Među ogromnom raznolikošću prirodnih tvari, aminokiseline zauzimaju posebno mjesto. To se objašnjava njihovom iznimnom važnosti kako u biologiji tako i u organskoj kemiji. Činjenica je da su molekule jednostavnih i složenih proteina sastavljene od aminokiselina, koje su osnova svih oblika života na Zemlji bez iznimke. Upravo iz tog razloga znanost posvećuje ozbiljnu pozornost proučavanju pitanja kao što su struktura aminokiselina, njihova svojstva, proizvodnja i uporaba. Ovi spojevi su također od velike važnosti u medicini, gdje se koriste kao ljekoviti pripravci. Za one osobe koje ozbiljno brinu o vlastitom zdravlju i vode aktivan način života, proteinski monomeri su oblik hrane (tzv. sportska prehrana). Neke od njihovih vrsta koriste se u kemiji organske sinteze kao sirovina u proizvodnji sintetičkih vlakana - enant i kapron. Kao što vidite, aminokarboksilne kiseline igraju vrlo važnu ulogu kako u prirodi tako iu životu ljudskog društva, pa ih upoznajmo detaljnije.
Značajke struktureaminokiseline
Spojevi ove klase pripadaju amfoternim organskim supstancama, odnosno sadrže dvije funkcionalne skupine, te stoga pokazuju dvojna svojstva. Konkretno, molekule sadrže ugljikovodične radikale u kombinaciji s NH2 amino skupinama i COOH karboksilnim skupinama. U kemijskim reakcijama s drugim tvarima aminokiseline djeluju ili kao baze ili kao kiseline. Izomerizam takvih spojeva očituje se zbog promjene ili prostorne konfiguracije ugljikovog kostura ili položaja amino skupine, a klasifikacija aminokiselina određuje se na temelju strukturnih značajki i svojstava ugljikovodika. Može biti u obliku ravnog ili razgranatog lanca, te također sadržavati cikličke strukture.
Optička aktivnost aminokarboksilnih kiselina
Svi monomeri polipeptida i njihovih 20 vrsta, prisutni u organizmima biljaka, životinja i ljudi, pripadaju L-aminokiselinama. Većina njih sadrži asimetrični atom ugljika koji rotira polariziranu svjetlosnu zraku ulijevo. Dva monomera, izoleucin i treonin, imaju dva takva ugljikova atoma, a aminooctena kiselina (glicin) nema nijedan. Klasifikacija aminokiselina prema njihovoj optičkoj aktivnosti ima široku primjenu u biokemiji i molekularnoj biologiji kada se proučava proces translacije u biosintezi proteina. Zanimljivo je da D-oblici aminokiselina nikada nisu dio polipeptidnih lanaca proteina, već su prisutni u bakterijskim membranama i u metaboličkim produktima gljivica aktinomiceta.ima ih, zapravo, u prirodnim antibioticima, na primjer, u gramicidinu. U biokemiji su nadaleko poznate tvari s prostornom strukturom D-oblika, kao što su citrulin, homoserin, ornitin, koje igraju važnu ulogu u reakcijama staničnog metabolizma.
Što su zwitterioni?
Prisjetite se još jednom da proteinski monomeri sadrže funkcionalne skupine amina i karboksilnih kiselina. Čestice -NH2 i COOH međusobno djeluju unutar molekule, što dovodi do pojave unutarnje soli koja se naziva bipolarni ion (zwitterion). Ova unutarnja struktura aminokiselina objašnjava njihovu visoku sposobnost interakcije s polarnim otapalima, kao što je voda. Prisutnost nabijenih čestica u otopinama određuje njihovu električnu vodljivost.
Što su α-aminokiseline
Ako se amino skupina nalazi u molekuli na prvom atomu ugljika, računajući od položaja karboksila, ova aminokiselina je klasificirana kao α-aminokiselina. Zauzimaju vodeće mjesto u klasifikaciji, jer se upravo od tih monomera grade sve biološki aktivne proteinske molekule, na primjer, kao što su enzimi, hemoglobin, aktin, kolagen itd. Struktura aminokiselina ove klase može se razmotriti na primjeru glicina, istog koji se u neurološkoj praksi naširoko koristi kao sedativ u liječenju blagih oblika depresije i neurastenije.
Međunarodni naziv za ovu aminokiselinu je α-aminooctena, itima optički L-oblik i proteinogen je, odnosno sudjeluje u procesu translacije i dio je proteinskih makromolekula.
Uloga proteina i njihovih monomera u metabolizmu
Nemoguće je zamisliti normalno funkcioniranje organizma sisavaca, uključujući i čovjeka, bez hormona koji se sastoje od proteinskih molekula. Kemijska struktura aminokiselina koje čine njihov sastav potvrđuje njihovu pripadnost α-oblici. Na primjer, trijodtironin i tiroksin proizvodi štitna žlijezda. Oni reguliraju metabolizam i sintetiziraju se u njegovim stanicama iz α-amino kiseline tirozina. U jednostavnim i složenim proteinima postoji 20 osnovnih monomera i njihovih derivata. Karboksiglutaminska kiselina je prisutna u protrombinu, koji regulira zgrušavanje krvi, metillizin se nalazi u miozinu (mišićni protein), a selenocistein se nalazi u enzimu peroksidaze.
Hranljiva vrijednost proteina i njihovih monomera
S obzirom na strukturu aminokiselina i njihovu klasifikaciju, zadržimo se na gradaciji na temelju sposobnosti ili nemogućnosti sinteze proteinskih monomera u stanicama. U reakcijama plastičnog metabolizma nastaju alanin, prolin, tirozin i drugi spojevi, dok bi triptofan i sedam drugih aminokiselina trebali u naš organizam ući samo s hranom.
Jedan od pokazatelja pravilne i uravnotežene prehrane je razina konzumiranja proteinske hrane. Trebao bi biti najmanje četvrtina ukupne količine hrane koja je ušla u organizam dnevno. Posebnovažno je da proteini sadrže valin, izoleucin i druge esencijalne aminokiseline. U ovom slučaju, proteini će se zvati potpuni. U ljudsko tijelo ulaze iz biljne hrane ili hrane koja sadrži gljive.
Sami esencijalni proteinski monomeri ne mogu se sintetizirati u stanicama sisavaca. Ako uzmemo u obzir strukturu molekula aminokiselina koje su neophodne, možemo se uvjeriti da pripadaju različitim klasama. Dakle, valin i leucin pripadaju alifatskom nizu, triptofan pripada aromatičnim aminokiselinama, a treonin pripada hidroksiaminokiselinama.
