Τα αμινοξέα, οι τύποι των οποίων συζητούνται στο μάθημα της χημείας του γυμνασίου, είναι σημαντικές ουσίες για τον ανθρώπινο οργανισμό. Οι πρωτεΐνες, που αποτελούνται από υπολείμματα αμινοξέων, είναι απαραίτητες για την πλήρη λειτουργία ενός ατόμου.
Ορισμός
Τα αμινοξέα, οι τύποι των οποίων θα συζητηθούν παρακάτω, είναι οργανικές ενώσεις των οποίων τα μόρια περιέχουν αμινο και καρβοξυλομάδες. Το καρβοξύλιο αποτελείται από μια ομάδα καρβονυλίου και μια υδροξυλική ομάδα.
Μπορείτε να θεωρήσετε τα αμινοξέα ως παράγωγα καρβοξυλικών οξέων, όπου το άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται από μια αμινομάδα.
Χαρακτηριστικά χημικών ιδιοτήτων
Τα αμινοξέα, των οποίων ο γενικός τύπος μπορεί να αναπαρασταθεί ως CnH2nNH2COOH, είναι αμφοτερικές χημικές ενώσεις.
Η παρουσία δύο λειτουργικών ομάδων στα μόριά τους εξηγεί την πιθανότητα αυτές οι οργανικές ουσίες να παρουσιάζουν βασικές και όξινες ιδιότητες.
Τα υδατικά τους διαλύματα έχουν ιδιότητες ρυθμιστικών διαλυμάτων. Ένα αμφιτεριόν είναι ένα μόριο αμινοξέος όπου η αμινομάδα είναι NH3+ και το καρβοξυλικό είναι -COO-. Ένα μόριο αυτού του τύπου έχει σημαντική διπολική ροπή, ενώη συνολική χρέωση είναι μηδέν. Οι κρύσταλλοι πολλών αμινοξέων χτίζονται σε τέτοια μόρια.
Μεταξύ των σημαντικότερων χημικών ιδιοτήτων αυτής της κατηγορίας ουσιών, διακρίνονται οι διαδικασίες πολυσυμπύκνωσης, ως αποτέλεσμα των οποίων σχηματίζονται πολυαμίδια, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, πεπτιδίων, νάιλον.
Τα αμινοξέα, ο γενικός τύπος των οποίων είναι CnH2nNH2COOH, αντιδρούν με οξέα, βάσεις, οξείδια μετάλλων, άλατα ασθενών οξέων. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι αλληλεπιδράσεις των αμινοξέων με τις αλκοόλες που σχετίζονται με την εστεροποίηση.
Χαρακτηριστικά του ισομερισμού
Για να καταγράψουμε τους δομικούς τύπους των αμινοξέων, σημειώνουμε ότι πολλά αμινοξέα που εμπλέκονται σε βιοχημικούς μετασχηματισμούς περιέχουν μια αμινομάδα στη θέση α από την ομάδα καρβοξυλίου. Ένα τέτοιο άτομο άνθρακα είναι ένα χειρόμορφο κέντρο και τα αμινοξέα θεωρούνται οπτικά ισομερή.
Ο δομικός τύπος των αμινοξέων δίνει μια ιδέα για τη θέση των κύριων λειτουργικών ομάδων που αποτελούν μια δεδομένη ουσία, σε σχέση με το ενεργό άτομο άνθρακα.
Τα φυσικά αμινοξέα που αποτελούν μέρος των μορίων πρωτεΐνης είναι εκπρόσωποι της σειράς L.
Οπτικά ισομερή αμινοξέων χαρακτηρίζονται από αυθόρμητη αργή μη ενζυματική ρακεμοποίηση.
Χαρακτηριστικά των α-ενώσεων
Οποιοσδήποτε τύπος ουσιών αυτού του τύπου υποθέτει τη θέση της αμινομάδας στο δεύτερο άτομο άνθρακα. 20 αμινοξέα, οι τύποι των οποίων εξετάζονται ακόμη και σε σχολικό μάθημα βιολογίας, είναι επίσηςανήκουν σε αυτό το είδος. Για παράδειγμα, αυτές περιλαμβάνουν αλανίνη, ασπαραγίνη, σερίνη, λευκίνη, τυροσίνη, φαινυλαλανίνη, βαλίνη. Αυτές οι ενώσεις είναι που συνθέτουν τον ανθρώπινο γενετικό κώδικα. Εκτός από τις τυπικές συνδέσεις; μη τυπικά αμινοξέα, τα οποία είναι τα παράγωγά τους, βρέθηκαν επίσης σε μόρια πρωτεΐνης.
