Амин қышқылдар

Ақуыздар жасушаның химиялық қызметінің материалдық негізін кұрайды. Ақыздардын қызметі табиғатта жан-жақты. Ақуыздар атауы-на отандықәдебиеттерде қабылданғандай тёрмин «протеиндер» (греч. ргоіеіоз — бірінші) сәйкес келеді. Қазіргі уақытта ақуыздар қызметі және қатынастыратын анықтау, организмнің маңызды процестеріне олардын қатысу механизмдерін және көһтеген аурулар патогенезінін молекулалық негізін түсінүде көптеген табыстарға жетілген.

Молекулалык массасына байланысты пептидтер мен акуыздарға ажыратады. Ақуыздарға карағанда пептидтердін молекулалық мас-сасы ретгеуші төмен. Пептидтер үшін негізіне реттеуші кызметтер тән (гормондар, ферменттер белсенділігі тежеушілер және бслсендірушілер мембрана аркылы иондар тасымалдаушы, антибио-тиктер. токсиндер және т.б.)

Жіктелуі

Пептидтер мен ақуыздар а-амин қышқылдары қалдықтарынан құрылған. Табиғатта амин қышқылдарының 100 астам түрі кездеседі, бірақолардың кейбір организмнің белгілі бір түрілерінде ғана табылған, ал 20 астам маңызды а-амин қышқылдар ақуыздар құрамында үнемі кездеседі

а-Амин қышқылдары деп — молекула құрамында әрі карбоксил және әрі амин тобы болатын гетерофункционалды қосылыстар.

а-Амин кышкылдарының тривиалды атаулары олардың шығуі тегіне байланысты. Серин фибрионды жібек құрамына кіреді (лат. зегіеш — жібектәрізді); тирозин алғаш рет ірімшіктен алынған [греч. іуго$ — ірімшік(сыр)]; глутамин — желімді, астық балуызынан (нем. Оіиіеп — желім); аспарагин қышқылы — қоян шоп бұтақтары (лат. азраг(щиз — спаржа).

Көптеген а-амин қышқылдары организмде синтезделеді. Ақуыз синтезі үшін кажет кейбір амин қышқылдары организмде түзілмейді, сондыктан олар сырттан түсулері қажет. Мұндай амин қышқылдары алмаспайтын амин қышқылдары деп аталады (12.1-сызбаны караныз).

Алмаспайтын а-амин қышқылдарына төмендегі амин қышқылдары жатады:

валин изолейцин метионин триптофан

лейцин лизин треонин фенилаланин

а-Амин қышкылдары, оларды топқа бөлуге негізделген белгілеріне сәйкес, бірнеше жолмен жіктеледі. V

Жіктелу белгілерінін біріне радикалдың Я химиялық табиғаты жатады. Осы белгілеріне сәйкес амин Ллшкылдарын алифатты, аро-матты және гетероциклді деп бөледі

Алифатты радикалда «косымша» функиионаллы топтар баіуы мүмкін:

• гидроксил тобы — серин, треонин;

• карбоксил тобы — аспарагин және глутамин кышкыллары;

• тиол тобы — цистеин;

• амид тобы — аспарагин, глутамин.

Ароматты а-амин қышқылдары. Бүл топкафенил-аланин және гиро-зин жатады, олардың құрылысы а>аминкышкылы жа.іпы фрагменті -СН2— метилен тобы аркылы байланыскан бензол сакинасынан түрады.

Гетероциклді а-амин қышқылдары. Бұл топка жататын гиети-дин мен триптофан, құрамында гетероциклдер — сәйкес имилазол мен индол болады. Гетероциклді амин қышқылдардың құрылысы жалпы принциптері ароматты амин қышқылдарды сияқты.Гетероциклді және ароматты а-амин қышкылдардын аланинін Р-орынбасушы туындылары ретінде карауға болады.

Гетероциклділерге сондай-ақ, амин қышқылы пролиндіжатқызуға болады, оның құрамындағы екіншілік амин тобы пирролидинді цикл құрамына кіреді.

а-Амин қышқылдары химиясында ақуыз құрылымын іқа-лыптастыратын және олардың биологиялық қызмет атқаруында маңызды орын алатын «бүйірлік» радикалдардың К қасиеттері мен құрылысына аса көп көңіл бөлінеді. Олардың ішінде, «бүйірлік» радикалдардың полюстігі, радикалда функционалдық топтардың болуы және осы функционалдық топтардың иондануға бейімділігі сияқты қасиеттердің маңызы зор.

