Aminohapot, joiden kaavoja käsitellään lukion kemian kurssilla, ovat tärkeitä aineita ihmiskeholle. Aminohappotähteistä koostuvat proteiinit ovat välttämättömiä ihmisen täydelliselle toiminnalle.
Määritelmä
Aminohapot, joiden kaavoja käsitellään jäljempänä, ovat orgaanisia yhdisteitä, joiden molekyylit sisältävät amino- ja karboksyyliryhmiä. Karboksyyli koostuu karbonyyli- ja hydroksyyliryhmästä.
Aminohappoja voidaan pitää karboksyylihappojen johdannaisina, joissa vetyatomi on korvattu aminoryhmällä.
Kemiallisten ominaisuuksien ominaisuudet
Aminohapot, joiden yleinen kaava voidaan esittää muodossa CnH2nNH2COOH, ovat amfoteerisia kemiallisia yhdisteitä.
Kahden funktionaalisen ryhmän läsnäolo niiden molekyyleissä selittää sen mahdollisuuden, että näillä orgaanisilla aineilla on emäksisiä ja happamia ominaisuuksia.
Niiden vesiliuoksilla on puskuriliuosten ominaisuuksia. Kahaisioni on aminohappomolekyyli, jossa aminoryhmä on NH3+ ja karboksyyli on -COO-. Tämän tyyppisellä molekyylillä on merkittävä dipolimomenttikokonaismaksu on nolla. Tällaisille molekyyleille rakennetaan monien aminohappojen kiteitä.
Tämän aineluokan tärkeimmistä kemiallisista ominaisuuksista voidaan erottaa polykondensaatioprosessit, joiden seurauksena muodostuu polyamideja, mukaan lukien proteiineja, peptidejä, nailonia.
Aminohapot, joiden yleinen kaava on CnH2nNH2COOH, reagoivat happojen, emästen, metallioksidien, heikkojen happojen suolojen kanssa. Erityisen kiinnostavia ovat aminohappojen vuorovaikutukset alkoholien kanssa, jotka liittyvät esteröintiin.
Isomerian piirteet
Aminohappojen rakennekaavojen kirjoittamiseksi toteamme, että monet biokemiallisiin muutoksiin osallistuvat aminohapot sisältävät aminoryhmän a-asemassa karboksyyliryhmästä. Tällainen hiiliatomi on kiraalinen keskus, ja aminohappoja pidetään optisina isomeereinä.
Aminohappojen rakennekaava antaa käsityksen tietyn aineen muodostavien pääfunktionaalisten ryhmien sijainnista suhteessa aktiiviseen hiiliatomiin.
Proteiinimolekyyleihin kuuluvat luonnolliset aminohapot ovat L-sarjan edustajia.
Aminohappojen optisille isomeereille on ominaista spontaani hidas ei-entsymaattinen rasemisoituminen.
a-yhdisteiden ominaisuudet
Mikä tahansa tämän tyyppisten aineiden kaava olettaa aminoryhmän sijainnin toisessa hiiliatomissa. 20 aminohappoa, joiden kaavat otetaan huomioon jopa koulubiologian kurssilla, ovat myöskuuluvat tähän lajiin. Näitä ovat esimerkiksi alaniini, asparagiini, seriini, leusiini, tyrosiini, fenyylialaniini, valiini. Nämä yhdisteet muodostavat ihmisen geneettisen koodin. Vakioliitäntöjen lisäksi? ei-standardeja aminohappoja, jotka ovat niiden johdannaisia, löydettiin myös proteiinimolekyyleistä.
Synteesin luokittelu
Miten välttämättömät aminohapot voidaan erottaa? Tämän luokan kaavat on jaettu fysiologisen perustan mukaan puoliksi korvattaviin, jotka voidaan syntetisoida ihmiskehossa. Myös missä tahansa elävässä organismissa syntetisoidut tavalliset yhdisteet eristetään.
Radikaali- ja funktionaalisten ryhmien osasto
Aminohappokaava eroaa radikaalin (sivuryhmän) rakenteesta. On olemassa jako ei-polaarisiin molekyyleihin, jotka sisältävät hydrofobisen ei-polaarisen radikaalin, sekä varautuneisiin polaarisiin ryhmiin. Aromaattisia aminohappoja pidetään biokemiassa erillisenä ryhmänä: histidiini, tryptofaani, tyrosiini. Funktionaalisista ryhmistä riippuen erotetaan useita ryhmiä. Alifaattisia yhdisteitä edustaa:
- monoaminomonokarboksyyliyhdisteet, joita voidaan pitää glysiininä, valiinina, alaniinina, leusiinina;
- oksimonokaminokarboksyyliaineet: treoniini, seriini;
- monoaminokarboksyylihappo: glutamiini, asparagiinihappo;
- rikkiä sisältävät yhdisteet: metioniini, kysteiini;
- diaminomonokarboksyyliaineet: lysiini, histidiini, arginiini;
- heterosyklinen: proliini, histidiini,tryptofaani/
Mikä tahansa aminohappokaava voidaan kirjoittaa yleisesti, vain radikaaliryhmät eroavat toisistaan.
