυτό επιτρέπεται μόνο σε πίνακες, λίστες και διαγράμματα.

Όπου είναι γνωστή η αλληλουχία των υπολειμμάτων αμινοξέων στην πεπτιδική αλυσίδα, τα σύμβολα των υπολειμμάτων γράφονται με τη σειρά, συνδέοντάς τα με παύλες. αυτή η αλυσίδα ή μέρος της αλυσίδας, όπου η αλληλουχία σύνδεσης υπολειμμάτων αμινοξέων είναι άγνωστη, περικλείεται σε παρενθέσεις και τα σύμβολα των υπολειμμάτων αμινοξέων διαχωρίζονται με κόμματα. Όταν γράφετε γραμμικά πεπτίδια ή πρωτεΐνες, στο αριστερό άκρο της καθορισμένης αλληλουχίας (δηλαδή στο Ν-άκρο της), τοποθετείται το σύμβολο του αμινοξέος που φέρει την ελεύθερη αμινομάδα και στο δεξί άκρο (στο C- άκρο), το σύμβολο του υπολείμματος αμινοξέος που φέρει την ελεύθερη καρβοξυλική ομάδα. Η πολυπεπτιδική αλυσίδα κατά προτίμηση απεικονίζεται οριζόντια παρά κατακόρυφα διατεταγμένη σε σειρά. Τα σύμβολα αμινοξέων υποδηλώνουν φυσικές (L-) μορφές, τους αντίποδές τους - με το σύμβολο D-, το οποίο τοποθετείται αμέσως πριν από το σύμβολο αμινοξέος, χωρίς να το διαχωρίζει από αυτό με παύλα (για παράδειγμα, Lei-D-Fen-Gli) .

Τα σύμβολα για λιγότερο κοινά αμινοξέα στη φύση προσδιορίζονται ειδικά σε κάθε δημοσίευση. Συνιστάται να τηρείτε μόνο τις ακόλουθες αρχές, για παράδειγμα, υδροξυαμινοξέα (υδροξυαμινοξέα): υδροξυλυσίνη (οξυλυσίνη) - Hyl (Oli) και ούτω καθεξής. αλλο-αμινοξέα: αλλο-ισολευκίνη - aile (aIle), αλλο-οξυλυσίνη - aHyl (aOli); νοραμινοξέα: νορβαλίνη - Nva (Hva), νορλευκίνη - Nle (Nle), κ.λπ.

Τραπέζι. Συντομευμένη ορθογραφία των συμβόλων αμινοξέων, η πιο κοινή στην άγρια ​​ζωή

Πλήρες όνομα του αμινοξέος	Διεθνή σύμβολα	Σύμβολα αποδεκτά στα ρωσικά επιστημονικές δημοσιεύσεις
Ασπαραγίνη
Ασπαρτικό οξύ
Ασπαρτικό οξύ και l pi ασπαραγίνη (αν δεν διακρίνονται)
Υδροξυπρολίνη
Ιστιδίνη
Γλουταμίνη
Γλουταμινικό οξύ
Γλουταμινικό οξύ ή γλουταμίνη (αν δεν διαφοροποιείται)
Ισολευκίνη
Μεθειονίνη
τρυπτοφάνη
Φαινυλαλανίνη

Βιβλιογραφία

Braunstein A. E. Biochemistry of amino acid metabolism, Μ., 1949, βιβλιογρ.; Meister A. Biochemistry of amino acids, trans. from English, Μ., 1961; Greenstein J. P. a. Winitz M. Chemistry of the amino acids, v. 1-3, Ν. Υ.-L., 1961; Meister A. Biochemistry of the amino acids, v. 1-2, Ν.Υ., 1965; Nivard R. J. E. a. Tesser G. I. Αμινοξέα και σχετικές ενώσεις, Comprehens. Biochem., v. 6, σελ. 143, 1965, βιβλιογρ.; Ονοματολογία βιολογικής χημείας, μτφρ. από τα αγγλικά, εκδ. A. E. Braunshtein, v. 1, σελ. 13 και άλλοι, Μ., 1968.

Ιστοχημικές μέθοδοι για την ανίχνευση αμινοξέων στους ιστούς

Lilly R. Παθοϊστολογική τεχνική και πρακτική ιστοχημεία, μτφρ. από αγγλικά, Μ., 1969, βιβλιογραφία; Pierce E. Histochemistry, μτφρ. από τα αγγλικά, σελ. 73, Μ., 1962; Αρχές και μέθοδοι ιστοκυτταροχημικής ανάλυσης και παθολογίας, εκδ. A. P. Avtsyna et al., L., 1971, bibliogr.

I. B. Zbarsky; R. A. Simakova (κύριος), N. G. Budkovskaya.

Αμινοξέα - (αμινοκαρβοξυλικά οξέα, amk) - οργανικές ενώσεις, σε μόρια των οποίων περιέχουν ταυτόχρονακαρβοξυλ και ομάδες αμίνης (αμινο ομάδες). Εκείνοι. έναμπορούν να ληφθούν υπόψη τα μινοξέα, ως παράγωγα καρβοξυλικών οξέων στα οποία ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου αντικαθίστανται από αμινομάδες.

• καρβοξυλική ομάδα (καρβοξυλ) -COOH είναι μια λειτουργική μονοσθενής ομάδα που αποτελεί μέρος των καρβοξυλικών οξέων και καθορίζει τις όξινες ιδιότητες τους.
• Αμινο ομάδα - λειτουργική χημική μονοσθενής ομάδα -NH 2,μια οργανική ρίζα που περιέχει ένα άτομο αζώτου και δύο άτομα υδρογόνου.

Περισσότερα από 200 φυσικά αμινοξέα είναι γνωστάπου μπορούν να ταξινομηθούν με διαφορετικούς τρόπους. Η δομική ταξινόμηση βασίζεται στη θέση των λειτουργικών ομάδων στη θέση άλφα, βήτα, γάμμα ή δέλτα του αμινοξέος.

Εκτός από αυτήν την ταξινόμηση, υπάρχουν και άλλες, για παράδειγμα, ταξινόμηση κατά πολικότητα, επίπεδο pH, καθώς και τον τύπο της ομάδας πλευρικής αλυσίδας (αλειφατικά, ακυκλικά, αρωματικά αμινοξέα, αμινοξέα που περιέχουν υδροξύλιο ή θείο, κ.λπ.).

