Aminokiseline, o čijim se formulama govori u srednjoškolskom tečaju kemije, važne su tvari za ljudski organizam. Proteini, koji se sastoje od ostataka aminokiselina, neophodni su da osoba potpuno funkcionira.
Definicija
Aminokiseline, čije će formule biti razmotrene u nastavku, su organski spojevi čije molekule sadrže amino i karboksilne skupine. Karboksil se sastoji od karbonilne i hidroksilne skupine.
Aminokiseline možete smatrati derivatima karboksilnih kiselina, gdje je atom vodika zamijenjen amino grupom.
Obilježja kemijskih svojstava
Aminokiseline, čija se opća formula može predstaviti kao CnH2nNH2COOH, amfoterni su kemijski spojevi.
Prisutnost dvije funkcionalne skupine u njihovim molekulama objašnjava mogućnost da ove organske tvari pokažu bazična i kisela svojstva.
Njihove vodene otopine imaju svojstva puferskih otopina. Zwitterion je molekula aminokiseline u kojoj je amino skupina NH3+, a karboksil je -COO-. Molekula ovog tipa ima značajan dipolni moment, dokukupni naboj je nula. Na takvim molekulama izgrađeni su kristali mnogih aminokiselina.
Među najvažnijim kemijskim svojstvima ove klase tvari mogu se izdvojiti procesi polikondenzacije, uslijed kojih nastaju poliamidi, uključujući proteine, peptide, najlon.
Aminokiseline, čija je opća formula CnH2nNH2COOH, reagiraju s kiselinama, bazama, metalnim oksidima, solima slabih kiselina. Od posebnog su interesa interakcije aminokiselina s alkoholima povezane s esterifikacijom.
Obilježja izomerizma
Kako bismo zapisali strukturne formule aminokiselina, napominjemo da mnoge aminokiseline uključene u biokemijske transformacije sadrže amino skupinu na a-položaju od karboksilne skupine. Takav atom ugljika je kiralno središte, a aminokiseline se smatraju optičkim izomerima.
Strukturna formula aminokiselina daje ideju o položaju glavnih funkcionalnih skupina koje čine danu tvar, u odnosu na atom aktivnog ugljika.
Prirodne aminokiseline koje su dio proteinskih molekula predstavnici su L-serije.
Optičke izomere aminokiselina karakterizira spontana spora neenzimska racemizacija.
Značajke a-spojeva
Bilo koja formula tvari ovog tipa pretpostavlja mjesto amino skupine na drugom atomu ugljika. Tu je i 20 aminokiselina čije se formule razmatraju čak i u školskom tečaju biologijepripadaju ovoj vrsti. Na primjer, to uključuje alanin, asparagin, serin, leucin, tirozin, fenilalanin, valin. Upravo ti spojevi čine ljudski genetski kod. Osim standardnih priključaka? nestandardne aminokiseline, koje su njihovi derivati, također su pronađene u proteinskim molekulama.
Klasifikacija sintezom
Kako se esencijalne aminokiseline mogu odvojiti? Formule ove klase se prema fiziološkoj osnovi dijele na poluzamjenjive, koje se mogu sintetizirati u ljudskom tijelu. Izolirani su i obični spojevi sintetizirani u bilo kojem živom organizmu.
Odjel za radikalne i funkcionalne skupine
Formula aminokiselina razlikuje se u strukturi radikala (bočna skupina). Postoji podjela na nepolarne molekule koje sadrže hidrofobni nepolarni radikal, kao i na nabijene polarne skupine. Aromatične aminokiseline se smatraju zasebnom grupom u biokemiji: histidin, triptofan, tirozin. Ovisno o funkcionalnim skupinama, razlikuje se nekoliko skupina. Alifatski spojevi predstavljeni su s:
- monoaminomonokarboksilni spojevi, koji se mogu smatrati glicinom, valinom, alaninom, leucinom;
- oksimonokaminokarboksilne tvari: treonin, serin;
- monoaminokarboksilna: glutaminska, asparaginska kiselina;
- spojevi koji sadrže sumpor: metionin, cistein;
- diaminomonokarboksilne tvari: lizin, histidin, arginin;
- heterociklički: prolin, histidin,triptofan/
Bilo koja formula aminokiselina može se napisati općenito, samo će se radikalne skupine razlikovati.
