ეს არის მთავარი ამინომჟავა. ამინომჟავების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები

ლიპიდები

ლიპიდები არის წყალში უხსნადი ცხიმოვანი ან ცხიმოვანი ნივთიერებები, რომლებიც შეიძლება ამოღებულ იქნეს უჯრედებიდან არაპოლარული გამხსნელებით. ეს არის ნაერთების ჰეტეროგენული ჯგუფი, რომელიც პირდაპირ ან ირიბად ასოცირდება ცხიმოვან მჟავებთან.

ლიპიდების ბიოლოგიური ფუნქციები:

1) ენერგიის წყარო, რომელიც შეიძლება დიდხანს ინახებოდეს;

2) მონაწილეობა უჯრედული მემბრანების ფორმირებაში;

3) ცხიმში ხსნადი ვიტამინების, სასიგნალო მოლეკულების და აუცილებელი ცხიმოვანი მჟავების წყარო;

4) თბოიზოლაცია;

5) არაპოლარული ლიპიდები ემსახურებიან როგორც ელექტრული იზოლატორებს, რაც უზრუნველყოფს დეპოლარიზაციის ტალღების სწრაფ გავრცელებას მიელინირებული ნერვული ბოჭკოების გასწვრივ;

6) მონაწილეობა ლიპოპროტეინების ფორმირებაში.

ცხიმოვანი მჟავები ლიპიდების უმეტესობის სტრუქტურული კომპონენტებია. ეს არის გრძელი ჯაჭვის ორგანული მჟავები, რომლებიც შეიცავს 4-დან 24 ნახშირბადის ატომს, ისინი შეიცავს ერთ კარბოქსილის ჯგუფს და გრძელ არაპოლარულ ნახშირწყალბადის კუდს. უჯრედებში ისინი არ გვხვდება თავისუფალ მდგომარეობაში, არამედ მხოლოდ კოვალენტურად შეკრული ფორმით. ბუნებრივი ცხიმები ჩვეულებრივ შეიცავს ცხიმოვან მჟავებს ნახშირბადის ატომების ლუწი რაოდენობით, რადგან ისინი სინთეზირებულია ორ ნახშირბადის ერთეულებისგან, რომლებიც ქმნიან ნახშირბადის ატომების განშტოებულ ჯაჭვს. ბევრ ცხიმოვან მჟავას აქვს ერთი ან მეტი ორმაგი ბმა - უჯერი ცხიმოვანი მჟავები.

ყველაზე მნიშვნელოვანი ცხიმოვანი მჟავები (ნახშირბადის ატომების რაოდენობა, დასახელება, დნობის წერტილი მოცემულია ფორმულის შემდეგ):

12, ლაურიკი, 44,2 o C

14, მირისტიკული, 53,9 o C

16, პალმიტური, 63,1 o ​​C

18, სტეარიული, 69,6 o C

18, ოლეური, 13,5 o C

18, ლინოლეური, -5 o C

18, ლინოლენური, -11 o C

20, არაქიდონური, -49,5 o C

ცხიმოვანი მჟავების ზოგადი თვისებები;

თითქმის ყველა შეიცავს ნახშირბადის ატომების ლუწი რაოდენობას,

გაჯერებული მჟავები ორჯერ უფრო ხშირია ცხოველებსა და მცენარეებში, ვიდრე უჯერი მჟავები.

გაჯერებულ ცხიმოვან მჟავებს არ აქვთ ხისტი ხაზოვანი სტრუქტურა, ისინი ძალიან მოქნილები არიან და შეუძლიათ მიიღონ სხვადასხვა კონფორმაციები,

ცხიმოვანი მჟავების უმეტესობაში არსებული ორმაგი ბმა მდებარეობს მე-9 და მე-10 ნახშირბადის ატომებს შორის (Δ 9).

დამატებითი ორმაგი ბმები ჩვეულებრივ განლაგებულია Δ 9 - ორმაგ ბმასა და ჯაჭვის მეთილის ბოლოს შორის.

ცხიმოვან მჟავებში ორი ორმაგი ბმა არ არის კონიუგირებული, მათ შორის ყოველთვის არის მეთილენის ჯგუფი.

თითქმის ყველა ბუნებრივი ცხიმოვანი მჟავის ორმაგი ბმა გვხვდება ცის- კონფორმაციები, რაც იწვევს ალიფატური ჯაჭვის ძლიერ მოხრას და უფრო ხისტ სტრუქტურას,

სხეულის ტემპერატურაზე გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავები მყარ, ცვილისებრ მდგომარეობაშია, ხოლო უჯერი ცხიმოვანი მჟავები სითხეებია.