Με τη μορφή πρωτεϊνών, τα αμινοξέα είναι το δεύτερο (μετά το νερό) συστατικό των μυών, των κυττάρων και άλλων ιστών του ανθρώπινου σώματος. Τα αμινοξέα παίζουν κρίσιμο ρόλο σε διαδικασίες όπως η μεταφορά νευροδιαβιβαστών και η βιοσύνθεση.

Γενική δομή αμινοξέων

Αμινοξέα- βιολογικά σημαντικές οργανικές ενώσεις, που αποτελούνται από μια αμινομάδα (-NH 2) και ένα καρβοξυλικό οξύ (-COOH) και έχουν μια πλευρική αλυσίδα ειδική για κάθε αμινοξύ. Τα βασικά στοιχεία των αμινοξέων είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο. Άλλα στοιχεία βρίσκονται στην πλευρική αλυσίδα ορισμένων αμινοξέων.

Ρύζι. 1 - Γενική δομή των α-αμινοξέων που συνθέτουν τις πρωτεΐνες (εκτός από την προλίνη). Τα συστατικά μέρη ενός μορίου αμινοξέος είναι η αμινομάδα NH 2, η καρβοξυλομάδα COOH, η ρίζα (διαφορετική για όλα τα α-αμινοξέα), το άτομο α-άνθρακα (στο κέντρο).

Στη δομή των αμινοξέων, η πλευρική αλυσίδα που είναι ειδική για κάθε αμινοξύ συμβολίζεται με το γράμμα R. Το άτομο άνθρακα που βρίσκεται δίπλα στην καρβοξυλική ομάδα ονομάζεται άλφα άνθρακας και τα αμινοξέα των οποίων η πλευρική αλυσίδα συνδέεται με αυτό το άτομο ονομάζονται άλφα αμινοξέα. Είναι η πιο άφθονη μορφή αμινοξέων στη φύση.

Στα άλφα αμινοξέα, με εξαίρεση τη γλυκίνη, ο άλφα άνθρακας είναι ο χειρόμορφος άνθρακας. Για αμινοξέα των οποίων οι ανθρακικές αλυσίδες συνδέονται με έναν άλφα άνθρακα (όπως η Λυσίνη (L-λυσίνη)), οι άνθρακες χαρακτηρίζονται ως άλφα, βήτα, γάμμα, δέλτα, και ούτω καθεξής. Ορισμένα αμινοξέα έχουν μια αμινομάδα συνδεδεμένη με τον βήτα ή γάμμα άνθρακα και επομένως ονομάζονται βήτα ή γάμμα αμινοξέα.

Σύμφωνα με τις ιδιότητες των πλευρικών αλυσίδων, τα αμινοξέα χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες. Η πλευρική αλυσίδα μπορεί να κάνει το αμινοξύ ασθενές οξύ, αδύναμη βάση ή γαλακτωματοποιητή (αν η πλευρική αλυσίδα είναι πολική) ή υδρόφοβη, ελάχιστα απορροφητική ουσία (αν η πλευρική αλυσίδα είναι μη πολική).

Ο όρος "αμινοξύ διακλαδισμένης αλυσίδας" αναφέρεται σε αμινοξέα που έχουν αλειφατικές μη γραμμικές πλευρικές αλυσίδες, αυτές είναι η Λευκίνη, η Ισολευκίνη και η Βαλίνη.

Προλίνηείναι το μόνο πρωτεϊνογονικό αμινοξύ του οποίου η πλευρική ομάδα συνδέεται με την άλφα-αμινομάδα και επομένως είναι επίσης το μόνο πρωτεϊνογονικό αμινοξύ που περιέχει δευτεροταγή αμίνη σε αυτή τη θέση. Από χημική άποψη, η προλίνη είναι επομένως ένα ιμινο οξύ, καθώς στερείται πρωτογενούς αμινομάδας, αν και η τρέχουσα βιοχημική ονοματολογία εξακολουθεί να την ταξινομεί ως αμινοξύ καθώς και ως "Ν-αλκυλιωμένο άλφα-αμινοξύ" ( Ιμινοξέα- καρβοξυλικά οξέα που περιέχουν μια ιμινο ομάδα (ΝΗ). Αποτελούν μέρος των πρωτεϊνών, ο μεταβολισμός τους σχετίζεται στενά με το μεταβολισμό των αμινοξέων. Σύμφωνα με τις ιδιότητές τους, τα ιμινοξέα είναι κοντά στα αμινοξέα και ως αποτέλεσμα της καταλυτικής υδρογόνωσης, τα ιμινοξέα μετατρέπονται σε αμινοξέα.Ομάδα Imino- Μοριακή ομάδα NH. Δισθενής. Περιέχεται σε δευτερεύοναμίνες και πεπτίδια. Η δισθενής ρίζα αμμωνίας δεν υπάρχει σε ελεύθερη μορφή).

ΑΛΦΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ

Τα αμινοξέα που έχουν και μια αμινο και μια καρβοξυλομάδα συνδεδεμένη με το πρώτο (άλφα) άτομο άνθρακα είναι ιδιαίτερης σημασίας στη βιοχημεία. Είναι γνωστά ως 2-, άλφα ή άλφα-αμινοξέα (ο γενικός τύπος στις περισσότερες περιπτώσεις είναι H 2 NCHRCOOH, όπου το R είναι ένας οργανικός υποκαταστάτης, γνωστός ως "πλευρική αλυσίδα"). συχνά ο όρος «αμινοξύ» αναφέρεται ειδικά σε αυτά.

Αυτά είναι 22 πρωτεϊνογόνα (δηλαδή, «χρησιμοποιούν για τη δημιουργία πρωτεΐνης») αμινοξέα που συνδυάζονται σε πεπτιδικές αλυσίδες («πολυπεπτίδια»), παρέχοντας την κατασκευή ενός ευρέος φάσματος πρωτεϊνών. Είναι L-στερεοϊσομερή («αριστερόχειρα» ισομερή), αν και ορισμένα από τα D-αμινοξέα («δεξιόχειρα» ισομερή) εμφανίζονται σε ορισμένα βακτήρια και ορισμένα αντιβιοτικά.

