Аминокислоты. (Лекция 15)

П Л А Н
15.1 Аминокислоты, входящие в состав белков. Классификация. Стереоизомерия
15.2. Биосинтетические пути образования α-аминокислот
15.3. Химические свойства

15.1 Аминокислоты, входящие в состав белков. Классификация. Стереоизомерия
Аминокислоты - это производные карбоновых кислот, содержащие одновременно карбоксильную и аминогруппы

Общая формула аминокислот, входящих в состав белков
Н2N – СН – СООН │
R

Аминокислоты, входящие в состав белков проявляют особые свойства
Все относятся к α-аминокислотам
Являются L-стереоизомерами
Относятся к амфотерным соеди-нениям

КЛАССИФИКАЦИЯ АМИНОКИСЛОТ по структуре углеродной цепи
Аминокислоты
Ациклические (нециклические) Циклические Ароматические Гетероциклические

Классификация по кислотно-основным группам, наличию других функциональных групп и радикалов Моноаминокарбоновые (нейтральные) аминокислоты:
Аминоуксусная кислота, 2-аминоэтановаякислота, глицин (ГЛИ)
Сладкая на вкус, широко распространена в растительном мире, входит в состав альбумина, используется как успокаивающее средство при нервных расстройствах

α-аминопропионовая кислота, 2-аминопропановая кислота, аланин ( АЛА)
Источник энергии для головного мозга и ЦНС, укрепляет иммунную систему, участвует в метаболизме сахаров

α-амино-β-гидроксипропионовая кислота, 2-амино-3-гидроксипропановая кислота, серин ( СЕР)
Входит в состав белков растительного и животного происхождения, очень много в казеине молока, относится гидроксиаминокислотам

α-амино-β-тиопропионовая кислота,
2- амино-3-меркаптопропановая кислота,
цистеин (ЦИС)
Участвует в обмене серы в организме, обладает радиопротекторным действием, нарушение обмена цистеина приводит к изменению хрусталика глаза и катаракте
٭٭

Дисульфид-2-амино-3-пропановой кислоты, цистин (ЦИ-S-S-ЦИ)
Цистин -единственная диамино-дикарбоновая аминокислота

α-амино-γ-метилтиомасляная кислота,
2-амино-4-метилтиобутановая кислота,
метионин (МЕТ)
Метионин имеет метильную группу, благодаря которой способствует предупреждению ожирения печени, участвует в синтезе гормонов, ферментов, за счет подвижной метильной группы способен удалять токсические вещества. Метионин используется в качестве лекарственного препарата для лечения и предупреждения заболеваний печени

Метионин, цистеин и цистин относят к серусодержащим аминокислотам, их особенно много в белках, которые входят в состав роговых образований: волосы, шерсть, рога, копыта, ногти

α-аминоизовалериановая кислота,
2-амино-3-метилбутановая кислота,
валин (ВАЛ)
Один из главных компонентов роста тканей, применяется как антидепресант

α-амино-β-оксимасляная кислота,
2- амино-3-гидроксибутановая кислота,
треонин (ТРЕ)
Обладает липотрофными свойствами, необходим для синтеза иммуглобулинов и антител, важный компонент коллагена, эластина и протеина эмали

α-аминоизокапроновая кислота,
2-амино-4-метилпентановая кислота,
лейцин (ЛЕЙ) Лейцин в большом количестве содержится в гемоглобине, казеине, яичном альбумине, понижает содержание сахара в крови, способствует заживлению ран, отсутствует у алкоголиков и наркоманов

α-амино-β-метилвалериановая кислота,
2- амино-3-метилпентановая кислота,
изолейцин (ИЛЕ)

Моноаминодикарбоновые (кислые) аминокислоты:
α-аминоянтарная кислота,
2-аминобутадиовая кислота,
аспарагиновая кислота (АСП)
Принимает участие в реакциях переаминирования, в работе иммунной системы и синтезе нуклеиновых кислот

Моноаминодикарбоновые (кислые) аминокислоты:
α-аминоглутаровая кислота,
2-аминопентандиовая кислота,
глутаминовая кислота (ГЛУ)
Источник аминогруппы в метаболических процессах

Амид аспарагиновой кислоты (АСН)

Глутамина в организме больше чем других аминокислот, он необходим для синтеза гликогена и энергообмена в клетках мышц, улучшает краткосрочную и долгосрочную память
Амид глутаминовой кислоты (ГЛН)

Диаминомонокарбоновые (основные) аминокислоты:
α,ε-диаминокапроновая кислота,
2,6-диаминогексановая кислота,
лизин (ЛИЗ)
Обеспечивает усвоение кальция, участвует в образовании коллагена, выработке антител, гормонов, ферментов

Диаминомонокарбоновые (основные) аминокислоты:
α-амино-Δ-гуанидилвалериановая кислота,
2-амино-5-гуанидилпентановая кислота,
аргинин (АРГ)
Вызывает замедление развития опухолей, укрепляет иммунную систему, способствует приросту мышечной массы