ცხიმოვანი მჟავების ნატრიუმის და კალიუმის საპნებს შეუძლიათ წყალში უხსნადი ზეთებისა და ცხიმების ემულგირება, ცხიმოვანი მჟავების კალციუმის და მაგნიუმის საპნები ძალიან ცუდად იხსნება და არ ემულგირებას ცხიმებს.

არაჩვეულებრივი ცხიმოვანი მჟავები და სპირტები გვხვდება ბაქტერიული მემბრანის ლიპიდებში. ამ ლიპიდების შემცველი ბაქტერიების მრავალი შტამი (თერმოფილები, აციდოფილები და გალოფილები) ადაპტირებულია ექსტრემალურ პირობებში.

იზობლიანი

ანტეიზობრანშირებული

ციკლოპროპანის შემცველი

ω-ციკლოჰექსილის შემცველი

იზოპრანილი

ციკლოპენტანფიტანილი

ბაქტერიული ლიპიდების შემადგენლობა ძალიან მრავალფეროვანია და სხვადასხვა სახეობის ცხიმოვანი მჟავების სპექტრი იქცა ტაქსონომიურ კრიტერიუმად ორგანიზმების იდენტიფიცირებისთვის.

ცხოველებში, არაქიდონის მჟავას მნიშვნელოვანი წარმოებულებია ჰისტოჰორმონები პროსტაგლანდინები, თრომბოქსანები და ლეიკოტრიენები, რომლებიც გაერთიანებულია ეიკოსანოიდების ჯგუფში და აქვთ უკიდურესად ფართო ბიოლოგიური აქტივობა.

პროსტაგლანდინი H2

ლიპიდების კლასიფიკაცია:

1. ტრიაცილგლიცერიდები(ცხიმები) არის ალკოჰოლური გლიცეროლის ეთერები და ცხიმოვანი მჟავების სამი მოლეკულა. ისინი შეადგენენ მცენარეული და ცხოველური უჯრედების ცხიმოვანი საწყობების ძირითად კომპონენტს. მემბრანები არ შეიცავს მარტივი ტრიაცილგლიცერიდები შეიცავს იგივე ცხიმოვანი მჟავების ნარჩენებს სამივე პოზიციაზე (ტრისტეარინი, ტრიპალმიტინი, ტრიოლეინი). შერეული შეიცავს სხვადასხვა ცხიმოვან მჟავებს. ის უფრო მსუბუქია ვიდრე წყალი სპეციფიკური სიმძიმით, ადვილად ხსნადი ქლოროფორმში, ბენზოლსა და ეთერში. ჰიდროლიზდება მჟავებით ან ფუძეებით დუღილით, ან ლიპაზის მოქმედებით. ნორმალურ პირობებში უჯრედებში უჯერი ცხიმების აუტოქსიდაცია მთლიანად თრგუნავს E ვიტამინის, სხვადასხვა ფერმენტების და ასკორბინის მჟავას არსებობის გამო. ცხოველური ადიპოციტების შემაერთებელი ქსოვილის სპეციალიზებულ უჯრედებში, ტრიაცილგლიცერიდების უზარმაზარი რაოდენობა შეიძლება ინახებოდეს ცხიმის წვეთების სახით, რომლებიც ავსებენ უჯრედის თითქმის მთელ მოცულობას. გლიკოგენის სახით ორგანიზმს შეუძლია ენერგიის შენახვა არა უმეტეს ერთი დღის განმავლობაში. ტრიაცილგლიცერიდებს შეუძლიათ ენერგიის შენახვა თვეების განმავლობაში, რადგან მათი შენახვა შესაძლებელია ძალიან დიდი რაოდენობით თითქმის სუფთა, არაჰიდრატირებული ფორმით და ერთეულ წონაზე, ისინი ინახავენ ორჯერ მეტ ენერგიას, ვიდრე ნახშირწყლები. გარდა ამისა, კანის ქვეშ ტრიაცილგლიცერიდები წარმოქმნიან თბოიზოლაციის ფენას, რომელიც იცავს ორგანიზმს ძალიან დაბალი ტემპერატურის ზემოქმედებისგან.

ნეიტრალური ცხიმი

ცხიმის თვისებების დასახასიათებლად გამოიყენება შემდეგი მუდმივები:

მჟავის რაოდენობა - მგ KOH-ის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა გასანეიტრალებლად

1 გ ცხიმში შემავალი თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები;

საპონიფიკაციის ნომერი - ჰიდროლიზისათვის საჭირო მგ KOH-ის რაოდენობა

ნეიტრალური ლიპიდები და ყველა ცხიმოვანი მჟავის ნეიტრალიზაცია,

იოდის რიცხვი - იოდის გრამი რაოდენობა, რომელიც ასოცირდება 100 გ ცხიმთან,

ახასიათებს მოცემული ცხიმის უჯერობის ხარისხს.