Ρύζι. 2. Πεπτιδικός δεσμός - ένας τύπος δεσμού αμιδίου που εμφανίζεται κατά τον σχηματισμό πρωτεϊνών και πεπτιδίων ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της α-αμινομάδας (-NH 2) ενός αμινοξέος με την α-καρβοξυλική ομάδα (-COOH) ενός άλλου αμινοξέος.

Δύο αμινοξέα (1) και (2) σχηματίζουν ένα διπεπτίδιο (μια αλυσίδα δύο αμινοξέων) και ένα μόριο νερού. Σύμφωνα με το ίδιο μοτίβοριβόσωμαπαράγει επίσης μεγαλύτερες αλυσίδες αμινοξέων: πολυπεπτίδια και πρωτεΐνες. Τα διαφορετικά αμινοξέα που είναι τα «δομικά στοιχεία» μιας πρωτεΐνης διαφέρουν ως προς τη ρίζα R.

ΟΠΤΙΚΟΣ ΙΣΟΜΕΡΙΣΜΟΣ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ

Ρύζι. 3. Οπτικά ισομερή του αμινοξέος αλανίνη

Ανάλογα με τη θέση της αμινομάδας σε σχέση με το 2ο άτομο άνθρακα, απομονώνονται τα α-, β-, γ- και άλλα αμινοξέα. Για τον οργανισμό των θηλαστικών, τα α-αμινοξέα είναι τα πιο χαρακτηριστικά. Όλα τα α-αμινοξέα που αποτελούν μέρος των ζωντανών οργανισμών, εκτός απόγλυκίνη, περιέχουν ένα ασύμμετρο άτομο άνθρακα(θρεονίνηκαι ισολευκίνηπεριέχουν δύο ασύμμετρα άτομα) και έχουν οπτική δραστηριότητα. Σχεδόν όλα τα φυσικά απαντώμενα α-αμινοξέα έχουν L-διάταξη και μόνο τα L-αμινοξέα περιλαμβάνονται στη σύνθεση των πρωτεϊνών που συντίθενται σεριβοσώματα.

Όλα τα τυπικά άλφα αμινοξέα εκτός από τη γλυκίνη μπορούν να υπάρχουν σε μία από τις δύο μορφές εναντιομερή , που ονομάζονται L ή D αμινοξέα, τα οποία είναι κατοπτρικές εικόνες το ένα του άλλου.

D, L - Σύστημα χαρακτηρισμού στερεοϊσομερών.

Σύμφωνα με αυτό το σύστημα, η διαμόρφωση L εκχωρείται σε ένα στερεομερές, στο οποίο, στις προβολές Fisher, η ομάδα αναφοράς βρίσκεται στα αριστερά της κάθετης γραμμής (από τα λατινικά "laevus" - αριστερά). Πρέπει να θυμόμαστε ότι σε Προβολές Fisher το πιο οξειδωμένο άτομο άνθρακα βρίσκεται στην κορυφή (κατά κανόνα, αυτό το άτομο είναι μέρος των ομάδων καρβοξυλικού COOH ή καρβονυλίου CH \u003d O.). Επιπλέον, στην προβολή Fisher, όλοι οι οριζόντιοι σύνδεσμοι κατευθύνονται προς τον παρατηρητή, ενώ οι κάθετοι σύνδεσμοι αφαιρούνται από τον παρατηρητή. Αντίστοιχα, εάν ομάδα αναφοράς που βρίσκεται στην προβολή Fisher στα δεξιά, το στερεοϊσομερές έχει διαμόρφωση D (από το λατινικό "dexter" - δεξιά).Σε α-αμινοξέα ομάδες αναφοράςχρησιμεύουν ως ομάδες NH 2.

Εναντιομερή - ζευγάριστερεοϊσομερή, που είναι κατοπτρικές εικόνες μεταξύ τους, μη συμβατές στο διάστημα. Η δεξιά και η αριστερή παλάμη μπορούν να χρησιμεύσουν ως κλασική απεικόνιση δύο εναντιομερών: έχουν την ίδια δομή, αλλά διαφορετικό χωρικό προσανατολισμό.Η ύπαρξη εναντιομερών μορφών συνδέεται με την παρουσία ενός μορίου χειραλικότητα - Οι ιδιότητες να μην συνδυάζονται στο χώρο με την κατοπτρική του εικόνα..

Τα εναντιομερή είναι πανομοιότυπα σε φυσικές ιδιότητες. Μπορούν να διακριθούν μόνο από την αλληλεπίδραση με ένα χειρόμορφο μέσο, ​​για παράδειγμα, από την ακτινοβολία φωτός. Τα εναντιομερή συμπεριφέρονται παρόμοια σε χημικές αντιδράσεις με μη χειρόμορφα αντιδραστήρια σε μη χειρόμορφο περιβάλλον. Ωστόσο, εάν το αντιδρόν, ο καταλύτης ή ο διαλύτης είναι χειρόμορφος, η αντιδραστικότητα των εναντιομερών γενικά θα διαφέρει.Οι περισσότερες χειρόμορφες φυσικές ενώσεις (αμινοξέα, μονοσακχαρίτες) υπάρχει ως 1 εναντιομερές.Η έννοια των εναντιομερών είναι σημαντική στα φαρμακευτικά προϊόντα, επειδή. διαφορετικά εναντιομερή φαρμάκων έχουν διαφορετικά βιολογική δραστηριότητα.

ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΤΟ ΡΙΒΟΣΩΜΑ

ΚΑΝΟΝΙΚΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ

(πρωτεϊνογόνο)

Δείτε στο θέμα: και Η δομή των πρωτεϊνογενών αμινοξέων

Στη διαδικασία της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών, 20 α-αμινοξέα που κωδικοποιούνται από τον γενετικό κώδικα περιλαμβάνονται στην πολυπεπτιδική αλυσίδα (βλ. Εικ. 4). Εκτός από αυτά τα αμινοξέα, που ονομάζονται πρωτεϊνογονικά ή τυπικά, ορισμένες πρωτεΐνες περιέχουν συγκεκριμένα μη τυποποιημένα αμινοξέα που προέρχονται από τυπικά αμινοξέα στη διαδικασία μετα-μεταφραστικών τροποποιήσεων.

