Aminorūgščių chemija Kas yra aminorūgštys?

Aminorūgščių chemija

Aminorūgštys turi didelę reikšmę cheminiuose gyvų organizmų procesuose (biochemijoje), nes jos yra jų statybinės medžiagos baltymai (peptidai ir baltymai). Dvidešimt dvi aminorūgštys yra užkoduotos genetinėje medžiagoje (genome), iš kurios gyvybiškai svarbios baltymai yra gaminami. Šios dvidešimt dvi amino rūgštys yra žinomos kaip proteinogeninės amino rūgštys.

Aminorūgštys sujungiamos grandinėmis ir, atsižvelgiant į aminorūgščių grandinės ilgį, jos vadinamos arba peptidais (iki 100 aminorūgščių), arba baltymai (daugiau nei 100 aminorūgščių). Proteinogeninės aminorūgštys yra suskirstytos į skirtingas grupes, atsižvelgiant į tai, kurias reaktyvias šonines grandines jos turi. Tai taip pat lemia skirtingas amino rūgščių chemines ir fizines savybes.

Pavyzdžiui, jei aminorūgštis turi tik vieną ilgą nepolinę šoninę grandinę, tai, be kita ko, turi įtakos amino rūgšties tirpumo savybėms. Be to, pH vertė (vandeninio tirpalo rūgštinės ar bazinės savybės matas) vaidina svarbų vaidmenį užtikrinant šoninės grandinės savybes, nes šoninė grandinė elgiasi skirtingai, kai ji yra įkrauta ar nepakrauta. Pvz., Poliniuose tirpikliuose dėl įelektrintų šoninių grandinių aminorūgštys tampa labiau tirpios, o be krūvių - dėl netirpių aminorūgščių.

Baltymuose daugelis skirtingai įkrautų amino rūgščių yra sujungtos viena su kita, todėl tam tikros sekcijos tampa hidrofiliškesnės (traukia vandenį) arba hidrofobiškos (atstumia vandenį). Dėl šios priežasties fermentai (enzimai) (biocheminių reakcijų katalizatoriai, atlieka svarbias metabolizmo funkcijas) priklauso nuo pH vertės. Panašiai krūviai ir šoninių grandinių tirpimo elgsena paaiškina, kodėl baltymus galima denatūruoti stipriai rūgščiais ar baziniais tirpalais.

Aminorūgštys taip pat žinomos kaip vadinamosios twitterions, nes jose gali būti skirtingi krūviai, priklausomai nuo aplinkos (teigiami arba neigiami krūviai). Šį reiškinį lemia dvi aminorūgšties funkcinės grupės, ty amino ir karboksilo grupės. Supaprastintai galima prisiminti, kad rūgštiniame tirpale ištirpinta aminorūgštis turi teigiamą krūvį, o šarminiame tirpale - neigiamą krūvį.

Neutraliame vandeniniame tirpale amino rūgštys yra vienodai teigiamo ir neigiamo krūvio pavidalu. Susilietimas su šiluma, rūgštimis ir šarmais gali sunaikinti baltymus ar aminorūgščių grandines ir padaryti jas netinkamas. Proteinogeninių aminorūgščių klasifikavimas į polines ar nepolines aminorūgštis taip pat pagrįstas funkcinėmis grupėmis.

Tačiau klasifikacija pagal atskirų aminorūgščių chemines-fizines savybes remiasi ne tik poliškumu, bet ir charakteriu, molinis aminorūgščių masė, hidrofobiškumas (vandenį atstumianti savybė), rūgštingumas ar baziškumas (rūgštinės, bazinės arba neutralios aminorūgštys) ir elektrinės savybės. Be proteinogeninių amino rūgščių, taip pat yra daug (daugiau nei 400) aminorūgščių, kurių nėra baltymuose, vadinamosios neproteogenogeninės amino rūgštys. Tai yra pavyzdžiai L-tiroksinas (skydliaukės hormonas), GABA (slopinantis neurotransmiteris), ornitinas (medžiagų apykaitos tarpinis metodas) karbamido ciklas) ir daugelis kitų.