2. ცვილიეს არის ეთერები, რომლებიც წარმოიქმნება გრძელი ჯაჭვის ცხიმოვანი მჟავებისა და გრძელჯაჭვიანი სპირტების მიერ. ხერხემლიანებში კანის ჯირკვლების მიერ გამოყოფილი ცვილები ფუნქციონირებს როგორც დამცავი საფარი, რომელიც ატენიანებს და არბილებს კანს და ასევე იცავს მას წყლისგან. თმა, მატყლი, ბეწვი, ცხოველის ბუმბული, ასევე მრავალი მცენარის ფოთოლი დაფარულია ცვილის ფენით. ცვილებს აწარმოებენ და იყენებენ ძალიან დიდი რაოდენობით საზღვაო ორგანიზმების, განსაკუთრებით პლანქტონის მიერ, რომელშიც ისინი მაღალკალორიული ფიჭური საწვავის დაგროვების ძირითად ფორმას წარმოადგენს.

სპერმაცეტი, მიღებული სპერმის ვეშაპების ტვინიდან

ფუტკრის ცვილი

3. ფოსფოგლიცეროლიპიდები- ემსახურება მემბრანების ძირითად სტრუქტურულ კომპონენტებს და არასოდეს ინახება დიდი რაოდენობით. დარწმუნდით, რომ შეიცავს პოლიჰიდრულ სპირტს გლიცერინს, ფოსფორის მჟავას და ცხიმოვანი მჟავების ნარჩენებს.

ფოსფოგლიცეროლიპიდები ქიმიური სტრუქტურის მიხედვით შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ტიპად:

1) ფოსფოლიპიდები - შედგება გლიცეროლისგან, ორი ცხიმოვანი მჟავის ნარჩენებისგან, გლიცეროლის 1-ლი და მე-2 პოზიციებზე და ფოსფორმჟავას ნარჩენი, რომელსაც უკავშირდება სხვა ალკოჰოლის (ეთანოლამინი, ქოლინი, სერინი, ინოზიტოლი) ნარჩენი. როგორც წესი, ცხიმოვანი მჟავა პირველ პოზიციაზე არის გაჯერებული, ხოლო მე-2 - უჯერი.

ფოსფატიდური მჟავა - საწყისი მასალა სხვა ფოსფოლიპიდების სინთეზისთვის, გვხვდება ქსოვილებში მცირე რაოდენობით.

ფოსფატიდილეთანოლამინი (კეფალინი)

ფოსფატიდილქოლინი (ლეციტინი), ის პრაქტიკულად არ არის ბაქტერიებში

ფოსფატიდილსერინი

ფოსფატიდილინოზიტოლი არის ორი მნიშვნელოვანი მეორე მესინჯერის (შუამავლების) წინამორბედი დიაცილგლიცეროლისა და ინოზიტოლ-1,4,5-ტრიფოსფატის.

2) პლაზმალოგენები – ფოსფოგლიცეროლიპიდები, რომლებშიც ნახშირწყალბადის ერთ-ერთი ჯაჭვი არის მარტივი ვინილის ეთერი. პლაზმალოგენები მცენარეებში არ გვხვდება. ეთანოლამინის პლაზმალოგენები ფართოდ არის გავრცელებული მიელინში და გულის სარკოპლაზმურ რეტიკულუმში.

ეთანოლამინოპლაზმალოგენი

3) ლიზოფოსფოლიპიდები - წარმოიქმნება ფოსფოლიპიდებისგან აცილის ერთ-ერთი ნარჩენის ფერმენტული გაყოფის დროს. გველის შხამი შეიცავს ფოსფოლიპაზა A 2-ს, რომელიც წარმოქმნის ლიზოფოსფატიდებს, რომლებსაც აქვთ ჰემოლიზური მოქმედება;

4) კარდიოლიპინები - ბაქტერიების და მიტოქონდრიების შიდა მემბრანების ფოსფოლიპიდები, წარმოიქმნება ორი ფოსფატიდური მჟავის ნარჩენების გლიცეროლთან ურთიერთქმედებით:

