Medzi obrovské množstvo prírodných látokaminokyseliny zaujímajú osobitné miesto. Vysvetľuje to ich mimoriadny význam v biológii aj organickej chémii. Faktom je, že aminokyseliny tvoria molekuly jednoduchých a zložitých bielkovín, ktoré sú základom všetkých foriem života na Zemi bez výnimky. Z tohto dôvodu veda venuje veľkú pozornosť štúdiu takých problémov, ako je štruktúra aminokyselín, ich vlastnosti, výroba a použitie. Tieto zlúčeniny majú veľký význam aj v medicíne, kde sa používajú ako liečivá. Pre tých ľudí, ktorí sa vážne zaujímajú o svoje zdravie a vedú aktívny životný štýl, sú proteínové monoméry jednou z foriem potravy (tzv. športová výživa). Niektoré z ich typov sa používajú v chémii organickej syntézy ako surovina pri výrobe syntetických vlákien - enanth a nylon. Ako vidíme, aminokarboxylové kyseliny zohrávajú veľmi dôležitú úlohu ako v prírode, tak aj v živote ľudskej spoločnosti, poďme sa teda s nimi zoznámiť podrobnejšie.
Vlastnosti štruktúry aminokyselín
Zlúčeniny tejto triedy patria medzi amfotérneorganické látky, to znamená, že obsahujú dve funkčné skupiny, a preto majú dvojaké vlastnosti. Molekuly obsahujú najmä uhľovodíkové radikály spojené s aminoskupinami NH2 a karboxylové skupiny COOH.Pri chemických reakciách s inými látkami pôsobia aminokyseliny buď ako zásady, alebo ako kyseliny. Izoméria takýchto zlúčenín sa prejavuje v dôsledku zmeny buď priestorovej konfigurácie uhlíkového skeletu alebo polohy aminoskupiny a klasifikácia aminokyselín sa určuje na základe štruktúrnych znakov a vlastností uhľovodíkového radikálu. Môže byť vo forme s priamym alebo rozvetveným reťazcom a môže tiež obsahovať cyklické štruktúry.
Optická aktivita aminokarboxylových kyselín
Všetky monoméry polypeptidov a je ich 20 typov,prítomné v rastlinách, zvieratách a ľuďoch sú klasifikované ako L-aminokyseliny. Väčšina z nich obsahuje asymetrický atóm uhlíka, ktorý otáča polarizovaný lúč svetla doľava. Dva monoméry: izoleucín a treonín majú dva takéto atómy uhlíka a kyselina aminooctová (glycín) nemá žiadny. Klasifikácia aminokyselín podľa optickej aktivity je široko používaná v biochémii a molekulárnej biológii pri štúdiu translačného procesu pri biosyntéze bielkovín. Je zaujímavé, že D-formy aminokyselín nikdy nie sú súčasťou polypeptidových reťazcov proteínov, ale sú prítomné v bakteriálnych membránach a v metabolických produktoch húb aktinomycét, teda v skutočnosti sa nachádzajú v prírodných antibiotikách, napr. gramicidín. V biochémii sú široko známe látky s priestorovou štruktúrou D-formy, ako je citrulín, homoserín, ornitín, ktoré hrajú dôležitú úlohu v bunkových metabolických reakciách.
Čo sú zwitterové ióny?
Pripomeňme si ešte raz, že proteínové monoméry obsahujú funkčné skupiny amínov a karboxylových kyselín. -NH častice2 a COOH interagujú navzájomvýsledkom je vnútorná soľ nazývaná bipolárny ión (zwitterión). Táto vnútorná štruktúra aminokyselín vysvetľuje ich vysokú schopnosť interakcie s polárnymi rozpúšťadlami, ako je voda. Prítomnosť nabitých častíc v roztokoch určuje ich elektrickú vodivosť.
Čo sú α-aminokyseliny
Ak sa amínová skupina nachádza v molekule priprvý atóm uhlíka, počítané od polohy karboxylu, patrí takáto aminokyselina do triedy a-aminokyselín. V klasifikácii zaujímajú popredné miesto, pretože práve z týchto monomérov sú postavené všetky biologicky aktívne proteínové molekuly, napríklad enzýmy, hemoglobín, aktín, kolagén atď. Štruktúru aminokyselín tejto triedy možno uvažovať pomocou príklad glycínu, ktorý je široko používaný v neurologickej praxi ako sedatívum pri liečbe miernych foriem depresie a neurasténie.
Medzinárodný názov tejto aminokyseliny je α-aminooctová, má optickú L-formu a je proteinogénna, to znamená, že sa podieľa na procese translácie a je súčasťou proteínových makromolekúl.
Úloha bielkovín a ich monomérov v metabolizme
Je nemožné si predstaviť normálnevitálna aktivita tela cicavcov vrátane ľudí bez hormónov pozostávajúcich z proteínových molekúl. Chemická štruktúra aminokyselín zahrnutých v ich zložení potvrdzuje ich príslušnosť k α-formám. Napríklad trijódtyronín a tyroxín sú produkované štítnou žľazou. Regulujú metabolizmus a sú syntetizované v jeho bunkách z α-aminokyseliny tyrozínu. Jednoduché a komplexné proteíny obsahujú 20 hlavných monomérov a ich derivátov. Protrombín, ktorý reguluje zrážanlivosť krvi, obsahuje kyselinu karboxyglutámovú, myozín (svalový proteín) obsahuje metyllyzín a enzým peroxidáza obsahuje selenocysteín.
Nutričná hodnota bielkovín a ich monomérov
Vzhľadom na štruktúru aminokyselín a ichklasifikácii sa zameriame na gradáciu založenú na schopnosti alebo nemožnosti proteínových monomérov syntetizovať v bunkách. Alanín, prolín, tyrozín a ďalšie zlúčeniny vznikajú pri metabolických reakciách plastov a tryptofán a ďalších sedem aminokyselín sa do nášho tela musí dostať len s jedlom.
Jedným z ukazovateľov správneho aVyvážená strava je úroveň konzumácie bielkovinových potravín. Mala by to byť aspoň štvrtina celkového množstva potravy vstupujúcej do tela za deň. Je obzvlášť dôležité, aby proteíny obsahovali valín, izoleucín a ďalšie esenciálne aminokyseliny. V tomto prípade sa proteíny budú nazývať kompletné. Do ľudského tela sa dostávajú z rastlinných potravín alebo produktov obsahujúcich huby.
Esenciálne monoméry proteínov samotné nemôžusyntetizované v bunkách cicavcov. Ak vezmeme do úvahy štruktúru molekúl aminokyselín, ktoré sú nevyhnutné, môžeme vidieť, že patria do rôznych tried. Valín a leucín teda patria do alifatického radu, tryptofán patrí medzi aromatické aminokyseliny a treonín patrí medzi hydroxyaminokyseliny.