Laadullinen määritelmä
Pienten aminohappomäärien havaitsemiseksi suoritetaan ninhydriinireaktio. Kuumennettaessa aminohappoja ylimäärällä ninhydriiniä saadaan violetti tuote, jos hapossa on vapaa a-aminoryhmä, ja suojatulle ryhmälle on tyypillistä keltainen tuote. Tällä menetelmällä on korkea herkkyys ja sitä käytetään aminohappojen kolorimetriseen havaitsemiseen. Sen pohj alta luotiin jakokromatografia paperilla, jonka Martin esitteli vuonna 1944.
Samaa kemiallista reaktiota käytetään automaattisessa aminohappoanalysaattorissa. Mooren, Shpakmanin, Steinin luoma laite perustuu aminohapposeoksen erottamiseen kolonneissa, jotka on täytetty ioninvaihtohartseilla. Kolonnista eluenttivirta tulee sekoittimeen, myös ninhydriini menee tähän.
Aminohappojen kvantitatiivinen pitoisuus arvioidaan saadun värin voimakkuuden perusteella. Lukemat tallennetaan valosähköisellä kolorimetrillä ja tallennetaan tallentimella.
Samanlaista tekniikkaa käytetään tällä hetkellä kliinisessä käytännössä veri-, selkäydinneste- ja virtsakokeissa. Sen avulla voit antaa täydellisen kuvan biologisten nesteiden sisältämien aminohappojen laadullisesta koostumuksesta ja tunnistaa niistä epätyypilliset typpeä sisältävät aineet.
Nimikkeistön piirteet
Kuinka nimetä oikeinaminohappoja? Näiden yhdisteiden kaavat ja nimet on annettu kansainvälisen IUPAC-nimikkeistön mukaisesti. Aminoryhmän asema lisätään vastaavaan karboksyylihappoon alkaen hiilivedystä karboksyyliryhmässä.
Esimerkiksi 2-aminoetaanihappo. Kansainvälisen nimikkeistön lisäksi biokemiassa käytetään triviaaleja nimiä. Siten aminoetikkahappo on nykyaikaisessa lääketieteessä käytetty glysiini.
Jos molekyylissä on kaksi karboksyyliryhmää, nimeen lisätään jälkiliite -dionic. Esimerkiksi 2-aminobutaanidihappo.
Kaikille tämän luokan edustajille on ominaista rakenteellinen isomeria, joka johtuu hiiliketjun rakenteen muutoksista sekä karboksyyli- ja aminoryhmien sijainnista. Glysiinin (tämän happea sisältävien orgaanisten aineiden luokan yksinkertaisin edustaja) lisäksi? muissa yhdisteissä on peiliantipodeja (optisia isomeerejä).
Hakemus
Aminohapot ovat yleisiä luonnossa, ne ovat perusta eläin- ja kasviproteiinien rakentamiselle. Näitä yhdisteitä käytetään lääketieteessä kehon vakavan uupumuksen yhteydessä, esimerkiksi monimutkaisten kirurgisten toimenpiteiden jälkeen. Glutamiinihappo auttaa torjumaan hermostosairauksia, ja histidiiniä käytetään mahahaavojen hoitoon. Synteettisten kuitujen (kaproni, enantti) synteesissä raaka-aineina toimivat aminokaproni- ja aminoenanttihapot.
Johtopäätös
Aminohapot ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka niidenon kaksi funktionaalista ryhmää. Juuri rakenteelliset ominaisuudet selittävät niiden kemiallisten ominaisuuksien kaksinaisuuden sekä niiden käytön erityispiirteet. Tutkimuskokeiden tulosten perusteella voitiin todeta, että planeetallamme elävien elävien organismien biomassa on yhteensä 1,8 1012-2,4 1012 tonnia kuiva-ainetta. Aminohapot ovat proteiinimolekyylien biosynteesin alkumonomeereja, joita ilman ihmisten ja eläinten olemassaolo on mahdotonta.
Fysiologisista ominaisuuksista riippuen kaikki aminohapot on jaettu välttämättömiin aineisiin, joiden synteesi ei tapahdu ihmiskehossa ja nisäkkäissä. Aineenvaihduntahäiriöiden välttämiseksi on tärkeää syödä näitä aminohappoja sisältäviä ruokia.
Nämä yhdisteet ovat eräänlaisia "tiiliä", joita käytetään biopolymeeriproteiinien rakentamiseen. Riippuen siitä, mitkä aminohappotähteet, missä järjestyksessä ne asettuvat proteiinirakenteeseen, tuloksena olevalla proteiinilla on tiettyjä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia ja sovelluksia. Funktionaalisiin ryhmiin kohdistuvien kvalitatiivisten reaktioiden ansiosta biokemistit määrittävät proteiinimolekyylien koostumuksen ja etsivät uusia tapoja syntetisoida yksittäisiä ihmiskeholle välttämättömiä biopolymeerejä.