Σημείωση:ΣΤΟ πρόσφατους χρόνουςΗ σεληνοκυστεΐνη και η πυρρολυσίνη που περιλαμβάνονται μεταφραστικά θεωρούνται μερικές φορές πρωτεϊνογονικά αμινοξέα. Αυτά είναι τα λεγόμενα 21ο και 22ο αμινοξέα.

Αμινοξέα είναι δομικές ενώσεις (μονομερή) που συνθέτουν πρωτεΐνες. Συνδυάζονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μικρές πολυμερείς αλυσίδες που ονομάζονται πεπτίδια μακράς αλυσίδας, πολυπεπτίδια ή πρωτεΐνες. Αυτά τα πολυμερή είναι γραμμικά και μη διακλαδισμένα, με κάθε αμινοξύ στην αλυσίδα να συνδέεται με δύο γειτονικά αμινοξέα.

Ρύζι. 5. Ριβόσωμα στη διαδικασία της μετάφρασης (πρωτεϊνοσύνθεση)

Η διαδικασία κατασκευής μιας πρωτεΐνης ονομάζεται μετάφραση και περιλαμβάνει τη σταδιακή προσθήκη αμινοξέων στην αναπτυσσόμενη πρωτεϊνική αλυσίδα μέσω ριβοζύμων, που πραγματοποιείται από το ριβόσωμα. Η σειρά με την οποία προστίθενται τα αμινοξέα διαβάζεται στον γενετικό κώδικα από ένα πρότυπο mRNA, το οποίο είναι αντίγραφο του RNAένα από τα γονίδια του σώματος.

Μετάφραση - βιοσύνθεση πρωτεΐνης στο ριβόσωμα

Ρύζι. 6 Γ στάδια επιμήκυνσης πολυπεπτιδίου.

Είκοσι δύο αμινοξέα περιλαμβάνονται φυσικά στα πολυπεπτίδια και ονομάζονται πρωτεϊνογόνα, ή φυσικά, αμινοξέα. Από αυτά, τα 20 κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας τον παγκόσμιο γενετικό κώδικα.

Οι υπόλοιπες 2, η σεληνοκυστεΐνη και η πυρρολυσίνη, ενσωματώνονται στις πρωτεΐνες με έναν μοναδικό συνθετικό μηχανισμό. Η σεληνοκυστεΐνη σχηματίζεται όταν το μεταφρασμένο mRNA περιλαμβάνει ένα στοιχείο SECIS που προκαλεί ένα κωδικόνιο UGA αντί για ένα κωδικόνιο λήξης. Η πυρρολυσίνη χρησιμοποιείται από ορισμένα μεθανογόνα αρχαία ως μέρος των ενζύμων που είναι απαραίτητα για την παραγωγή μεθανίου. Κωδικοποιείται με το κωδικόνιο UAG, το οποίο κανονικά λειτουργεί ως κωδικόνιο λήξης σε άλλους οργανισμούς. Το κωδικόνιο UAG ακολουθείται από την ακολουθία PYLIS.

Ρύζι. 7. Πολυπεπτιδική αλυσίδα - η πρωταρχική δομή μιας πρωτεΐνης.

Οι πρωτεΐνες έχουν 4 επίπεδα δομικής οργάνωσης: πρωτογενές, δευτερογενές, τριτογενές και τεταρτοταγές. Η πρωτογενής δομή είναι η αλληλουχία των υπολειμμάτων αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Η πρωτογενής δομή μιας πρωτεΐνης περιγράφεται συνήθως χρησιμοποιώντας ονομασίες ενός γράμματος ή τριών γραμμάτων για τα υπολείμματα αμινοξέων. Η δευτερογενής δομή είναι μια τοπική διάταξη ενός θραύσματος μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας που σταθεροποιείται από δεσμούς υδρογόνου. Η τριτοταγής δομή είναι η χωρική δομή ενός πολυπεπτιδίου αλυσίδα. Δομικά αποτελείται από στοιχεία της δευτερεύουσας δομής, σταθεροποιημένα διάφοροι τύποιαλληλεπιδράσεις στις οποίες οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις παίζουν κρίσιμο ρόλο. Τεταρτογενής δομή (ή υπομονάδα, τομέας) - η αμοιβαία διάταξη πολλών πολυπεπτιδικών αλυσίδων ως μέρος ενός ενιαίου συμπλέγματος πρωτεΐνης.

Ρύζι. 8. Δομική οργάνωση πρωτεϊνών

ΜΗ ΤΥΠΙΚΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ

(Μη πρωτεϊνογόνο)

Εκτός από τα τυπικά αμινοξέα, υπάρχουν πολλά άλλα αμινοξέα που ονομάζονται μη πρωτεϊνογόνα ή μη τυποποιημένα. Τέτοια αμινοξέα είτε δεν υπάρχουν σε πρωτεΐνες (π.χ. L-καρνιτίνη, GABA) είτε δεν παράγονται απευθείας μεμονωμένα από τυπικά κυτταρικά μηχανήματα (π.χ. υδροξυπρολίνη και σεληνομεθειονίνη).

Τα μη τυπικά αμινοξέα που βρίσκονται στις πρωτεΐνες σχηματίζονται με μετα-μεταφραστική τροποποίηση, δηλαδή τροποποίηση μετά τη μετάφραση κατά τη διάρκεια της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Αυτές οι τροποποιήσεις είναι συχνά απαραίτητες για τη λειτουργία ή τη ρύθμιση της πρωτεΐνης. Για παράδειγμα, η καρβοξυλίωση γλουταμικού επιτρέπει τη βελτιωμένη σύνδεση ιόντων ασβεστίου και η υδροξυλίωση της προλίνης είναι σημαντική για τη διατήρηση του συνδετικού ιστού. Ένα άλλο παράδειγμα είναι ο σχηματισμός υπουσίνης σε παράγοντα έναρξης μετάφρασης EIF5A με τροποποίηση ενός υπολείμματος λυσίνης. Τέτοιες τροποποιήσεις μπορούν επίσης να καθορίσουν τον εντοπισμό της πρωτεΐνης, για παράδειγμα, η προσθήκη μακρών υδρόφοβων ομάδων μπορεί να προκαλέσει τη σύνδεση της πρωτεΐνης στη μεμβράνη φωσφολιπιδίου.

