Aminokiseline, čije se formule razmatraju u srednjoškolskom kursu hemije, važne su supstance za ljudski organizam. Proteini, koji se sastoje od ostataka aminokiselina, neophodni su da osoba potpuno funkcioniše.
Definicija
Aminokiseline, čije formule će biti razmotrene u nastavku, su organska jedinjenja čiji molekuli sadrže amino i karboksilne grupe. Karboksil se sastoji od karbonilne i hidroksilne grupe.
Aminokiseline možete smatrati derivatima karboksilnih kiselina, gdje je atom vodonika zamijenjen amino grupom.
Karakteristike hemijskih svojstava
Aminokiseline, čija se opšta formula može predstaviti kao CnH2nNH2COOH, su amfoterna hemijska jedinjenja.
Prisustvo dvije funkcionalne grupe u njihovim molekulima objašnjava mogućnost da ove organske supstance pokažu bazna i kisela svojstva.
Njihovi vodeni rastvori imaju svojstva puferskih rastvora. Zwitterion je molekul amino kiseline gdje je amino grupa NH3+, a karboksil je -COO-. Molekul ovog tipa ima značajan dipolni moment, dokukupni naboj je nula. Na takvim molekulima izgrađeni su kristali mnogih aminokiselina.
Među najvažnijim hemijskim svojstvima ove klase supstanci mogu se izdvojiti procesi polikondenzacije, usled kojih nastaju poliamidi, uključujući proteine, peptide, najlon.
Aminokiseline, čija je opšta formula CnH2nNH2COOH, reaguju sa kiselinama, bazama, oksidima metala, solima slabih kiselina. Od posebnog interesa su interakcije aminokiselina sa alkoholima povezane sa esterifikacijom.
Obilježja izomerizma
Da bismo zapisali strukturne formule aminokiselina, napominjemo da mnoge aminokiseline uključene u biohemijske transformacije sadrže amino grupu na a-poziciji od karboksilne grupe. Takav atom ugljika je kiralni centar, a aminokiseline se smatraju optičkim izomerima.
Strukturna formula aminokiselina daje ideju o lokaciji glavnih funkcionalnih grupa koje čine datu supstancu, u odnosu na atom aktivnog ugljenika.
Prirodne aminokiseline koje su dio proteinskih molekula su predstavnici L-serije.
Optičke izomere aminokiselina karakteriše spontana spora neenzimska racemizacija.
Karakteristike a-spojina
Bilo koja formula supstanci ovog tipa pretpostavlja lokaciju amino grupe na drugom atomu ugljika. Tu je i 20 aminokiselina, čije se formule razmatraju čak iu školskom kursu biologijepripadaju ovoj vrsti. Na primjer, to uključuje alanin, asparagin, serin, leucin, tirozin, fenilalanin, valin. Upravo ta jedinjenja čine ljudski genetski kod. Pored standardnih priključaka? nestandardne aminokiseline, koje su njihovi derivati, takođe su pronađene u proteinskim molekulima.
Klasifikacija po sintezi
Kako se esencijalne aminokiseline mogu odvojiti? Formule ove klase se prema fiziološkoj osnovi dijele na poluzamjenjive, sposobne da se sintetiziraju u ljudskom tijelu. Izoluju se i obična jedinjenja sintetizovana u bilo kom živom organizmu.
Odjel za radikalne i funkcionalne grupe
Formula aminokiselina razlikuje se u strukturi radikala (bočne grupe). Postoji podjela na nepolarne molekule koje sadrže hidrofobni nepolarni radikal, kao i na nabijene polarne grupe. Aromatične aminokiseline se smatraju posebnom grupom u biohemiji: histidin, triptofan, tirozin. U zavisnosti od funkcionalnih grupa, razlikuje se nekoliko grupa. Alifatična jedinjenja su predstavljena sa:
- monoaminomonokarboksilna jedinjenja, koja se mogu smatrati glicinom, valinom, alaninom, leucinom;
- oksimonokaminokarboksilne supstance: treonin, serin;
- monoaminokarboksilna: glutaminska, asparaginska kiselina;
- jedinjenja koja sadrže sumpor: metionin, cistein;
- diaminomonokarboksilne supstance: lizin, histidin, arginin;
- heterociklički: prolin, histidin,triptofan/
Bilo koja formula aminokiselina može se napisati u opštim terminima, samo će se radikalne grupe razlikovati.