Бүйірлік радикалға сәйкес амин қышқылдарын радикалдары полюссіз амин (гидрофобты) қышқылдары және радикалдары полюсті амин қышқылдары (гидрофильді) деп бөледі.

Бірінші топқа бүйірлік радикалдары алифатты амин қышқылдары жатады — аланин, валин, лейцин, изолейцин, метионин және аромат-ты бүйірлік радикалдары бар — фенилаланин, триптофан.

Екінші топқа радикалында иондануға бейім (ионогенді) немесе организм жағдайында ионды күйге ауыса алмайтын (ионогенді емес) полюсті функционалды топтары бар амин қышқылдары жатады. Мысалы, тирозинде гидроксйлдгтоп ионогенді (фенолға тән қасиетке ие), серинде ионогенді емес (спиріті табиғатка ие).

Радикалдарында ионогенді топтарщбар полярлы амин қышқылдары белгілі бір жағдайларда ионды (аништды немесе катионды) күйде болуы мүмкін.

Қышқылдык-непздік қасиеттері

Амнн кышкылдарынын амфотерлігі, одардын молекуласындағы кышкылдык (СООН) және негіадік (NH-,) функционалды топтарға негшелген. Амин кышкыллары сілтілермен де, кышкылдармен де туздар түзеяі.

Тепе-теңдіктің орнауы ортаның рН-на тәуелді. Күшті қышқылды (pH 1—2) ортада бардық амин кышкылдары катионды және түрде күшті сілтілік (pH >11) ортада барлык амин кышқылдары анионды түрде болады.

Амин кышқылдарының біркатар ерекше касиеттері иондық қүрылысына негізделген: жоғары балқу температурасы (200 ‘С жоғары), суда ерігіштігі және полюссіз органикалық еріткіштерде ерімейтіндігі. Көптеген амин қышқылдарынын суда жаксы еру қабілеттілігі олардың биологиялық қызметтерін қамтамасыз ету үшін манызды факторы болып саналады, амин қышқылдарынын сіңірілуі және олардың организмде тасымалдануы осы касиетпен тікелей бай-ланысты.

Толық протонданған амин қышқылы (катионды форма) Бренстед теориясы тұрғысынан екі қышқыл тобы бар екі негізді кышкы.і болып саналады: диссоциацияланбаған карбоксил тобы және протонданған амин тобы, сәйкес рКа] және рКа2 мәндері бар.

Протон бере отырып, мүндай екі негізді қышқылдар, әлсіз бір негізді қышқылға айналады — бір NH3+ қышкылдық тобы бар диполярлы ион. Диполярлы ионның протонды бөліп шығаруы Бренстедтің негізі болып саналатын амин қышқылының анионды түрі — карбоксилат-ионын түзүге алып келеді.

Амин қышқылдарының карбоксил тобының қышқылдыккасиетін сипаттайтын, рКаХ мәні әдетте 1 ден 3 ке дейінгі аралықта, ал аммо-ний тобының қышқылдығын сипаттайтын рКа2 мәні 9 дан 10 дейін аралыкта жатады

Амфотерлық ( грек. amphoteros - екеуі де) – жағдайға байланысты кейбір заттардың негіздік те, қышқылдық та қасиеттерін танытуы. Мысалы, су диссоциациаланғанда Н+ және ОН− (Н2О = Н+ + ОН−) иондарын түзеді.Амфотерлық гидроксидтер: Al(OH)3, Cr(OH)3, Zn(OH)2 және т.б. Ерітіндіде олар жағдайға байланысты H+ немесе ОН- түзеді. Мысалы:

Сr(ОН)3 = Сr3+ + ЗОН−( негіздік қасиет) Сr(ОН)3 = H+ + CrO2− + Н2О( қышқылдық қасиет).

Амфигендер – амфотерлық қосылыс түзетін элементтер.

Белоктар амин қышқылдарынан құралғандықтан, олар амфотерлік қасиетке ие. Белоктардың бұл қасиеті организмнің гомеостазын сақтауда маңызы зор.