კარდიოლიპინი

4. ფოსფოსფინგოლიპიდები- მათში გლიცეროლის ფუნქციებს ასრულებს სფინგოზინი - ამინო ალკოჰოლი გრძელი ალიფატური ჯაჭვით. არ შეიცავს გლიცერინს. ისინი დიდი რაოდენობით იმყოფებიან ნერვული ქსოვილისა და ტვინის უჯრედების გარსებში. ფოსფინგოლიპიდები იშვიათია მცენარეთა და ბაქტერიების უჯრედულ მემბრანებში. ცხიმოვანი მჟავების ნარჩენებით ამინოჯგუფში აცილირებული სფინგოზინის წარმოებულებს კერამიდები ეწოდება. ამ ჯგუფის ყველაზე მნიშვნელოვანი წარმომადგენელია სფინგომიელინი (კერამიდ-1-ფოსფოქოლინი). ის იმყოფება ცხოველთა უჯრედების უმეტეს მემბრანებში, განსაკუთრებით ნერვული უჯრედების გარკვეული ტიპის მიელინის გარსებში.

სფინგომიელინი

სფინგოზინი

5. გლიკოგლიცეროლიპიდები -ლიპიდები, რომლებსაც აქვთ ნახშირწყლები გლიკოზიდური ბმის მეშვეობით გლიცეროლის მე-3 პოზიციაზე, არ შეიცავს ფოსფატის ჯგუფს. გლიკოგლიცეროლიპიდები ფართოდ არის წარმოდგენილი ქლოროპლასტის გარსებში, ასევე ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებსა და ბაქტერიებში. მონოგალაქტოზილდიაცილგლიცეროლი ბუნებაში ყველაზე უხვი პოლარული ლიპიდია, რადგან ის შეადგენს ქლოროპლასტების თილაკოიდურ მემბრანაში არსებული ლიპიდების ნახევარს:

მონოგალაქტოზილდიაცილგლიცეროლი

6. გლიკოსფინგოლიპიდები- აგებულია სფინგოზინის, ცხიმოვანი მჟავების ნარჩენებისგან და ოლიგოსაქარიდისგან. შეიცავს ყველა ქსოვილში, ძირითადად პლაზმური მემბრანების გარე ლიპიდურ შრეში. მათ არ აქვთ ფოსფატური ჯგუფი და არ ატარებენ ელექტრო მუხტს. გლიკოსფინგოლიპიდები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად:

1) ცერებროზიდები ამ ჯგუფის უფრო მარტივი წარმომადგენლები არიან. გალაქტოცერებროზიდები ძირითადად გვხვდება ტვინის უჯრედების მემბრანებში, ხოლო გლუკოცერებროზიდები - სხვა უჯრედების მემბრანებში. ცერებროზიდები, რომლებიც შეიცავს ორ, სამ ან ოთხ შაქრის ნარჩენს, ლოკალიზებულია ძირითადად უჯრედის მემბრანების გარე შრეში.

გალაქტოცერებროზიდი

2) განგლიოზიდები ყველაზე რთული გლიკოსფინგოლიპიდებია. მათი ძალიან დიდი პოლარული თავები წარმოიქმნება რამდენიმე შაქრის ნარჩენებით. მათ ახასიათებთ N-აცეტილნეურამინის (სიალიუმის) მჟავის ერთი ან მეტი ნარჩენის უკიდურეს მდგომარეობაში ყოფნით, რომელიც ატარებს უარყოფით მუხტს pH 7-ზე. თავის ტვინის ნაცრისფერ ნივთიერებაში განგლიოზიდები შეადგენენ მემბრანის ლიპიდების დაახლოებით 6%-ს. განგლიოზიდები უჯრედის მემბრანების ზედაპირზე მდებარე სპეციფიკური რეცეპტორების მნიშვნელოვანი კომპონენტებია. ასე რომ, ისინი განლაგებულია ნერვული დაბოლოებების იმ კონკრეტულ ადგილებში, სადაც ხდება ნეიროტრანსმიტერის მოლეკულების შეერთება ერთი ნერვული უჯრედიდან მეორეში იმპულსის ქიმიური გადაცემის პროცესში.

7. იზოპრენოიდები- იზოპრენის წარმოებულები (აქტიური ფორმა - 5-იზოპენტენილ დიფოსფატი), ასრულებენ მრავალფეროვან ფუნქციებს.

იზოპრენი 5-იზოპენტენილ დიფოსფატი

სპეციფიკური იზოპრენოიდების სინთეზის უნარი დამახასიათებელია მხოლოდ ცხოველთა და მცენარეთა ზოგიერთი სახეობისთვის.