Ταξινόμηση κατά σύνθεση
Πώς μπορούν να διαχωριστούν τα απαραίτητα αμινοξέα; Οι φόρμουλες αυτής της κατηγορίας υποδιαιρούνται ανάλογα με τη φυσιολογική βάση σε ημι-αντικαταστάσιμες, ικανές να συντεθούν στο ανθρώπινο σώμα. Οι συνηθισμένες ενώσεις που συντίθενται σε οποιονδήποτε ζωντανό οργανισμό απομονώνονται επίσης.
Τμήμα για ριζοσπαστικές και λειτουργικές ομάδες
Ο τύπος αμινοξέων διαφέρει στη δομή της ρίζας (πλευρική ομάδα). Υπάρχει μια διαίρεση σε μη πολικά μόρια που περιέχουν μια υδρόφοβη μη πολική ρίζα, καθώς και σε φορτισμένες πολικές ομάδες. Τα αρωματικά αμινοξέα θεωρούνται ως ξεχωριστή ομάδα στη βιοχημεία: ιστιδίνη, τρυπτοφάνη, τυροσίνη. Ανάλογα με τις λειτουργικές ομάδες, διακρίνονται αρκετές ομάδες. Οι αλειφατικές ενώσεις αντιπροσωπεύονται από:
- μονοαμινομονοκαρβοξυλικές ενώσεις, οι οποίες μπορούν να θεωρηθούν γλυκίνη, βαλίνη, αλανίνη, λευκίνη;
- οξυμονοκαμινοκαρβοξυλικές ουσίες: θρεονίνη, σερίνη;
- μονοαμινοκαρβοξυλικό: γλουταμικό, ασπαρτικό οξύ;
- ενώσεις που περιέχουν θείο: μεθειονίνη, κυστεΐνη;
- διαμινομονοκαρβοξυλικές ουσίες: λυσίνη, ιστιδίνη, αργινίνη;
- ετεροκυκλικά: προλίνη, ιστιδίνη,τρυπτοφάνη/
Οποιοσδήποτε τύπος αμινοξέος μπορεί να γραφτεί με γενικούς όρους, μόνο οι ομάδες ριζών θα διαφέρουν.
Ποιοτικός ορισμός
Για να ανιχνευθούν μικρές ποσότητες αμινοξέων, πραγματοποιείται αντίδραση νινυδρίνης. Κατά τη διαδικασία θέρμανσης αμινοξέων με περίσσεια νινυδρίνης, λαμβάνεται ένα πορφυρό προϊόν εάν το οξύ έχει μια ελεύθερη α-αμινο ομάδα και ένα κίτρινο προϊόν είναι χαρακτηριστικό για μια προστατευμένη ομάδα. Αυτή η μέθοδος έχει υψηλή ευαισθησία και χρησιμοποιείται για χρωματομετρική ανίχνευση αμινοξέων. Στη βάση της, δημιουργήθηκε η μέθοδος της χρωματογραφίας κατάτμησης σε χαρτί, που εισήχθη από τον Martin το 1944.
Η ίδια χημική αντίδραση χρησιμοποιείται σε έναν αυτόματο αναλυτή αμινοξέων. Η συσκευή, που δημιουργήθηκε από τους Moore, Shpakman, Stein, βασίζεται στον διαχωρισμό ενός μείγματος αμινοξέων σε στήλες γεμάτες με ρητίνες ανταλλαγής ιόντων. Από τη στήλη, το ρεύμα έκλουσης εισέρχεται στο μίξερ, η νινυδρίνη πηγαίνει επίσης εδώ.
Η ποσοτική περιεκτικότητα σε αμινοξέα κρίνεται από την ένταση του χρώματος που προκύπτει. Οι μετρήσεις καταγράφονται με φωτοηλεκτρικό χρωματόμετρο, καταγράφονται από συσκευή εγγραφής.
Παρόμοια τεχνολογία χρησιμοποιείται επί του παρόντος στην κλινική πράξη για εξετάσεις αίματος, εγκεφαλονωτιαίου υγρού και ούρων. Σας επιτρέπει να δώσετε μια πλήρη εικόνα της ποιοτικής σύνθεσης των αμινοξέων που περιέχονται στα βιολογικά υγρά, να εντοπίσετε μη τυπικές ουσίες που περιέχουν άζωτο σε αυτά.