Белоктардың амфотерлік қасиеті олардың молекуласындағы диссоциациялануға қабілетті бос функционалдық топтарға: полипептидтік тізбектің шетіндегі карбоксил және амин топтары, қышқыл амин қышқылдарының (асп, глу) карбоксил тобы, негіздік амин қышқылдарының (лиз) амин тобы; аргининнің гуанидин тобы, гистидиннің имидазол сақинасы жатады.

a-Амин ңышңылдарының аналитикалык маңызды реакциялары

a-Амин кышқылдары гетерофункционалды қосылыстар сиикты карбоксил тобы және амин топтары үшін де тән реакцияларға түседі, Амин қышқылдарының кейбір химиялық касиеттері радикалдағы функционалды топтарға негізделген. Бұл бөлімде амин кышкылдарын нактылау және сараптау үшін практикалык мәні зор реакциялар қарастырылады.

Этерификация. Амин қышқылдары спирттермен катализатор катысында әрекеттесіп (мысалы, газтәрізді хлорсутек) шығымы жоғары гидрохлорид түрінде күрделі эфир алынады. Бос эфирлерді бөліп алу үшін реакциялык қоспа газтәрізді аммиакпен өнделеді,

Амин қышқылдарының күрделі эфирлерінің бастапкы қышқылдардан ерекшелігі, олардың диполярлы құрылысы жоқ, органикалық еріткіштерде ериді және ұшкыш келеді. Сонымен, гли-цин — балқу температурасы жоғары (292 °С) кристалды зат, ал оның метил эфирі I қайнау температурасы 130 °С сұйыктык. Амин қышқылдары эфирлерінің анализін газды-сұйыктык хроматография әдісімен жүргізеді.

Биологиялық маңызды химиялың реакциялар

Организмде түрлі ферменттердің әсерінен амин кышкылдарының рқатар маңызды химиялық өзгерістері іжүзёге асады. Мүндай іналымдарға: трансаминдену, декарбоксилд|ну, айрылу, альдольді дырау, тотығып дезаминдену, тиолды топтардың тотығуы жатады.

Трансаминдену — а-оксоқышқылдардан а-амин жышқылдарының иосинтезінің негізгі жолы. Амин тобының доноры ретінде жасушада еткілікті мөлшерде немесе артық мөлшерде болатын амин қышкылы ызмет етеді, ал оның акцепторы — а-оксоқышқылдарылНәтижесінде, мин қышқылдары оксо қышқылдарға айналады, ал оксоқышқылдар — адикал қүрылысына сәйкес амин қышқылдарына айналады. Қорыта :елгенде трансаминдену реакциясы амин тобының оксо топқа өзара ілмасатын кайтымды процесс.

Пептидтер мен ақуыздардың біріншілік ңурылымы

Жалпы пептидтер молекуласында 100 дейін (молекулалык масса-сы 10 мынға дейін), ал ақуыздар 100 астам амин кышкылдарынын (молекулалык массасы 10 мыңнан бірнеше миллионға дейін) қалдықтарынан тұрады деп ессптейді.

Өз кезегінде пептидтерді тізбектерінле 10 дейін амин кышкылдарыі қалдығы бар олигопептидтер (төменгі молекулалы пептидтер), және тізбек құрамында 100 дейін амин кышкылдарынын қалдықтары бар полипептидтер деп бөледі. Амин қышқылдарынын қалдықтары саны 100 жакын немесе одан артык макромолекулаларды полипептидтер немесе ақуыздардеп шектей алмайды, бұл терминдер негізінен сино-нимдер ретінде деп қолданылады.

Пептидтік және ақуыздық молекуланы мономерлер ара-сында пептидті (амидті) байланыс түзе отырып жүретін а-амин қышкылдардың поликонденсациялану реакциясының өнімі ретінде қарастыруға болады

Көп түрлі пептидтер және ақуыздар үшін полиамидті тізбектің кұрылымы бірдей болып келеді. Бұл тізбек тармакталмаған және кезектесіп келіп отыратын пептидті (амидті) —CO—NH— топтар мен Фрагменттерден — CH(R)—тұрады.

Полипептидтер мен ақуыздардың екіншілік ңұрылымы

Жоғары молекулалы полипептидтер мен акуыздар үшін біріншілік қурылымымен катар ұйымдау денгейлері жоғары, екіншілік, үшіншілік және төртіншілік кұрылымдар тәні. Екіншілік кұрылым негізгі полипептидті тізбектін кеңістіктегі бағытымен сипатталады.