Aminokisline, katerih formule obravnavamo v srednješolskem tečaju kemije, so pomembne snovi za človeško telo. Beljakovine, sestavljene iz aminokislinskih ostankov, so potrebne za popolno delovanje osebe.
Definicija
Aminokisline, katerih formule bodo obravnavane v nadaljevanju, so organske spojine, katerih molekule vsebujejo amino in karboksilne skupine. Karboksil je sestavljen iz karbonilne in hidroksilne skupine.
Aminokisline lahko obravnavate kot derivate karboksilnih kislin, kjer je atom vodika nadomeščen z amino skupino.
Lastnosti kemičnih lastnosti
Aminokisline, katerih splošno formulo lahko predstavimo kot CnH2nNH2COOH, so amfoterne kemične spojine.
Prisotnost dveh funkcionalnih skupin v njihovih molekulah pojasnjuje možnost, da te organske snovi kažejo bazične in kisle lastnosti.
Njihove vodne raztopine imajo lastnosti puferskih raztopin. Zwitterion je molekula aminokisline, pri kateri je amino skupina NH3+, karboksilna skupina pa -COO-. Molekula te vrste ima pomemben dipolni moment, medtem koskupni naboj je nič. Na takih molekulah so zgrajeni kristali številnih aminokislin.
Med najpomembnejšimi kemičnimi lastnostmi tega razreda snovi je mogoče razlikovati polikondenzacijske procese, zaradi katerih nastajajo poliamidi, vključno z beljakovinami, peptidi, najlonom.
Aminokisline, katerih splošna formula je CnH2nNH2COOH, reagirajo s kislinami, bazami, kovinskimi oksidi, solmi šibkih kislin. Posebej zanimive so interakcije aminokislin z alkoholi, povezane z zaestrenjem.
Lastnosti izomerizma
Da bi zapisali strukturne formule aminokislin, ugotavljamo, da številne aminokisline, ki sodelujejo pri biokemičnih transformacijah, vsebujejo amino skupino na a-položaju od karboksilne skupine. Takšen ogljikov atom je kiralno središče, aminokisline pa veljajo za optične izomere.
Strukturna formula aminokislin daje predstavo o lokaciji glavnih funkcionalnih skupin, ki sestavljajo dano snov, glede na atom aktivnega ogljika.
Naravne aminokisline, ki so del beljakovinskih molekul, so predstavniki serije L.
Za optične izomere aminokislin je značilna spontana počasna neencimska racemizacija.
Lastnosti a-spojin
Vsaka formula snovi te vrste predpostavlja lokacijo amino skupine pri drugem atomu ogljika. 20 aminokislin, katerih formule se upoštevajo tudi v šolskem tečaju biologijepripadajo tej vrsti. Na primer, ti vključujejo alanin, asparagin, serin, levcin, tirozin, fenilalanin, valin. Prav te spojine sestavljajo človeško genetsko kodo. Poleg standardnih priključkov? V beljakovinskih molekulah so bile najdene tudi nestandardne aminokisline, ki so njihovi derivati.
Razvrstitev s sintezo
Kako je mogoče ločiti esencialne aminokisline? Formule tega razreda so glede na fiziološko osnovo razdeljene na polzamenljive, ki jih je mogoče sintetizirati v človeškem telesu. Izolirane so tudi navadne spojine, sintetizirane v katerem koli živem organizmu.
Oddelek za radikalne in funkcionalne skupine
Formula aminokislin se razlikuje po strukturi radikala (stranska skupina). Obstaja delitev na nepolarne molekule, ki vsebujejo hidrofobni nepolarni radikal, kot tudi na nabite polarne skupine. Aromatske aminokisline se v biokemiji obravnavajo kot ločena skupina: histidin, triptofan, tirozin. Glede na funkcionalne skupine ločimo več skupin. Alifatske spojine so predstavljene z:
- monoaminomonokarboksilne spojine, ki jih lahko štejemo za glicin, valin, alanin, levcin;
- oksimonokaminokarboksilne snovi: treonin, serin;
- monoaminokarboksilna: glutaminska, asparaginska kislina;
- spojine, ki vsebujejo žveplo: metionin, cistein;
- diaminomonokarboksilne snovi: lizin, histidin, arginin;
- heterociklično: prolin, histidin,triptofan/
Vsako aminokislinsko formulo je mogoče zapisati na splošno, razlikujejo se le radikalne skupine.