α-амино-β-фенилпропионовая кислота,
2- амино-3-фенилпропановая кислота,
фенилаланин (ФЕН)
Необходим для синтеза тирозина и гормонов, регулирует работу щитовидной железы, способствует регуляции природного цвета кожи, путем образования пигмента меланина
Ароматические аминокислоты
*

α-амино-β-(n-оксифенил)-пропионовая кислота,
2- амино-3-(4-гидроксифенил)-пропановая кислота,
тирозин (ТИР)
Необходим для нормальной работы надпочечников, щитовидной железы и гипофиза, обладает мощным стимулирующим действием
Ароматические аминокислоты
*

Гетероциклические аминокислоты:
α-амино-β-имидазолилпропионовая кислота,
2- амино-3-имидазолилпропановая кислота,
гистидин (ГИС)
Играет важную роль в метаболизме белков, в синтезе гемоглобина, является одним из важнейших регуляторов свертывания крови
*

Гетероциклические аминокислоты:
α-амино-β-индолилпропионовая кислота,
2- амино-3-индолилпропановая кислота,
триптофан (ТРИ)
Естественный релаксант, помогает бороться с состоянием беспокойства и бессоницы
*

Иминокислоты:
Пирролидин-2-карбоновая кислота,
пролин (ПРО)

Иминокислоты:
4-гидроксипирролидин-2-карбоновая кислота,
оксипролин (НО-ПРО)

Неполярные (гидрофобные) Полярные(гидрофильные)
Классификация аминокислот в зависимости от радикала

тирозин серин
ПОЛЯРНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ
ИОНОГЕННЫЕ НЕИОНОГЕННЫЕ
СПОСОБНЫЕ К ДИССОЦИАЦИИ НЕ СПОСОБНЫЕ
В УСЛОВИЯХ ОРГАНИЗМА

Полярные аминокислоты с ионогенными группами в условиях организма могут находиться в виде анионов и катионов
В виде анионов В виде катионов
Асп Лиз
Глу Арг
Тир Гис
Цис

Полярные ионогенные радикалы располагаются как на поверхности, так и внутри белковых молекул. Они участвуют в образовании водородных связей с другими полярными группами

Все α-аминокислоты, за исключением глицина, имеют асимметрический атом углерода и существуют в виде энантиомеров, относящихся к D- и L-рядам. В белках животных организмов представлены L-аминокислоты, в белках микроорганизмов встречаются и аминокислоты D-ряда. D-аминокислоты животным организмом не усваиваются

L-аланин L-треонин L-изолейцин
СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ α-АМИНОКИСЛОТ

Три аминокислоты имеют два центра хиральности треонин изолейцин, 4-гидроксипролин

15.2. БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПУТИ ОБРАЗОВАНИЯ АМИНОКИСЛОТ
Биосинтез α-аминокислот осуществляется из α-кетокислот -
продуктов метаболизма углеводов. Возможны два пути превращения кетокислот в аминокислоты

1)
1) Восстановительное аминирование с участием кофермента НАД-Н
α-кетоглутаровая кислота
глутаминовая кислота

2) Трансаминирование (переаминирование)
источником группы NH2 для кетокислот является другая аминокислота
пиридоксальфосфат
Щавелевоуксусная кислота
Аспарагиновая кислота

Н3+N – СН – СОО-
‌
R
15.3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Аминокислоты- амфотерные соединения, в растворах существуют в виде биполярных ионов

Аминокислотам присущи все свойства как карбоновых кислот, так и аминов
Реакции карбоксильной группы - образование функциональных производных кислот (сложных эфиров, амидов, солей, галогенангидридов).
Реакции аминогруппы - образование солей с сильными кислотами, образование N-ацилированных производных

Для аминокислот характерен целый ряд специфических реакций, обусловленных наличием в их структуре COOH- и NH2- групп у одного и того же атома углерода

1) HOOC-CH2- CH2-CH-COOH → HOOC-CH2- CH2-CH2- NH2
ГЛУ │ - CO2 γ-аминомасляная кислота
NH2 природный транквилизатор
t0C, Ва(ОН)2
HOOC-CH2- CH2-CH-COOH → HOOC-CH2- CH2-CH2- NH2
│ - ВаCO3
NH2
1)Декарбоксилирование in vivo приводит к образованию биогенных аминов

В результате реакции декарбоксилирования образуются биогенные амины (триптамин, гистамин, коламин, дофамин, серотонин)

2)Дезаминирование (удаление NH2-группы ) а)прямое дезаминирование in vivo
Фумаровая кислота
Аспарагиновая кислота

б) Окислительное дезаминирование in vivo протекает при участии кофермента НАД+

Дезаминирование in vitro
Метод Ван-Слайка, применяется для количественного определения аминокислот

ФЕН ТИР
3) гидроксилирование аминокислот, не имеет аналогии в химии in vitro
Отсутствие или недостаток в организме фермента катализирующего эту реакцию приводит к тяжелому заболеванию - фенилкетонурия