1) რეზინი - სინთეზირებულია რამდენიმე ტიპის მცენარით, პირველ რიგში ჰევეა ბრაზილიის მიერ:

რეზინის ფრაგმენტი

2) ცხიმში ხსნადი ვიტამინები A, D, E, K (სტეროიდული ჰორმონების სტრუქტურული და ფუნქციური მიახლოების გამო, ვიტამინი D ახლა კლასიფიცირდება როგორც ჰორმონი):

ვიტამინი A

ვიტამინი E

ვიტამინი K

3) ცხოველური ზრდის ჰორმონები - რეტინოინის მჟავა ხერხემლიანებში და ნეოტინები მწერებში:

რეტინოინის მჟავა

ნეოტინი

რეტინოინის მჟავა არის A ვიტამინის ჰორმონალური წარმოებული, ასტიმულირებს უჯრედების ზრდას და დიფერენციაციას, ნეოტინები არის მწერების ჰორმონები, ასტიმულირებენ ლარვების ზრდას და აფერხებენ დნობას, არიან ექდისონის ანტაგონისტები;

4) მცენარეული ჰორმონები - აბსცინის მჟავა, არის სტრესის ფიტოჰორმონი, რომელიც იწვევს მცენარის სისტემურ იმუნურ რეაქციას, რომელიც გამოიხატება სხვადასხვა პათოგენების მიმართ გამძლეობით:

აბსცინის მჟავა

5) ტერპენები - მცენარეების მრავალრიცხოვანი არომატული ნივთიერებები და ეთერზეთები ბაქტერიციდული და ფუნგიციდური მოქმედებით; ორი იზოპრენის ერთეულის ნაერთებს უწოდებენ მონოტერპენებს, სამს - სესკვიტერპენებს, ექვსს - ტრიტერპენებს:

კამფორის თიმოლი

6) სტეროიდები რთული ცხიმში ხსნადი ნივთიერებებია, რომელთა მოლეკულები შეიცავს ციკლოპენტანპერჰიდროფენანთრენს (არსებითად, ტრიტერპენს). ცხოველთა ქსოვილებში მთავარი სტეროლი არის ალკოჰოლური ქოლესტერინი (ქოლესტერინი). ქოლესტერინი და მისი ეთერები გრძელი ჯაჭვის ცხიმოვანი მჟავებით არის პლაზმის ლიპოპროტეინების მნიშვნელოვანი კომპონენტები, ისევე როგორც გარე უჯრედის მემბრანა. იმის გამო, რომ ოთხი შერწყმული რგოლი ქმნის მყარ სტრუქტურას, მემბრანებში ქოლესტერინის არსებობა არეგულირებს მემბრანის სითხეს ექსტრემალურ ტემპერატურაზე. მცენარეები და მიკროორგანიზმები შეიცავს მონათესავე ნაერთებს - ერგოსტეროლს, სტიგმასტეროლს და β-სიტოსტეროლს.

ქოლესტერინი

ერგოსტეროლი

სტიგმასტეროლი

β-სიტოსტეროლი

ნაღვლის მჟავები ორგანიზმში ქოლესტერინისგან წარმოიქმნება. ისინი უზრუნველყოფენ ქოლესტერინის ხსნადობას ნაღველში და ხელს უწყობენ ლიპიდების მონელებას ნაწლავში.

ქოლიუმის მჟავა

სტეროიდული ჰორმონები ასევე წარმოიქმნება ქოლესტერინისგან - ლიპოფილური სასიგნალო მოლეკულები, რომლებიც არეგულირებენ მეტაბოლიზმს, ზრდას და რეპროდუქციას. ადამიანის ორგანიზმში ექვსი ძირითადი სტეროიდული ჰორმონია:

კორტიზოლი ალდოსტერონი

ტესტოსტერონის ესტრადიოლი

პროგესტერონის კალციტრიოლი

კალციტრიოლი არის ჰორმონალურად აქტიური ვიტამინი D, რომელიც განსხვავდება ხერხემლიანთა ჰორმონებისგან, მაგრამ ასევე აგებულია ქოლესტერინის საფუძველზე. რგოლი B იხსნება სინათლეზე დამოკიდებული რეაქციით.

ქოლესტერინის წარმოებულს წარმოადგენს მწერების, ობობებისა და კიბოსნაირთა დნობის ჰორმონი – ექდისონი. სტეროიდული ჰორმონები, რომლებიც ასრულებენ სასიგნალო ფუნქციას, ასევე გვხვდება მცენარეებში.

