7.5. Качественная реакция обнаружения аминокислот
Аминокислоты реагируют с веществом нингидрином с образованием соединений характерного синего цвета. Эту реакцию используют для качественного и количественного определения аминокислот при проведении электрофореза или хроматографии.
7. 6 . Химические свойства аминокислот
7 .6. 1 Химические свойства аминокислот in vitro
Химические свойства аминокислот связаны с присутствием двух различных функциональных групп : амино – и карбоксильной.
R – CH – COOH реакции карбоксильной группы
| - образование сложных эфиров
NH2 - амидов
реакции аминогруппы - декарбоксилирование
- ацилирование -солей при действии оснований. металлов
( образование амидов , защита аминогруппы)
- образование солей с кислотами
Присутствие основной и кислотной групп придает аминокислотам амфотерные свойства и возможность взаимодействовать друг с другом , образуя пептиды.
Доказательством амфотерных свойств аминокислот является существование в виде внутренней соли( биполярного иона) и способность образовывать соли при взаимодействии с кислотами и основаниями.
натриевая соль аминокислоты
хлороводородная соль аминокислоты
NB! Следует хорошо запомнить, что изменение рН среды вызывает изменение заряда аминокислоты и заряда белка.
7.6.2. Химические свойства аминокислот in vivo
Декарбоксилирование
Относится к общей реакции всех природных а- аминокислот , в которой участвуют ферменты декарбоксилазы при участии витамина В6 в двух активных формах пиридоксальфосфата и пиридоксаминофосфата . Образуются вещества с выраженной биологической активностью – биогенные амины.
R – CH – COOH фермент декарбоксилаза
| ————> R – CH2 - NH2 + CO2
NH2 В6 биогенный амин
Аминокислота
Синтез важнейших биоактивных соединений связан с декарбоксилированием серина, глутаминовой кислоты, гистидина , 5-окситриптофана, диоксифенилаланина ( в последнем случае образуется вначале дофамин, затем норадреналин и адреналин)
СН2 - СН- СООН ———> НО - СН2 – СН2 - NH2 + СО2
| | аминоэтанол( коламин)
OH NH2
серин
Аминоэтанол является предшественником в синтезе холина и медиатора ацетилхолина.
Аминоэтанол и холин входят в состав фосфолипидов: аминоэтанол – кефалина, холин-
лецитина.
фермент глутаматдекарбоксилаза
НООС- СН2 -СН2 -СН-СООН ———> НООС- СН2 -СН2 -СН2 -NH2 + CO2
| γ -аминомасляная кислота ( ГАМК)
NH2
глутаминоая кислота
4-Аминобутановая кислота( γ -аминомасляная кислота , ГАМК) - медиатор торможения ц.н.с.. применяется как лекарственный препарат( аминалон, гаммалон ). У экспериментальных животных недостаток витамина В6 сопровождается дефицитом образования нейромедиаторов и проявляется возникновением судорог, напоминающих эпилепсию .
Дезаминирование
Различают два вида дезаминирования : неокислительное и окислительное.
Неокислительное дезаминирование
Различают несколько видов неокислительного дезаминирования:
* элиминирование аминогруппы – получается непредельная кислота
* гидролитическое – аминокислота превращается в гидроксикислоту
* восстановительное – образуется насыщенная аминокислота
* трансаминирование( переаминирование). Представляет собой основное направление обмена аминокислот в организме человека.
Трансаминирование( переаминирование)
Эта чрезвычайно важная реакция, которая протекает во всех тканях организма человека, но особенно активно в печени, почке, миокарде, сводится к взаимопревращению двух различных аминокислоты и кетокислоты- образуются новая аминокислота и новая кетокислота. В результате трансаминирования вступают в обмен веществ аминокислоты, поступающие в составе белков, синтезируются заменимые кислоты.
R1 - CH –COOH + R2 – C- COOH ———> R 2 - CH –COOH + R1 – C- COOH
| | | <——— | | |
NH2 О NH2 О
аминокислота (1) кетокислота( 1) аминокислота(2) кетокислота( 2)
Наиболее важные пары :
аланин + щавелевоуксусная кислота <=== > ПВК + аспарагиновая кислота
аланин + а -кетоглутаровая кислота <===> ПВК + глутаминовая кислота
аспарагиновая кислота+ а –кетоглутаровая <=== >ЩУК + глутаминовая
кислота кислота
В составе катализаторов- ферментов обязательно присутствует витамин В6
Элиминирование аминогруппы
Реакция характерна для бактерий и грибов. Для примера можно привести превращение аспарагиновой кислоты в фумаровую
Н СООН
НООС- СН2-СН-СООН ———> > С = С < + NH3
| НООС Н
NH2 фумаровая кислота( транс-бутендиовая)
Окислительное дезаминирование
Рассмотрите внимательно еще раз схему трех наиболее важных реакций трансаминирования. В двух из них участвует а-кетоглутаровая кислота, а образуется глутаминовая. Для непрерывности процесса необходимо превратить обратно глутаминовую кислоту в а -кетоглутаровую. В клетках организма человека это происходит путем реакции окислительного дезаминирования.
В организме человека только глутаминовая кислота участвует в обратимой реакции окислительного дезаминирования, схема которой приведена ниже.
НООС-СН2-СН2 -СН-СООН + НАД + —> НООС-СН2-СН2-С-СООН + НАДН + Н+
| | |
NH2 NH
глутаминовая кислота иминоглутаровая
Далее иминоглутаровая кислота подвергается гидролизу , образуется кетоглутаровая кислота и аммиак
НООС-СН2-СН2-С-СООН + НОН —> НООС-СН2-СН2-С-СООН + NH3
| | | |
NH О
а-кетоглутаровая кислота