Ορισμένα μη τυπικά αμινοξέα δεν βρίσκονται στις πρωτεΐνες. Αυτά είναι η λανθειονίνη, το 2-αμινοϊσοβουτυρικό οξύ, η δεϋδροαλανίνη και το γάμμα-αμινοβουτυρικό οξύ. Τα μη τυπικά αμινοξέα εμφανίζονται συχνά ως ενδιάμεσες μεταβολικές οδοί για τα τυπικά αμινοξέα - για παράδειγμα, η ορνιθίνη και η κιτρουλίνη εμφανίζονται στον κύκλο της ορνιθίνης ως μέρος του όξινου καταβολισμού.

Μια σπάνια εξαίρεση στην κυριαρχία των άλφα αμινοξέων στη βιολογία είναι το βήτα-αμινοξύ Βήτα-αλανίνη (3-αμινοπροπανοϊκό οξύ), το οποίο χρησιμοποιείται για τη σύνθεσηπαντοθενικό οξύ(βιταμίνη Β5), συστατικό του συνενζύμου Α σε φυτά και μικροοργανισμούς. Συγκεκριμένα, παράγεται βακτήρια προπιονικού οξέος.

Λειτουργίες αμινοξέων

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΚΑΙ ΜΗ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ

Πολλά πρωτεϊνογόνα και μη πρωτεϊνικά αμινοξέα παίζουν επίσης σημαντικούς μη πρωτεϊνικούς ρόλους στο σώμα. Για παράδειγμα, στον ανθρώπινο εγκέφαλο, το γλουταμικό (τυπικό γλουταμινικό οξύ) και το γ-αμινοβουτυρικό οξύ ( GABA, ένα μη τυπικό γάμμα-αμινοξύ), είναι οι κύριοι διεγερτικοί και ανασταλτικοί νευροδιαβιβαστές. Η υδροξυπρολίνη (το κύριο συστατικό του κολλαγόνου του συνδετικού ιστού) συντίθεται από την προλίνη. Το πρότυπο αμινοξύ γλυκίνη χρησιμοποιείται για τη σύνθεση πορφυρίνεςχρησιμοποιείται στα ερυθροκύτταρα. Η μη τυπική καρνιτίνη χρησιμοποιείται για τη μεταφορά λιπιδίων.

Λόγω της βιολογικής τους σημασίας, τα αμινοξέα παίζουν σημαντικό ρόλο στη διατροφή και χρησιμοποιούνται συνήθως σε συμπληρώματα διατροφής, λιπάσματα και τεχνολογία τροφίμων. Στη βιομηχανία, τα αμινοξέα χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων, βιοαποδομήσιμων πλαστικών και χειρόμορφων καταλυτών.

1. Αμινοξέα, πρωτεΐνες και διατροφή

Για τον βιολογικό ρόλο και τις συνέπειες της ανεπάρκειας αμινοξέων στον ανθρώπινο οργανισμό, δείτε τους πίνακες βασικών και μη απαραίτητων αμινοξέων.

Όταν εισάγονται στο ανθρώπινο σώμα με την τροφή, 20 τυπικά αμινοξέα είτε χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση πρωτεϊνών και άλλων βιομορίων είτε οξειδώνονται σε ουρία και διοξείδιο του άνθρακα ως πηγή ενέργειας. Η οξείδωση ξεκινά με την απομάκρυνση της αμινομάδας μέσω της τρανσαμινάσης και στη συνέχεια η αμινομάδα περιλαμβάνεται στον κύκλο της ουρίας. Ένα άλλο προϊόν τρανσαμίδωσης είναι ένα κετο οξύ, το οποίο εισέρχεται στον κύκλο του κιτρικού οξέος. Τα γλυκογόνα αμινοξέα μπορούν επίσης να μετατραπούν σε γλυκόζη μέσω της γλυκονεογένεσης.

Από 20 τυπικά αμινοξέα, 8 (βαλίνη, ισολευκίνη, λευκίνη, λυσίνη, μεθειονίνη, θρεονίνη, τρυπτοφάνη και φαινυλαλανίνη) ονομάζονται απαραίτητα επειδή ανθρώπινο σώμαδεν μπορεί να τα συνθέσει ανεξάρτητα από άλλες ενώσεις στις ποσότητες που είναι απαραίτητες για τη φυσιολογική ανάπτυξη, μπορούν να ληφθούν μόνο με τροφή. Ωστόσο, σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, η ιστιδίνη και η αργινίνηείναι επίσης απαραίτητα αμινοξέα για παιδιά.Άλλα μπορεί να είναι απαραίτητα για άτομα μιας συγκεκριμένης ηλικίας ή άτομα που έχουν κάποιο είδος ασθένειας.

Εκτός, Κυστεΐνη, η Ταυρίνη, θεωρούνται ημι-απαραίτητα αμινοξέα στα παιδιά (αν και η ταυρίνη δεν είναι τεχνικά αμινοξύ) επειδή οι μεταβολικές οδοί που συνθέτουν αυτά τα αμινοξέα δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί πλήρως στα παιδιά. Οι απαιτούμενες ποσότητες αμινοξέων εξαρτώνται επίσης από την ηλικία και την υγεία του ατόμου, επομένως είναι αρκετά δύσκολο να δοθούν γενικές διατροφικές συστάσεις εδώ.

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ

σκίουροι (πρωτεΐνες, πολυπεπτίδια) — μακρομοριακόςοργανική ύλη, που αποτελείται από άλφααμινοξέα συνδεδεμένο σε μια αλυσίδα πεπτιδικός δεσμός. Στους ζωντανούς οργανισμούς, η σύνθεση αμινοξέων των πρωτεϊνών προσδιορίζεται από γενετικός κώδικας, η σύνθεση στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιεί 20τυπικά αμινοξέα.