7) ლიპიდური წამყვანები, რომლებიც იცავენ ცილების ან სხვა ნაერთების მოლეკულებს მემბრანაზე:

უბიქინონი

როგორც ვხედავთ, ლიპიდები არ არიან პოლიმერები ამ სიტყვის პირდაპირი მნიშვნელობით, თუმცა, როგორც მეტაბოლურად, ისე სტრუქტურულად, ისინი ახლოს არიან ბაქტერიებში არსებულ პოლიჰიდროქსიბუტირიულ მჟავასთან, მნიშვნელოვან სარეზერვო ნივთიერებასთან. ეს უაღრესად შემცირებული პოლიმერი შედგება მხოლოდ D-β-ჰიდროქსიბუტირიუმის მჟავას ერთეულებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ეთერულ ბმასთან. თითოეული ჯაჭვი შეიცავს დაახლოებით 1500 ნარჩენს. სტრუქტურა არის კომპაქტური მარჯვენა სპირალი, დაახლოებით 90 ასეთი ჯაჭვით დაწყობილი ბაქტერიების უჯრედებში თხელი ფენის შესაქმნელად.

პოლი-D-β-ჰიდროქსიბუტირის მჟავა

ამინომჟავებს უწოდებენ კარბოქსილის მჟავებს, რომლებიც შეიცავს ამინო ჯგუფს და კარბოქსილის ჯგუფს. ბუნებრივი ამინომჟავები არის 2-ამინოკარბოქსილის მჟავები, ან α-ამინომჟავები, თუმცა არსებობს ისეთი ამინომჟავები, როგორიცაა β-ალანინი, ტაურინი, γ-ამინობუტერინის მჟავა. α-ამინომჟავის განზოგადებული ფორმულა ასე გამოიყურება:

α-ამინომჟავებს მე-2 ნახშირბადის ატომში აქვთ ოთხი განსხვავებული შემცვლელი, ანუ ყველა α-ამინომჟავას, გლიცინის გარდა, აქვს ასიმეტრიული (ქირალური) ნახშირბადის ატომი და არსებობს ორი ენანტიომერის სახით - L- და D-ამინო. მჟავები. ბუნებრივი ამინომჟავები მიეკუთვნება L-სერიას. D-ამინომჟავები გვხვდება ბაქტერიებსა და პეპტიდურ ანტიბიოტიკებში.

ყველა ამინომჟავა წყალხსნარებში შეიძლება არსებობდეს ბიპოლარული იონების სახით და მათი მთლიანი მუხტი დამოკიდებულია გარემოს pH-ზე. pH მნიშვნელობას, რომლის დროსაც მთლიანი მუხტი ნულის ტოლია, იზოელექტრული წერტილი ეწოდება. იზოელექტრიკულ წერტილში ამინომჟავა არის ზვიტერიონი, ანუ მისი ამინის ჯგუფი პროტონირებულია, ხოლო კარბოქსილის ჯგუფი დისოცირებულია. ნეიტრალურ pH რეგიონში ამინომჟავების უმეტესობა ცვიტერიონებია:

ამინომჟავები არ შთანთქავს სინათლეს სპექტრის ხილულ რეგიონში, არომატული ამინომჟავები შთანთქავს სინათლეს სპექტრის UV რეგიონში: ტრიპტოფანი და ტიროზინი 280 ნმ, ფენილალანინი 260 ნმ.

ამინომჟავებს ახასიათებთ რამდენიმე ქიმიური რეაქცია, რომელსაც დიდი მნიშვნელობა აქვს ლაბორატორიული პრაქტიკისთვის: ფერადი ნინჰიდრინის ტესტი α-ამინო ჯგუფისთვის, სულფჰიდრილის, ფენოლური და ამინომჟავების რადიკალების სხვა ჯგუფებისთვის დამახასიათებელი რეაქციები, აცეტილაცია და შიფის ფუძეების წარმოქმნა. ამინო ჯგუფები, ესტერიფიკაცია კარბოქსილის ჯგუფებით.

ამინომჟავების ბიოლოგიური როლი:

1) არის პეპტიდების და ცილების სტრუქტურული ელემენტები, ეგრეთ წოდებული პროტეინოგენური ამინომჟავები. ცილების შემადგენლობაში შედის 20 ამინომჟავა, რომლებიც კოდირებულია გენეტიკური კოდით და შედიან ცილებში ტრანსლაციის დროს, ზოგიერთი მათგანი შეიძლება იყოს ფოსფორილირებადი, აცილირებული ან ჰიდროქსილირებული;

2) შეიძლება იყოს სხვა ბუნებრივი ნაერთების სტრუქტურული ელემენტები - კოენზიმები, ნაღვლის მჟავები, ანტიბიოტიკები;

3) არის სასიგნალო მოლეკულები. ზოგიერთი ამინომჟავა არის ნეიროტრანსმიტერები ან ნეიროტრანსმიტერების, ჰორმონების და ჰისტოჰორმონების წინამორბედები;

4) არის აუცილებელი მეტაბოლიტები, მაგალითად, ზოგიერთი ამინომჟავა არის მცენარეული ალკალოიდების წინამორბედები, ან ემსახურება როგორც აზოტის დონორებს, ან წარმოადგენს კვების სასიცოცხლო კომპონენტებს.