Kvalitativna definicija
Kako bi se otkrile male količine aminokiselina, provodi se reakcija ninhidrina. U procesu zagrijavanja aminokiselina s viškom ninhidrina dobiva se ljubičasti produkt ako kiselina ima slobodnu a-amino skupinu, a žuti produkt je tipičan za zaštićenu skupinu. Ova metoda ima visoku osjetljivost i koristi se za kolorimetrijsku detekciju aminokiselina. Na temelju toga nastala je metoda particione kromatografije na papiru koju je Martin uveo 1944.
Ista kemijska reakcija se koristi u automatskom analizatoru aminokiselina. Uređaj, koji su kreirali Moore, Shpakman, Stein, temelji se na razdvajanju mješavine aminokiselina u stupcima ispunjenim smolama za ionsku izmjenu. Iz kolone struja eluenta ulazi u mikser, ninhidrin također ide ovamo.
Kvantitativni sadržaj aminokiselina procjenjuje se prema intenzitetu dobivene boje. Očitavanja se bilježe fotoelektričnim kolorimetrom, a snimaju ih rekorder.
Slična tehnologija se trenutno koristi u kliničkoj praksi za pretrage krvi, likvora i urina. Omogućuje vam da date potpunu sliku kvalitativnog sastava aminokiselina sadržanih u biološkim tekućinama, da identificirate nestandardne tvari koje sadrže dušik u njima.
Značajke nomenklature
Kako pravilno imenovatiaminokiseline? Formule i nazivi ovih spojeva dati su prema međunarodnoj IUPAC nomenklaturi. Položaj amino skupine dodaje se odgovarajućoj karboksilnoj kiselini, počevši od ugljikovodika na karboksilnoj skupini.
Na primjer, 2-aminoetanska kiselina. Osim međunarodne nomenklature, postoje trivijalni nazivi koji se koriste u biokemiji. Dakle, aminooctena kiselina je glicin koji se koristi u modernoj medicini.
Ako postoje dvije karboksilne skupine u molekuli, nazivu se dodaje sufiks -dionic. Na primjer, 2-aminobutandiojeva kiselina.
Za sve predstavnike ove klase karakterističan je strukturni izomerizam, zbog promjena u strukturi ugljikovog lanca, kao i položaja karboksilnih i amino skupina. Osim glicina (najjednostavniji predstavnik ove klase organskih tvari koje sadrže kisik)? preostali spojevi imaju zrcalne antipode (optičke izomere).
Prijava
Aminokiseline su uobičajene u prirodi, one su osnova za izgradnju životinjskih i biljnih proteina. Ovi spojevi se koriste u medicini u slučaju teške iscrpljenosti tijela, na primjer, nakon složenih kirurških operacija. Glutaminska kiselina pomaže u borbi protiv živčanih bolesti, a histidin se koristi za liječenje čira na želucu. U sintezi sintetičkih vlakana (kapron, enant), aminokaproična i aminoenantna kiselina djeluju kao sirovine.
Zaključak
Aminokiseline su organski spojevi koji u svojimimaju dvije funkcionalne skupine. Upravo strukturne značajke objašnjavaju dvojnost njihovih kemijskih svojstava, kao i specifičnosti njihove uporabe. Na temelju rezultata istraživačkih eksperimenata moguće je utvrditi da biomasa živih organizama koji žive na našem planetu iznosi 1,8 1012-2,4 1012 tona suhe tvari. Aminokiseline su početni monomeri u biosintezi proteinskih molekula, bez kojih je nemoguća egzistencija ljudi i životinja.
Ovisno o fiziološkim karakteristikama, postoji podjela svih aminokiselina na esencijalne tvari, čija se sinteza ne vrši u ljudskom tijelu i sisavcima. Kako biste izbjegli poremećaje u metaboličkim procesima, važno je jesti hranu koja sadrži ove aminokiseline.
Upravo ovi spojevi su svojevrsne "cigle" koje se koriste za izgradnju biopolimernih proteina. Ovisno o tome koji aminokiselinski ostaci, kojim će se slijedom poredati u strukturi proteina, dobiveni protein ima određena fizikalna i kemijska svojstva i primjenu. Zahvaljujući kvalitativnim reakcijama na funkcionalne skupine, biokemičari određuju sastav proteinskih molekula, tražeći nove načine za sintezu pojedinačnih biopolimera potrebnih ljudskom tijelu.