Kvalitativna definicija
Za odkrivanje majhnih količin aminokislin se izvede reakcija ninhidrina. V procesu segrevanja aminokislin s presežkom ninhidrina dobimo vijolični produkt, če ima kislina prosto a-amino skupino, rumen produkt pa je značilen za zaščiteno skupino. Ta metoda ima visoko občutljivost in se uporablja za kolorimetrično detekcijo aminokislin. Na njeni podlagi je nastala metoda razdelilne kromatografije na papirju, ki jo je uvedel Martin leta 1944.
Ista kemična reakcija se uporablja v avtomatskem analizatorju aminokislin. Naprava, ki so jo ustvarili Moore, Shpakman, Stein, temelji na ločevanju mešanice aminokislin v kolonah, napolnjenih z ionsko izmenjevalnimi smolami. Iz kolone tok eluenta vstopi v mešalnik, sem tudi ninhidrin.
Količinsko vsebnost aminokislin ocenjujemo po intenzivnosti nastale barve. Odčitke beleži fotoelektrični kolorimeter, ki jih beleži snemalnik.
Podobna tehnologija se trenutno uporablja v klinični praksi za preiskave krvi, cerebrospinalne tekočine in urina. Omogoča vam, da podate popolno sliko o kvalitativni sestavi aminokislin, ki jih vsebujejo biološke tekočine, da v njih prepoznate nestandardne snovi, ki vsebujejo dušik.
Značilnosti nomenklature
Kako pravilno poimenovatiamino kisline? Formule in imena teh spojin so podane v skladu z mednarodno nomenklaturo IUPAC. Položaj amino skupine se doda ustrezni karboksilni kislini, začenši od ogljikovodika pri karboksilni skupini.
Na primer 2-aminoetanojska kislina. Poleg mednarodne nomenklature obstajajo trivialna imena, ki se uporabljajo v biokemiji. Tako je aminoocetna kislina glicin, ki se uporablja v sodobni medicini.
Če sta v molekuli dve karboksilni skupini, se imenu doda pripona -dionska. Na primer, 2-aminobutandiojska kislina.
Za vse predstavnike tega razreda je značilna strukturna izomerija zaradi sprememb v strukturi ogljikove verige, pa tudi lokacije karboksilnih in amino skupin. Poleg glicina (najpreprostejši predstavnik tega razreda organskih snovi, ki vsebujejo kisik)? preostale spojine imajo zrcalne antipode (optični izomeri).
Prijava
Aminokisline so v naravi pogoste, so osnova za izgradnjo živalskih in rastlinskih beljakovin. Te spojine se uporabljajo v medicini v primeru hude izčrpanosti telesa, na primer po zapletenih kirurških posegih. Glutaminska kislina pomaga v boju proti živčnim boleznim, histidin pa se uporablja za zdravljenje razjed na želodcu. Pri sintezi sintetičnih vlaken (kapron, enant) kot surovine delujejo aminokaprojska in aminoenantična kislina.
Sklep
Aminokisline so organske spojine, ki v svojihimajo dve funkcionalni skupini. Prav strukturne značilnosti pojasnjujejo dvojnost njihovih kemičnih lastnosti, pa tudi posebnosti njihove uporabe. Na podlagi rezultatov raziskovalnih poskusov je bilo mogoče ugotoviti, da biomasa živih organizmov, ki živijo na našem planetu, znaša 1,8 1012-2,4 1012 ton suhe snovi. Aminokisline so začetni monomeri v biosintezi beljakovinskih molekul, brez katerih obstoj ljudi in živali ni mogoč.
Odvisno od fizioloških značilnosti obstaja delitev vseh aminokislin na esencialne snovi, katerih sinteza se ne izvaja v človeškem telesu in pri sesalcih. Da bi se izognili motnjam v presnovnih procesih, je pomembno jesti živila, ki vsebujejo te aminokisline.
Prav te spojine so nekakšne "opeke", ki se uporabljajo za izgradnjo biopolimernih beljakovin. Glede na to, kateri aminokislinski ostanki, v kakšnem zaporedju se bodo vrstili v strukturi beljakovin, ima nastali protein določene fizikalne in kemijske lastnosti ter uporabo. Zahvaljujoč kvalitativnim reakcijam na funkcionalne skupine biokemiki določajo sestavo beljakovinskih molekul in iščejo nove načine za sintezo posameznih biopolimerov, potrebnih za človeško telo.