პროტეინოგენური ამინომჟავების კლასიფიკაცია ეფუძნება გვერდითი ჯაჭვების სტრუქტურასა და პოლარობას:

1. ალიფატური ამინომჟავები:

გლიცინი, გლი, გ, გლი

ალანინი, ალა, ა, ალა

ვალინი, ლილვი, V, ვალ*

ლეიცინი ლეი, L, Leu*

იზოლეიცინი, ილე,მე, ილე*

ეს ამინომჟავები არ შეიცავს ჰეტეროატომებს ან ციკლურ ჯგუფებს გვერდით ჯაჭვში და ხასიათდება გამოხატული დაბალი პოლარობით.

ცისტეინი, ცის, C, Cys

მეთიონინი, მეთეტი, M, Met*

3. არომატული ამინომჟავები:

ფენილალანინი, თმის საშრობი, F, Phe*

ტიროზინი, სროლის არეალი, Y, Tyr

ტრიპტოფანი, სამი, W, Trp*

ჰისტიდინი, gis, H, მისი

არომატული ამინომჟავები შეიცავს მეზომერულ რეზონანსულად სტაბილიზებულ ციკლებს. ამ ჯგუფში მხოლოდ ამინომჟავა ფენილალანინი ავლენს დაბალ პოლარობას, ტიროზინი და ტრიპტოფანი ხასიათდება შესამჩნევი პოლარობით, ხოლო ჰისტიდინი კი მაღალი პოლარობით. ჰისტიდინი ასევე შეიძლება კლასიფიცირებული იყოს როგორც ძირითადი ამინომჟავა.

4. ნეიტრალური ამინომჟავები:

სერინი, სერ, ს, სერ

თრეონინი, tre, T, Thr*

ასპარაგინი, ასნ,ნ, ასნ

გლუტამინი, გლნ, Q, Gln

ნეიტრალური ამინომჟავები შეიცავს ჰიდროქსილის ან კარბოქსამიდის ჯგუფებს. მიუხედავად იმისა, რომ ამიდური ჯგუფები არაიონურია, ასპარაგინის და გლუტამინის მოლეკულები ძალიან პოლარულია.

5. მჟავე ამინომჟავები:

ასპარტინის მჟავა (ასპარტატი), ასპ, დ, ასპ

გლუტამინის მჟავა (გლუტამატი), ღრმა,ე გლუ

მჟავე ამინომჟავების გვერდითი ჯაჭვების კარბოქსილის ჯგუფები მთლიანად იონიზირებულია ფიზიოლოგიური pH მნიშვნელობების მთელ დიაპაზონში.

6. ძირითადი ამინომჟავები:

ლიზინი, ლ საწყისი, K, Lys*

არგინინი, არგ, რ, არგ

ძირითადი ამინომჟავების გვერდითი ჯაჭვები მთლიანად პროტონირებულია ნეიტრალურ pH რეგიონში. უაღრესად ძირითადი და ძალიან პოლარული ამინომჟავა არის არგინინი, რომელიც შეიცავს გუანიდინის ნაწილს.

7. იმინომჟავა:

პროლინი, შესახებ, P, პრო

პროლინის გვერდითი ჯაჭვი შედგება ხუთწევრიანი რგოლისაგან, მათ შორის α-ნახშირბადის ატომი და α-ამინო ჯგუფი. ამიტომ, პროლინი, მკაცრად რომ ვთქვათ, არ არის ამინომჟავა, არამედ იმინომჟავა. აზოტის ატომი რგოლში არის სუსტი ბაზა და არ პროტონირებულია pH-ის ფიზიოლოგიურ მნიშვნელობებზე. ციკლური სტრუქტურის გამო პროლინი იწვევს პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში მოხრილობას, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია კოლაგენის სტრუქტურისთვის.

ჩამოთვლილი ამინომჟავების ნაწილი ადამიანის ორგანიზმში ვერ სინთეზირდება და საკვებით უნდა მიეწოდოს. ეს აუცილებელი ამინომჟავები აღინიშნება ვარსკვლავით.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, პროტეინოგენური ამინომჟავები ზოგიერთი ღირებული ბიოლოგიურად აქტიური მოლეკულის წინამორბედია.

