Az aminosavak, amelyek képleteiről a középiskolai kémiatanfolyamon esik szó, fontos anyagok az emberi szervezet számára. Az aminosav-maradékokból álló fehérjék szükségesek az ember teljes működéséhez.
Definíció
Az aminosavak, amelyek képleteit az alábbiakban tárgyaljuk, olyan szerves vegyületek, amelyek molekulái amino- és karboxilcsoportokat tartalmaznak. A karboxilcsoport egy karbonil- és egy hidroxilcsoportból áll.
Az aminosavakat karbonsavak származékainak tekinthetjük, ahol a hidrogénatomot aminocsoport helyettesíti.
A kémiai tulajdonságok jellemzői
Az aminosavak, amelyek általános képlete CnH2nNH2COOH, amfoter kémiai vegyületek.
A két funkciós csoport molekuláiban való jelenléte megmagyarázza annak lehetőségét, hogy ezek a szerves anyagok bázikus és savas tulajdonságokat mutatnak.
Vizes oldataik a pufferoldatok tulajdonságaival rendelkeznek. Az ikerion olyan aminosavmolekula, amelyben az aminocsoport NH3+, a karboxilcsoport pedig -COO-. Egy ilyen típusú molekulának jelentős dipólusmomentuma van, míga teljes díj nulla. Az ilyen molekulákon sok aminosav kristályai épülnek fel.
Ennek az anyagosztálynak a legfontosabb kémiai tulajdonságai között megkülönböztethetők a polikondenzációs folyamatok, amelyek eredményeként poliamidok képződnek, beleértve a fehérjéket, peptideket, nejlont.
Az aminosavak, amelyek általános képlete CnH2nNH2COOH, reagálnak savakkal, bázisokkal, fém-oxidokkal, gyenge savak sóival. Különösen érdekesek az aminosavak és az alkoholok észterezéssel kapcsolatos kölcsönhatásai.
Az izoméria jellemzői
Az aminosavak szerkezeti képleteinek leírásához megjegyezzük, hogy sok biokémiai átalakulásban részt vevő aminosav tartalmaz aminocsoportot a karboxilcsoport a-helyzetében. Az ilyen szénatom egy királis centrum, és az aminosavak optikai izomereknek minősülnek.
Az aminosavak szerkezeti képlete képet ad az adott anyagot alkotó fő funkciós csoportok elhelyezkedéséről az aktív szénatomhoz viszonyítva.
A fehérjemolekulák részét képező természetes aminosavak az L-sorozat képviselői.
Az aminosavak optikai izomerjeit spontán lassú, nem enzimatikus racemizálódás jellemzi.
Az a-vegyületek jellemzői
Az ilyen típusú anyagok bármely képlete feltételezi az aminocsoport helyét a második szénatomon. 20 aminosav, amelyek képleteit még egy iskolai biológia tanfolyamon is figyelembe veszikebbe a fajba tartoznak. Ilyen például az alanin, aszparagin, szerin, leucin, tirozin, fenilalanin, valin. Ezek a vegyületek alkotják az emberi genetikai kódot. A szabványos csatlakozásokon kívül? nem szabványos aminosavakat, amelyek ezek származékai, a fehérjemolekulákban is találtak.
Osztályozás szintézis alapján
Hogyan választhatók szét az esszenciális aminosavak? Az ebbe az osztályba tartozó képletek fiziológiai alapjuk szerint félig pótolhatóak, amelyek az emberi szervezetben szintetizálhatók. A bármely élő szervezetben szintetizált közönséges vegyületeket is izolálják.
Funkcionális csoportok csoportja
Az aminosav képlete eltér a gyök (oldalcsoport) szerkezetében. Van egy felosztás a nem poláris molekulákra, amelyek hidrofób nem poláris gyököt tartalmaznak, valamint töltött poláris csoportokra. Az aromás aminosavakat a biokémia külön csoportjának tekinti: hisztidin, triptofán, tirozin. A funkcionális csoportoktól függően több csoportot is megkülönböztetünk. Az alifás vegyületeket a következőkkel jelöljük:
- monoamino-monokarbonsav vegyületek, amelyek glicinnek, valinnak, alaninnak, leucinnak tekinthetők;
- oximonokaminokarbonsavak: treonin, szerin;
- monoaminokarbonsav: glutaminsav, aszparaginsav;
- kéntartalmú vegyületek: metionin, cisztein;
- diamino-monokarbonsavak: lizin, hisztidin, arginin;
- heterociklusos: prolin, hisztidin,triptofán/
Bármilyen aminosav-képlet felírható általánosan, csak a gyökcsoportok különböznek.