Ρύζι. 9. Οι πρωτεΐνες δεν είναι μόνο τρόφιμα ... Τύποι πρωτεϊνικών ενώσεων.

Κάθε ζωντανός οργανισμός αποτελείται από πρωτεΐνες.. Διάφορες μορφέςΟι πρωτεΐνες εμπλέκονται σε όλες τις διεργασίες που συμβαίνουν στους ζωντανούς οργανισμούς. Στο ανθρώπινο σώμα, οι πρωτεΐνες σχηματίζουν μύες, συνδέσμους, τένοντες, όλα τα όργανα και τους αδένες, τα μαλλιά, τα νύχια. Οι πρωτεΐνες είναι μέρος των υγρών και των οστών. Τα ένζυμα και οι ορμόνες που καταλύουν και ρυθμίζουν όλες τις διεργασίες στο σώμα είναι επίσης πρωτεΐνες.Η έλλειψη πρωτεΐνης στο σώμα είναι επικίνδυνη για την υγεία. Κάθε πρωτεΐνη είναι μοναδική και υπάρχει για συγκεκριμένους σκοπούς.

Πρωτεΐνες -κύριο μέρος θρέψηζώα και άνθρωποι (κυριότερες πηγές: κρέας, πουλερικά, ψάρια, γάλα, ξηροί καρποί, όσπρια, δημητριακά· σε μικρότερο βαθμό: λαχανικά, φρούτα, μούρα και μανιτάρια), καθώς όλα τα απαραίτητα αμινοξέα δεν μπορούν να συντεθούν στο σώμα τους και ορισμένα πρέπει προέρχονται από πρωτεϊνούχα τρόφιμα. Κατά τη διάρκεια της πέψης, τα ένζυμα διασπούν τις προσλαμβανόμενες πρωτεΐνες σε αμινοξέα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών του ίδιου του σώματος ή διασπώνται περαιτέρω για ενέργεια.

Αξίζει να τονιστεί ότι σύγχρονη επιστήμησχετικά με τη διατροφή αναφέρει ότι η πρωτεΐνη πρέπει να καλύπτει τις ανάγκες του οργανισμού σε αμινοξέα, όχι μόνο σε ποσότητα. Αυτές οι ουσίες πρέπει να εισέλθουν στο ανθρώπινο σώμα σε ορισμένες αναλογίες μεταξύ τους.

Η διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης είναι σε εξέλιξη στο σώμα. Εάν λείπει τουλάχιστον ένα απαραίτητο αμινοξύ, ο σχηματισμός πρωτεϊνών σταματά.Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μια ποικιλία σοβαρών προβλημάτων υγείας, από πεπτικές διαταραχές έως κατάθλιψη και καθυστερημένη ανάπτυξη στα παιδιά. Φυσικά, αυτή η θεώρηση του ζητήματος είναι πολύ απλοποιημένη, γιατί. οι λειτουργίες των πρωτεϊνών στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών είναι πιο ποικίλες από τις λειτουργίες άλλων βιοπολυμερών - πολυσακχαριτών και DNA.

Επίσης, εκτός από τις πρωτεΐνες, από τα αμινοξέα σχηματίζεται ένας μεγάλος αριθμός μη πρωτεϊνικών ουσιών (βλ. παρακάτω) που επιτελούν ειδικές λειτουργίες. Αυτά, για παράδειγμα, περιλαμβάνουν τη χολίνη (μια ουσία παρόμοια με βιταμίνες που αποτελεί μέρος των φωσφολιπιδίων και είναι πρόδρομος του νευροδιαβιβαστή ακετυλοχολίνη - Οι νευροδιαβιβαστές είναι χημικές ουσίες που μεταδίδουν μια νευρική ώθηση από το ένα νευρικό κύτταρο στο άλλο. Έτσι, ορισμένα αμινοξέα είναι απαραίτητα για η φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου).

2. Μη πρωτεϊνικές λειτουργίες αμινοξέων

νευροδιαβιβαστής αμινοξέων

Σημείωση: Οι νευροδιαβιβαστές (νευροδιαβιβαστές, μεσολαβητές) είναι βιολογικά ενεργές χημικές ουσίες μέσω των οποίων μια ηλεκτροχημική ώθηση μεταδίδεται από ένα νευρικό κύτταρο μέσω του συναπτικού χώρου μεταξύ των νευρώνων και επίσης, για παράδειγμα, από τους νευρώνες στον μυϊκό ιστό ή στα αδενικά κύτταρα. Για να λάβει πληροφορίες από τους δικούς του ιστούς και όργανα, το ανθρώπινο σώμα συνθέτει ειδικές χημικές ουσίες - νευροδιαβιβαστές.Όλοι οι εσωτερικοί ιστοί και όργανα του ανθρώπινου σώματος, «υποτάσσονται» στο φυτικό νευρικό σύστημα(VNS), τροφοδοτείται με νεύρα (νευρωμένα), δηλαδή οι λειτουργίες του σώματος ελέγχονται από τα νευρικά κύτταρα. Αυτοί, όπως οι αισθητήρες, συλλέγουν πληροφορίες για την κατάσταση του σώματος και τις μεταδίδουν στα κατάλληλα κέντρα και από αυτά οι διορθωτικές ενέργειες πηγαίνουν στην περιφέρεια. Οποιαδήποτε παραβίαση της αυτόνομης ρύθμισης οδηγεί σε δυσλειτουργίες στα εσωτερικά όργανα. Η μεταφορά πληροφοριών, ή έλεγχος, πραγματοποιείται με τη βοήθεια ειδικών χημικών-ενδιάμεσων, που ονομάζονται μεσολαβητές (από το λατινικό mediator - mediator) ή νευροδιαβιβαστές. Σύμφωνα με τη χημική τους φύση, οι μεσολαβητές ανήκουν σε διαφορετικές ομάδες: βιογενείς αμίνες, αμινοξέα, νευροπεπτίδια κ.λπ. Επί του παρόντος, έχουν μελετηθεί περισσότερες από 50 ενώσεις που σχετίζονται με μεσολαβητές.