Χαρακτηριστικά της ονοματολογίας
Πώς να ονομάσετε σωστάαμινοξέα? Οι τύποι και τα ονόματα αυτών των ενώσεων δίνονται σύμφωνα με τη διεθνή ονοματολογία IUPAC. Η θέση της αμινομάδας προστίθεται στο αντίστοιχο καρβοξυλικό οξύ, ξεκινώντας από τον υδρογονάνθρακα στην καρβοξυλική ομάδα.
Για παράδειγμα, 2-αμινοαιθανοϊκό οξύ. Εκτός από τη διεθνή ονοματολογία, υπάρχουν ασήμαντα ονόματα που χρησιμοποιούνται στη βιοχημεία. Έτσι, το αμινοοξικό οξύ είναι μια γλυκίνη που χρησιμοποιείται στη σύγχρονη ιατρική.
Αν υπάρχουν δύο ομάδες καρβοξυλίου στο μόριο, το επίθημα -διονικό προστίθεται στο όνομα. Για παράδειγμα, 2-αμινοβουτανοδιοϊκό οξύ.
Για όλους τους εκπροσώπους αυτής της κατηγορίας, ο δομικός ισομερισμός είναι χαρακτηριστικός, λόγω αλλαγών στη δομή της ανθρακικής αλυσίδας, καθώς και της θέσης των καρβοξυλικών και αμινο ομάδων. Εκτός από τη γλυκίνη (ο απλούστερος εκπρόσωπος αυτής της κατηγορίας οργανικών ουσιών που περιέχουν οξυγόνο); οι υπόλοιπες ενώσεις έχουν κατοπτρικούς αντίποδες (οπτικά ισομερή).
Αίτηση
Τα αμινοξέα είναι κοινά στη φύση, αποτελούν τη βάση για την κατασκευή ζωικών και φυτικών πρωτεϊνών. Αυτές οι ενώσεις χρησιμοποιούνται στην ιατρική σε περίπτωση σοβαρής εξάντλησης του σώματος, για παράδειγμα, μετά από πολύπλοκες χειρουργικές επεμβάσεις. Το γλουταμινικό οξύ βοηθά στην καταπολέμηση των νευρικών ασθενειών και η ιστιδίνη χρησιμοποιείται για τη θεραπεία του έλκους του στομάχου. Στη σύνθεση συνθετικών ινών (capron, enanth), τα αμινοκαπροϊκά και αμινοενανθικά οξέα δρουν ως πρώτες ύλες.
Συμπέρασμα
Τα αμινοξέα είναι οργανικές ενώσεις που σε τουςέχουν δύο λειτουργικές ομάδες. Είναι τα δομικά χαρακτηριστικά που εξηγούν τη διττότητα των χημικών τους ιδιοτήτων, καθώς και τις ιδιαιτερότητες της χρήσης τους. Με βάση τα αποτελέσματα ερευνητικών πειραμάτων, κατέστη δυνατό να διαπιστωθεί ότι η βιομάζα των ζωντανών οργανισμών που ζουν στον πλανήτη μας ανέρχεται συνολικά σε 1,8 1012-2,4 1012 τόνους ξηρής ουσίας. Τα αμινοξέα είναι τα αρχικά μονομερή στη βιοσύνθεση των πρωτεϊνικών μορίων, χωρίς τα οποία είναι αδύνατη η ύπαρξη ανθρώπων και ζώων.
Ανάλογα με τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά, υπάρχει διαίρεση όλων των αμινοξέων σε βασικές ουσίες, η σύνθεση των οποίων δεν πραγματοποιείται στον ανθρώπινο οργανισμό και στα θηλαστικά. Προκειμένου να αποφευχθούν διαταραχές στις μεταβολικές διεργασίες, είναι σημαντικό να τρώτε τροφές που περιέχουν αυτά τα αμινοξέα.
Είναι αυτές οι ενώσεις που είναι ένα είδος «τούβλων» που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή βιοπολυμερών πρωτεϊνών. Ανάλογα με το ποια υπολείμματα αμινοξέων, με ποια αλληλουχία θα παραταχθούν στη δομή της πρωτεΐνης, η πρωτεΐνη που προκύπτει έχει ορισμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες και εφαρμογές. Χάρη στις ποιοτικές αντιδράσεις σε λειτουργικές ομάδες, οι βιοχημικοί καθορίζουν τη σύνθεση των μορίων πρωτεΐνης, αναζητώντας νέους τρόπους για τη σύνθεση μεμονωμένων βιοπολυμερών που είναι απαραίτητα για τον ανθρώπινο οργανισμό.