Minőségi meghatározás
A kis mennyiségű aminosav kimutatása érdekében ninhidrin reakciót hajtanak végre. Az aminosavak feleslegben lévő ninhidrinnel történő hevítése során lila terméket kapunk, ha a savnak szabad a-aminocsoportja van, és sárga termék a védett csoportra jellemző. Ez a módszer nagy érzékenységgel rendelkezik, és aminosavak kolorimetriás kimutatására használják. Ennek alapján hozták létre a megosztásos kromatográfia papíron módszerét, amelyet Martin vezetett be 1944-ben.
Ugyanezt a kémiai reakciót alkalmazzák egy automatikus aminosavelemzőben is. A Moore, Shpakman, Stein által megalkotott eszköz egy aminosavkeverék ioncserélő gyantával töltött oszlopokban történő szétválasztásán alapul. Az oszlopról az eluens áram a keverőbe jut, ide megy a ninhidrin is.
Az aminosavak mennyiségi tartalmát a kapott szín intenzitása alapján ítéljük meg. A mért értékeket fotoelektromos koloriméter rögzíti, és rögzítő rögzíti.
Hasonló technológiát használnak jelenleg a klinikai gyakorlatban vér-, liquor- és vizeletvizsgálatokhoz. Lehetővé teszi, hogy teljes képet adjon a biológiai folyadékokban lévő aminosavak minőségi összetételéről, azonosítsa a nem szabványos nitrogéntartalmú anyagokat bennük.
A nómenklatúra jellemzői
Hogyan nevezzünk helyesenaminosavak? Ezen vegyületek képlete és nevei a nemzetközi IUPAC nómenklatúra szerint vannak megadva. Az aminocsoport helyzetét a megfelelő karbonsavhoz adjuk, a karboxilcsoportnál lévő szénhidrogéntől kezdve.
Például 2-amino-etánsav. A nemzetközi nómenklatúrán kívül a biokémiában is vannak triviális elnevezések. Így az aminoecetsav a modern gyógyászatban használt glicin.
Ha a molekulában két karboxilcsoport van, akkor a névhez a -dionos utótag kerül. Például 2-amino-butándisav.
Ennek az osztálynak az összes képviselőjére jellemző a szerkezeti izoméria, ami a szénlánc szerkezetének, valamint a karboxil- és aminocsoportok elhelyezkedésének megváltozása miatt következik be. A glicin (az oxigéntartalmú szerves anyagok ezen osztályának legegyszerűbb képviselője) mellett? a többi vegyületek tükör antipódokkal (optikai izomerekkel) rendelkeznek.
Alkalmazás
Az aminosavak gyakoriak a természetben, ezek képezik az alapját az állati és növényi fehérjék felépítésének. Ezeket a vegyületeket a gyógyászatban alkalmazzák a szervezet súlyos kimerültsége esetén, például összetett sebészeti beavatkozások után. A glutaminsav segít az idegbetegségek leküzdésében, a hisztidint pedig gyomorfekély kezelésére használják. A szintetikus szálak (kapron, enant) szintézisében az aminokapronsav és az aminoenantsavak nyersanyagként működnek.
Következtetés
Az aminosavak olyan szerves vegyületek, amelyek bennükkét funkciós csoportja van. A szerkezeti jellemzők magyarázzák kémiai tulajdonságaik kettősségét, valamint felhasználásuk sajátosságait. A kutatási kísérletek eredményei alapján sikerült megállapítani, hogy a bolygónkon élő élőlények biomasszája összesen 1,8 1012-2,4 1012 tonna szárazanyagot tesz ki. Az aminosavak a fehérjemolekulák bioszintézisének kezdeti monomerei, amelyek nélkül az emberek és az állatok léte lehetetlen.
A fiziológiai jellemzőktől függően minden aminosav esszenciális anyagokra oszlik, amelyek szintézise az emberi szervezetben és az emlősökben nem megy végbe. Az anyagcsere-folyamatok zavarainak elkerülése érdekében fontos, hogy olyan ételeket együnk, amelyek ezeket az aminosavakat tartalmazzák.
Ezek a vegyületek egyfajta „téglák”, amelyeket biopolimer fehérjék építésére használnak. Attól függően, hogy mely aminosavak, milyen sorrendben fognak felsorakozni a fehérje szerkezetében, a keletkező fehérje bizonyos fizikai és kémiai tulajdonságokkal és felhasználási területekkel rendelkezik. A funkcionális csoportokra adott kvalitatív reakcióknak köszönhetően a biokémikusok meghatározzák a fehérjemolekulák összetételét, új módokat keresve az emberi szervezet számára szükséges egyedi biopolimerek szintetizálására.