Στο ανθρώπινο σώμα, πολλά αμινοξέα χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση άλλων μορίων, όπως:

• Η τρυπτοφάνη είναι πρόδρομος του νευροδιαβιβαστή σεροτονίνη.

• Η L-Τυροσίνη και η πρόδρομή της φαινυλαλανίνη είναι πρόδρομοι των κατεχολαμινών των νευροδιαβιβαστών ντοπαμίνης, της επινεφρίνης και της νορεπινεφρίνης.
  

• Η γλυκίνη είναι πρόδρομος των πορφυρινών όπως η αίμη.
  

• Η αργινίνη είναι πρόδρομος του μονοξειδίου του αζώτου.
  

• Η ορνιθίνη και η S-αδενοσυλομεθειονίνη είναι πρόδρομες ουσίες πολυαμινών.
  

• Το ασπαρτικό, η γλυκίνη και η γλουταμίνη είναι πρόδρομοι νουκλεοτιδίων.
  

Ωστόσο, όχι όλες οι λειτουργίες των άλλων πολλών μη τυποποιημένα αμινοξέα. Ορισμένα μη τυποποιημένα αμινοξέα χρησιμοποιούνται από τα φυτά για την προστασία από τα φυτοφάγα ζώα. Για παράδειγμα, η καναβανίνη είναι ένα ανάλογο της αργινίνης, η οποία βρίσκεται σε πολλά όσπρια, και σε ιδιαίτερα μεγάλες ποσότητες στο Canavalia gladiata (xiphoid αυλάκι). Αυτό το αμινοξύ προστατεύει τα φυτά από τα αρπακτικά, όπως τα έντομα, και μπορεί να προκαλέσει ασθένειες στον άνθρωπο όταν καταναλώνεται σε ορισμένα ωμά όσπρια.

Ταξινόμηση πρωτεϊνογενών αμινοξέων

Εξετάστε την ταξινόμηση χρησιμοποιώντας το παράδειγμα 20 πρωτεϊνογονικών α-αμινοξέων που είναι απαραίτητα για τη σύνθεση πρωτεϊνών

Από την ποικιλία των αμινοξέων, μόνο 20 εμπλέκονται στην ενδοκυτταρική πρωτεϊνική σύνθεση (πρωτεϊνογόνα αμινοξέα). Επίσης, περίπου 40 μη πρωτεϊνογόνα αμινοξέα έχουν βρεθεί στον ανθρώπινο οργανισμό.Όλα τα πρωτεϊνογενή αμινοξέα είναι α-αμινοξέα. Στο παράδειγμά τους, μπορείτε να δείξετε πρόσθετες μεθόδους ταξινόμησης. Τα ονόματα των αμινοξέων συνήθως συντομεύονται σε 3 γράμματα (δείτε την εικόνα της πολυπεπτιδικής αλυσίδας στο επάνω μέρος της σελίδας). Οι επαγγελματίες της μοριακής βιολογίας χρησιμοποιούν επίσης σύμβολα με ένα γράμμα για κάθε αμινοξύ.

1. Σύμφωνα με τη δομή του πλευρικού ριζικούδιανέμω:

• αλιφατικός (αλανίνη, βαλίνη, λευκίνη, ισολευκίνη, προλίνη, γλυκίνη) - ενώσεις που δεν περιέχουν αρωματικούς δεσμούς.
  
• αρωματικός (φαινυλαλανίνη, τυροσίνη, τρυπτοφάνη)

Αρωματικές ενώσεις (αρένες) - κυκλικές οργανικές ενώσεις που έχουν αρωματικό σύστημα στη σύνθεσή τους. Οι κύριες διακριτικές ιδιότητες είναι η αυξημένη σταθερότητα του αρωματικού συστήματος και, παρά τον ακόρεστο, η τάση για αντιδράσεις υποκατάστασης, παρά προσθήκη. Υπάρχουν βενζοειδείς (αρένες και δομικά παράγωγα των αρενών, περιέχουν δακτυλίους βενζολίου) και μη βενζοειδείς (όλες οι άλλες) αρωματικές ενώσεις. Αρωματικότητα- μια ειδική ιδιότητα ορισμένων χημικών ενώσεων, λόγω της οποίας ο συζευγμένος δακτύλιος των ακόρεστων δεσμών παρουσιάζει ασυνήθιστα υψηλή σταθερότητα.

• που περιέχει θείο (κυστεΐνη, μεθειονίνη) που περιέχει άτομο θείου S
  
• που περιέχει Ομάδα OH (σερίνη, θρεονίνη, πάλι τυροσίνη),
• που περιέχει επιπλέον Ομάδα COOH(ασπαρτικό και γλουταμικό οξύ),
• πρόσθετος Ομάδα NH 2(λυσίνη, αργινίνη, ιστιδίνη, επίσης γλουταμίνη, ασπαραγίνη).

2. Σύμφωνα με την πολικότητα της πλάγιας ρίζας

Υπάρχουν μη πολικά αμινοξέα (αρωματικά, αλειφατικά) και πολικά (αφορτισμένα, αρνητικά και θετικά φορτισμένα).

3. Με οξεοβασικές ιδιότητες

Οι ιδιότητες οξέος-βάσης χωρίζονται σε ουδέτερα (τα περισσότερα), όξινα (ασπαρτικό και γλουταμινικό οξύ) και βασικά (λυσίνη, αργινίνη, ιστιδίνη) αμινοξέα.

4. Με την αναγκαιότητα

Εάν είναι απαραίτητο, ο οργανισμός απομονώνει αυτά που δεν συντίθενται στον οργανισμό και πρέπει να τροφοδοτούνται με τροφή - απαραίτητα αμινοξέα (λευκίνη, ισολευκίνη, βαλίνη, φαινυλαλανίνη, τρυπτοφάνη, θρεονίνη, λυσίνη, μεθειονίνη). Τα υποκατάστατα αμινοξέα περιλαμβάνουν εκείνα τα αμινοξέα των οποίων ο ανθρακικός σκελετός σχηματίζεται σε μεταβολικές αντιδράσεις και είναι σε θέση να αποκτήσει με κάποιο τρόπο μια αμινομάδα με το σχηματισμό του αντίστοιχου αμινοξέος. Δύο αμινοξέα είναι απαραίτητα υπό όρους (αργινίνη, ιστιδίνη), δηλαδή η σύνθεσή τους γίνεται σε ανεπαρκείς ποσότητες, ειδικά για τα παιδιά.