Kvalitativna definicija
Da bi se otkrile male količine aminokiselina, provodi se reakcija ninhidrina. U procesu zagrijavanja aminokiselina s viškom ninhidrina, dobiva se ljubičasti proizvod ako kiselina ima slobodnu a-amino grupu, a žuti proizvod je tipičan za zaštićenu grupu. Ova metoda ima visoku osjetljivost i koristi se za kolorimetrijsku detekciju aminokiselina. Na njenoj osnovi je stvorena metoda particione hromatografije na papiru koju je Martin uveo 1944. godine.
Ista hemijska reakcija se koristi u automatskom analizatoru aminokiselina. Uređaj, koji su kreirali Moore, Shpakman, Stein, zasniva se na razdvajanju mješavine aminokiselina u kolonama ispunjenim smolama za izmjenu jona. Iz kolone struja eluenta ulazi u mikser, tu ide i ninhidrin.
Kvantitativni sadržaj aminokiselina procjenjuje se po intenzitetu rezultirajuće boje. Očitavanja se snimaju fotoelektričnim kolorimetrom, snimaju diktafon.
Slična tehnologija se trenutno koristi u kliničkoj praksi za testove krvi, likvora i urina. Omogućava vam da date potpunu sliku kvalitativnog sastava aminokiselina sadržanih u biološkim tekućinama, da identifikujete nestandardne tvari koje sadrže dušik u njima.
Obilježja nomenklature
Kako pravilno imenovatiamino kiseline? Formule i nazivi ovih jedinjenja dati su prema međunarodnoj IUPAC nomenklaturi. Položaj amino grupe se dodaje odgovarajućoj karboksilnoj kiselini, počevši od ugljovodonika na karboksilnoj grupi.
Na primjer, 2-aminoetanska kiselina. Pored međunarodne nomenklature, postoje trivijalni nazivi koji se koriste u biohemiji. Dakle, aminosirćetna kiselina je glicin koji se koristi u modernoj medicini.
Ako postoje dvije karboksilne grupe u molekulu, nazivu se dodaje sufiks -dionic. Na primjer, 2-aminobutandioična kiselina.
Za sve predstavnike ove klase karakterističan je strukturni izomerizam, zbog promjena u strukturi ugljičnog lanca, kao i lokacije karboksilnih i amino grupa. Pored glicina (najjednostavniji predstavnik ove klase organskih tvari koje sadrže kisik)? preostala jedinjenja 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 organizma, na primjer, nakon složenih hirurških operacija. Glutaminska kiselina pomaže u borbi protiv nervnih bolesti, a histidin se koristi za liječenje čira na želucu. U sintezi sintetičkih vlakana (kapron, enant), aminokaproična i aminoenantična kiselina djeluju kao sirovine.
Zaključak
Aminokiseline su organska jedinjenja koja u svomimaju dvije funkcionalne grupe. Upravo strukturne karakteristike objašnjavaju dualnost njihovih hemijskih svojstava, kao i specifičnosti njihove upotrebe. Na osnovu rezultata istraživačkih eksperimenata, bilo je moguće utvrditi da biomasa živih organizama koji žive na našoj planeti 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.
U zavisnosti od fizioloških karakteristika, postoji podela svih aminokiselina na esencijalne supstance, čija se sinteza ne vrši u ljudskom organizmu i sisavcima. Kako biste izbjegli poremećaje u metaboličkim procesima, važno je jesti hranu koja sadrži ove aminokiseline.
Upravo ova jedinjenja su svojevrsne "cigle" koje se koriste za izgradnju biopolimernih proteina. Ovisno o tome koji aminokiselinski ostaci, kojim redoslijedom će se poredati u strukturi proteina, dobijeni protein ima određena fizička i hemijska svojstva i primjenu. Zahvaljujući kvalitativnim reakcijama na funkcionalne grupe, biohemičari određuju sastav proteinskih molekula, tražeći nove načine za sintetizaciju pojedinačnih biopolimera neophodnih ljudskom tijelu.
