Μεταξύ της τεράστιας ποικιλίας φυσικών ουσιών, τα αμινοξέα κατέχουν ξεχωριστή θέση. Εξηγείται από την εξαιρετική τους σημασία τόσο στη βιολογία όσο και στην οργανική χημεία. Το γεγονός είναι ότι τα μόρια απλών και πολύπλοκων πρωτεϊνών αποτελούνται από αμινοξέα, τα οποία αποτελούν τη βάση όλων των μορφών ζωής στη Γη χωρίς εξαίρεση. Γι' αυτόν τον λόγο η επιστήμη δίνει σοβαρή προσοχή στη μελέτη θεμάτων όπως η δομή των αμινοξέων, οι ιδιότητες, η παραγωγή και η χρήση τους. Αυτές οι ενώσεις έχουν επίσης μεγάλη σημασία στην ιατρική, όπου χρησιμοποιούνται ως φαρμακευτικά σκευάσματα. Για εκείνους τους ανθρώπους που ασχολούνται σοβαρά με την υγεία τους και ακολουθούν έναν ενεργό τρόπο ζωής, τα μονομερή πρωτεΐνης είναι μια μορφή τροφής (η λεγόμενη αθλητική διατροφή). Μερικοί από τους τύπους τους χρησιμοποιούνται στη χημεία της οργανικής σύνθεσης ως πρώτη ύλη για την παραγωγή συνθετικών ινών - enanth και capron. Όπως μπορείτε να δείτε, τα αμινοκαρβοξυλικά οξέα παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο τόσο στη φύση όσο και στη ζωή της ανθρώπινης κοινωνίας, γι' αυτό ας τα γνωρίσουμε αναλυτικότερα.
Λειτουργίες δομήςαμινοξέα
Οι ενώσεις αυτής της κατηγορίας ανήκουν σε αμφοτερικές οργανικές ουσίες, δηλαδή περιέχουν δύο λειτουργικές ομάδες και, επομένως, παρουσιάζουν διπλές ιδιότητες. Συγκεκριμένα, τα μόρια περιέχουν ρίζες υδρογονάνθρακα σε συνδυασμό με αμινομάδες NH2 και καρβοξυλομάδες COOH. Σε χημικές αντιδράσεις με άλλες ουσίες, τα αμινοξέα δρουν είτε ως βάσεις είτε ως οξέα. Η ισομέρεια τέτοιων ενώσεων εκδηλώνεται λόγω μιας αλλαγής είτε στη χωρική διαμόρφωση του σκελετού άνθρακα είτε στη θέση της αμινομάδας και η ταξινόμηση των αμινοξέων καθορίζεται με βάση τα δομικά χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες της ρίζας υδρογονάνθρακα. Μπορεί να έχει τη μορφή ευθείας ή διακλαδισμένης αλυσίδας και επίσης να περιέχει κυκλικές δομές.
Οπτική δραστηριότητα αμινοκαρβοξυλικών οξέων
Όλα τα μονομερή πολυπεπτιδίων και τα 20 είδη τους, που παρουσιάζονται σε οργανισμούς φυτών, ζώων και ανθρώπων, ανήκουν στα L-αμινοξέα. Τα περισσότερα από αυτά περιέχουν ένα ασύμμετρο άτομο άνθρακα που περιστρέφει μια πολωμένη δέσμη φωτός προς τα αριστερά. Δύο μονομερή, η ισολευκίνη και η θρεονίνη, έχουν δύο τέτοια άτομα άνθρακα και το αμινοοξικό οξύ (γλυκίνη) δεν έχει κανένα. Η ταξινόμηση των αμινοξέων σύμφωνα με την οπτική τους δράση χρησιμοποιείται ευρέως στη βιοχημεία και τη μοριακή βιολογία κατά τη μελέτη της διαδικασίας μετάφρασης στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών. Είναι ενδιαφέρον ότι οι μορφές D των αμινοξέων δεν αποτελούν ποτέ μέρος των πολυπεπτιδικών αλυσίδων των πρωτεϊνών, αλλά υπάρχουν στις βακτηριακές μεμβράνες και στα μεταβολικά προϊόντα των μυκήτων ακτινομυκήτων.υπάρχουν, στην πραγματικότητα, βρίσκονται σε φυσικά αντιβιοτικά, για παράδειγμα, στη γραμμικιδίνη. Στη βιοχημεία, ουσίες με χωρική δομή μορφής D, όπως η κιτρουλίνη, η ομοσερίνη, η ορνιθίνη, είναι ευρέως γνωστές, οι οποίες παίζουν σημαντικό ρόλο στις αντιδράσεις του κυτταρικού μεταβολισμού.