Τραπέζι 1. Ταξινόμηση αμινοξέων

Χημική δομή	Πολικότητα πλευρικής αλυσίδας	Ισοηλεκτρικό σημείο pI	Μοριακό βάρος, g/mol	Βαθμός υδροφιλίας	Πολικότητα πλευρικής αλυσίδας
1. Αλειφατική				Εξαιρετικά υδρόφιλο
αλανίνη				Γλουταμίνη
Valine*				Ασπαραγίνη
Γλυκίνη				Γλουταμινικό οξύ	10,2
Ισολευκίνη*				Ιστιδίνη	10,3
λευκίνη*				Ασπαρτικό οξύ	11,0
2. Θείο				Λυσίνη*	15,0
Μεθειονίνη*				Αργινίνη	20,0
Κυστεΐνη				Μέτρια υδρόφιλη
3. Αρωματικό				Θρεονίνη*
Τυροσίνη				Γαλήνιος
τρυπτοφάνη*				τρυπτοφάνη*
Φαινυλαλανίνη*				Προλίνη
4. Οξυαμινοξέα				Τυροσίνη
Γαλήνιος				εξαιρετικά υδρόφοβο
Θρεονίνη*

είναι πολυπεπτίδια, είναι πρωτεΐνες

Ο Φ. Ένγκελς δεν ήταν βιολόγος, αλλά έδωσε τον ακόλουθο ορισμό της ζωής:

Η ζωή είναι ένας τρόπος ύπαρξης πρωτεϊνικών σωμάτων, το ουσιαστικό σημείο του οποίου είναι η συνεχής ανταλλαγή ουσιών με την εξωτερική φύση που τα περιβάλλει και με τη διακοπή αυτού του μεταβολισμού σταματά και η ζωή, η οποία οδηγεί στην αποσύνθεση της πρωτεΐνης.

Φυσικά, αυτός ο ορισμός δεν είναι επιστημονικός και δεν επηρεάζει πάρα πολλούς, αλλά ορίζει ένα από τα πιο σημαντικά σημεία -

πρωτεΐνη της ζωής στη γη

Η δομή και οι λειτουργίες των πρωτεϊνών

σκίουροιείναι πολυμερή των οποίων τα μονομερή είναι αμινοξέα. Υπάρχουν μόνο 20 αμινοξέα στις πρωτεΐνες, αλλά μπορεί να υπάρχουν πολλοί συνδυασμοί αυτών των αμινοξέων! Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη διαφορετικότητα. Επομένως, υπάρχει μια τεράστια ποσότητα πρωτεϊνών στη φύση!

Η σύνθεση πρωτεΐνης γράφεται με αυτόν τον τρόπο - μια ακολουθία αμινοξέων, τα οποία υποδεικνύονται με τρία γράμματα:

Αυτό που φαίνεται στο σχήμα - η αλληλουχία των αμινοξέων - είναι ένα μεγάλο μεγάλο μόριο (αυτό που φαίνεται εδώ είναι μια πολύ μικρή πρωτεΐνη, συνήθως τέτοια μόρια είναι μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερα).

Στο θέμα για τα αμινοξέα, έχουμε ήδη εξετάσει τον μηχανισμό για το σχηματισμό ενός τέτοιου πολυμερούς - ενός πολυπεπτιδίου.

Πρωτογενής δομή μιας πρωτεΐνης

- αυτή ακριβώς είναι η αλληλουχία - ποια αμινοξέα και σε ποια αλληλουχία συνδέονται ομοιοπολικούς δεσμούς.

Δευτερεύουσα δομή μιας πρωτεΐνης

Αυτό είναι σπειροειδής, που έχει ήδη διαμορφωθεί λόγω διαμοριακούς - δεσμούς υδρογόνου.

Τριτογενής δομή μιας πρωτεΐνης

Αυτή η δομή σχηματίζεται από κουλουριασμένες σπείρες - ένας τέτοιος σχηματισμός ονομάζεται

Δομή τεταρτοταγούς πρωτεΐνης

Αυτό είναι ένα ορισμένο «στρώσιμο» πρωτεϊνικών αλυσίδων. Κάποιες άλλες ουσίες μπορεί να συμπεριληφθούν σε αυτήν την «απόθεση». Για παράδειγμα, η αιμοσφαιρίνη:

Οι πρωτεΐνες καταστρέφονται αρκετά εύκολα. Πρώτα «σπάει» η τεταρτοταγής δομή, μετά η τριτογενής και μετά η δευτερεύουσα δομή. Είναι πιο δύσκολο να καταστραφεί η πρωταρχική δομή. Μοιάζει περισσότερο με χημική αλληλεπίδραση.

Η καταστροφή των πρωτεϊνικών δομών ονομάζεται μετουσίωση.

Τα πιο διάσημα μετουσιωτικά είναι η θερμοκρασία (θέρμανση), το αλκοόλ κ.λπ.

Ένα απλό και καθημερινό παράδειγμα μετουσίωσης είναι τα ομελέτα! 🙂

Λειτουργίες πρωτεϊνών

• δομική - η πρωτεΐνη είναι απαραίτητο συστατικό οποιασδήποτε μεμβράνης, κάθε χόνδρου ...
• Σχεδόν όλα τα ένζυμα είναι πρωτεϊνικής φύσης. Ένζυμα = βιοκαταλύτες. Κάθε αντίδραση έχει το δικό της ένζυμο.
• ορμόνεςείναι πρωτεϊνούχα.
• Μεταφορά - οι πρωτεΐνες μεταφέρουν ουσίες μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, αιμοσφαιρίνη - οξυγόνο στο αίμα ...

Υπάρχουν πολλές λειτουργίες στις πρωτεΐνες ... αυτό που αναφέρεται παραπάνω είναι μόνο η πιο βασική.

Οι πρωτεΐνες είναι η βάση της ζωής στη Γη και είναι σχεδόν αδύνατο να βρούμε διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε έναν ζωντανό οργανισμό χωρίς τη συμμετοχή τους...