Dauguma neproteogenogeninių amino rūgščių yra gaunamos iš proteinogeninių amino rūgščių. Kiekviena iš 20 proteinogeninių amino rūgščių turi bent du anglies atomus (C atomus). Šis anglies atomas yra būtinas klasifikuojant atitinkamą aminorūgštį.

Tai reiškia, kad anglies atomas, prie kurio yra prisijungusi amino grupė, lemia, kokia ji yra aminorūgščių klasė. Tačiau yra ir aminorūgščių, kuriose yra keletas amino grupių. Tokiais atvejais anglies atomas, kurio aminogrupė yra arčiausiai karboksi anglies, lemia, kokia ji yra aminorūgščių klasė.

Paprastai skiriamos alfa-aminorūgštys, beta-aminorūgštys ir gama-aminorūgštys: Atskirose klasėse aminorūgštys turi panašią struktūrą, tačiau skiriasi šoninės grandinės struktūra. Būtent atskiri šoninių grandinių komponentai yra atsakingi už aminorūgšties elgesį rūgščioje ar bazinėje aplinkoje. Gamtoje yra apie dvidešimt aminorūgščių, o pats žmogus kai kurias aminorūgštis gali sukurti tik savarankiškai.

Aminorūgštys, kurių pats organizmas nesugeba suformuoti, vadinamos nepakeičiamomis amino rūgštimis. Žmonės šias aminorūgštis turi pasisavinti su maistu. Esminės amino rūgštys suaugusiesiems yra: Amino rūgštis cisteinas nėra būtinas tikrąja prasme, tačiau jis yra būtinas kaip siera žmogaus kūnui.

Kūdikiams taip pat būtini histidinas ir argininas. Aminorūgštys gali sujungti grandines. Tada kalbama apie baltymų molekules (baltymus).

Aminorūgščių deriniai nustato, kaip veikia baltymas ir kokia yra jo pagrindinė funkcija. Aminorūgščių derinys nėra savavališkas. Jis pateikiamas (koduojamas) atitinkamame gene.

Visada trys tam tikru būdu išdėstytos bazinės poros atitinka vadinamąjį kodinį žodį (= kodoną). Šis kodonas reiškia atitinkamos aminorūgšties konstravimo vadovą. - Leucinas

  • Izoleucinas
  • Metoninas
  • Treoninas
  • Valinas
  • Lizinas
  • Fenilalaninas
  • Ir triptofanas.
  • Alfa-aminorūgštys: Šios aminorūgščių klasės aminogrupę galima rasti ant antrojo anglies atomo. Kitas šių aminorūgščių pavadinimas yra 2-aminokarboksirūgštys (IUPAC pavadinimas). Svarbiausias šios klasės atstovas yra aminorūgštis glicinas, kurio struktūra yra gana paprasta.

Visos žmogaus organizmui svarbios aminorūgštys pagal savo struktūrą klasifikuojamos kaip alfa-amino rūgštys. Šiuo atveju kalbama apie vadinamąsias proteinogenines amino rūgštis. Jie yra statybiniai blokai, iš kurių gaminami visi baltymai.

  • Beta-aminorūgštys: Beta-aminorūgščių klasei būdinga tai, kad jų amino grupė yra ant trečiojo anglies atomo. Šioje klasėje sinonimai vartojamas ir IUPAC terminas „3-aminokarboksirūgštys“. - gama-amino rūgštys: visų gama grupės aminorūgščių amino grupė yra susijusi su ketvirtuoju anglies atomu.

Todėl šios klasės aminorūgščių struktūra labai skiriasi nuo proteinogeninių aminorūgščių struktūros. Šios grupės IUPAC žymėjimas yra 4-aminokarboksirūgštys. Nors žmogaus organizme gama-aminorūgštys baltymams sintezuoti nenaudojamos, kai kuriuos šios klasės atstovus galima rasti žmonėms. Paprasčiausias šios grupės atstovas - gama-amino sviesto rūgštis (trumpiau - GABA) tarnauja kaip neurotransmiteris (pasiuntinys) nervų sistema.