Τι είναι τα αμφιτεριόντα;
Θυμηθείτε για άλλη μια φορά ότι τα μονομερή πρωτεΐνης περιέχουν λειτουργικές ομάδες αμινών και καρβοξυλικών οξέων. Τα σωματίδια -NH2 και το COOH αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσα στο μόριο, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση ενός εσωτερικού άλατος που ονομάζεται διπολικό ιόν (διπολικό ιόν). Αυτή η εσωτερική δομή των αμινοξέων εξηγεί την υψηλή ικανότητά τους να αλληλεπιδρούν με πολικούς διαλύτες, όπως το νερό. Η παρουσία φορτισμένων σωματιδίων στα διαλύματα καθορίζει την ηλεκτρική τους αγωγιμότητα.
Τι είναι τα α-αμινοξέα
Εάν η αμινομάδα βρίσκεται στο μόριο στο πρώτο άτομο άνθρακα, μετρώντας από τη θέση του καρβοξυλίου, αυτό το αμινοξύ ταξινομείται ως α-αμινοξύ. Κατέχουν ηγετική θέση στην ταξινόμηση, επειδή από αυτά τα μονομερή δημιουργούνται όλα τα βιολογικά ενεργά μόρια πρωτεΐνης, για παράδειγμα, όπως τα ένζυμα, η αιμοσφαιρίνη, η ακτίνη, το κολλαγόνο κ.λπ. Η δομή των αμινοξέων αυτής της κατηγορίας μπορεί να θεωρηθεί χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της γλυκίνης, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως στη νευρολογική πρακτική ως ηρεμιστικό στη θεραπεία ήπιων μορφών κατάθλιψης και νευρασθένειας.
Η διεθνής ονομασία για αυτό το αμινοξύ είναι α-αμινοοξικό, αυτόέχει οπτικό σχήμα L και είναι πρωτεϊνογόνο, δηλαδή συμμετέχει στη διαδικασία μετάφρασης και αποτελεί μέρος των μακρομορίων πρωτεΐνης.
Ο ρόλος των πρωτεϊνών και των μονομερών τους στο μεταβολισμό
Είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς την κανονική λειτουργία του οργανισμού των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, χωρίς ορμόνες που αποτελούνται από μόρια πρωτεΐνης. Η χημική δομή των αμινοξέων που συνθέτουν τη σύστασή τους επιβεβαιώνει ότι ανήκουν σε α-μορφές. Για παράδειγμα, η τριιωδοθυρονίνη και η θυροξίνη παράγονται από τον θυρεοειδή αδένα. Ρυθμίζουν το μεταβολισμό και συντίθενται στα κύτταρα του από το α-αμινοξύ τυροσίνη. Σε απλές και σύνθετες πρωτεΐνες, υπάρχουν και 20 βασικά μονομερή και τα παράγωγά τους. Το καρβοξυγλουταμινικό οξύ υπάρχει στην προθρομβίνη, η οποία ρυθμίζει την πήξη του αίματος, η μεθυλυσίνη βρίσκεται στη μυοσίνη (μυϊκή πρωτεΐνη) και η σεληνοκυστεΐνη βρίσκεται στο ένζυμο υπεροξειδάση.
Διατροφική αξία των πρωτεϊνών και των μονομερών τους
Λαμβάνοντας υπόψη τη δομή των αμινοξέων και την ταξινόμησή τους, ας σταθούμε στη διαβάθμιση με βάση την ικανότητα ή την αδυναμία σύνθεσης μονομερών πρωτεΐνης στα κύτταρα. Η αλανίνη, η προλίνη, η τυροσίνη και άλλες ενώσεις σχηματίζονται σε αντιδράσεις πλαστικού μεταβολισμού, ενώ η τρυπτοφάνη και άλλα επτά αμινοξέα πρέπει να εισέρχονται στο σώμα μας μόνο με την τροφή.
Ένας από τους δείκτες της σωστής και ισορροπημένης διατροφής είναι το επίπεδο της ανθρώπινης κατανάλωσης πρωτεϊνούχων τροφών. Θα πρέπει να είναι τουλάχιστον το ένα τέταρτο της συνολικής ποσότητας τροφής που έχει εισέλθει στον οργανισμό την ημέρα. ΕιδικάΕίναι σημαντικό οι πρωτεΐνες να περιέχουν βαλίνη, ισολευκίνη και άλλα απαραίτητα αμινοξέα. Σε αυτή την περίπτωση, οι πρωτεΐνες θα ονομάζονται πλήρεις. Εισέρχονται στο ανθρώπινο σώμα από φυτικές τροφές ή τρόφιμα που περιέχουν μανιτάρια.
Τα βασικά μονομερή πρωτεΐνης δεν μπορούν να συντεθούν σε κύτταρα θηλαστικών. Αν λάβουμε υπόψη τη δομή των μορίων των αμινοξέων που είναι απαραίτητα, μπορούμε να βεβαιωθούμε ότι ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες. Έτσι, η βαλίνη και η λευκίνη ανήκουν στην αλειφατική σειρά, η τρυπτοφάνη ανήκει στα αρωματικά αμινοξέα και η θρεονίνη στα υδροξυαμινοξέα.