ორი ბიოგენური ამინი β-ალანინი და ცისტეამინი კოენზიმ A-ს ნაწილია (კოენზიმები წყალში ხსნადი ვიტამინების წარმოებულებია, რომლებიც ქმნიან რთული ფერმენტების აქტიურ ცენტრს). β-ალანინი წარმოიქმნება ასპარტინის მჟავის დეკარბოქსილირებით, ხოლო ცისტეამინი ცისტეინის დეკარბოქსილირებით:

β-ალანინის ცისტეამინი

გლუტამინის მჟავის ნარჩენი არის სხვა კოენზიმის ნაწილი - ტეტრაჰიდროფოლის მჟავა, ვიტამინი B c-ს წარმოებული.

სხვა ბიოლოგიურად ღირებული მოლეკულები არის ნაღვლის მჟავების კონიუგატები ამინომჟავა გლიცინთან. ეს კონიუგატები უფრო ძლიერი მჟავებია, ვიდრე ძირითადი მჟავები, წარმოიქმნება ღვიძლში და გვხვდება ნაღველში მარილების სახით.

გლიკოქოლის მჟავა

პროტეინოგენური ამინომჟავები არის ზოგიერთი ანტიბიოტიკის წინამორბედი - ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები, რომლებიც სინთეზირდება მიკროორგანიზმების მიერ და აფერხებს ბაქტერიების, ვირუსების და უჯრედების რეპროდუქციას. მათგან ყველაზე ცნობილია პენიცილინები და ცეფალოსპორინები, რომლებიც ქმნიან β-ლაქტამური ანტიბიოტიკების ჯგუფს და წარმოიქმნება გვარის ობის მიერ. პენიცილიუმი. მათ ახასიათებთ რეაქტიული β-ლაქტამის რგოლის სტრუქტურაში არსებობა, რომლის დახმარებით ისინი აფერხებენ გრამუარყოფითი მიკროორგანიზმების უჯრედის კედლების სინთეზს.

პენიცილინების ზოგადი ფორმულა

ამინომჟავებიდან დეკარბოქსილაციით მიიღება ბიოგენური ამინები - ნეიროტრანსმიტერები, ჰორმონები და ჰისტოჰორმონები.

ამინომჟავები გლიცინი და გლუტამატი თავად არიან ნეიროტრანსმიტერები ცენტრალურ ნერვულ სისტემაში.

ამინომჟავების წარმოებულებია აგრეთვე ალკალოიდები - ძირითადი ბუნების ბუნებრივი აზოტის შემცველი ნაერთები, რომლებიც წარმოიქმნება მცენარეებში. ეს ნაერთები უკიდურესად აქტიური ფიზიოლოგიური ნაერთებია, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში. ალკალოიდების მაგალითებია ფენილალანინის წარმოებული პაპავერინი, ჰიპნოზური ყაყაჩოს იზოქინოლინის ალკალოიდი (სპაზმოლიზური საშუალება) და ტრიპტოფანის წარმოებული ფიზოსტიგმინი, ინდოლის ალკალოიდი კალაბარის ლობიოდან (ანტიქოლინესტერაზას წამალი):

პაპავერინის ფიზოსტიგმინი

ამინომჟავები ბიოტექნოლოგიის ძალიან პოპულარული ობიექტებია. ამინომჟავების ქიმიური სინთეზის მრავალი ვარიანტი არსებობს, მაგრამ შედეგი არის ამინომჟავების რაცემატი. ვინაიდან ამინომჟავების მხოლოდ L-იზომერები შესაფერისია კვების მრეწველობისა და მედიცინაში, რაკემიური ნარევები უნდა დაიყოს ენანტიომერებად, რაც სერიოზულ პრობლემას წარმოადგენს. აქედან გამომდინარე, უფრო პოპულარულია ბიოტექნოლოგიური მიდგომა: ფერმენტული სინთეზი იმობილიზებული ფერმენტების გამოყენებით და მიკრობიოლოგიური სინთეზი მთლიანი მიკრობული უჯრედების გამოყენებით. ორივე უკანასკნელ შემთხვევაში მიიღება სუფთა L-იზომერები.

ამინომჟავები გამოიყენება როგორც საკვები დანამატები და საკვების კომპონენტები. გლუტამინის მჟავა აუმჯობესებს ხორცის გემოს, ვალინი და ლეიცინი აუმჯობესებს ცომეულის გემოს, გლიცინი და ცისტეინი გამოიყენება როგორც ანტიოქსიდანტები კონსერვისას. D-ტრიპტოფანი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შაქრის შემცვლელი, რადგან ის ბევრჯერ ტკბილია. ლიზინს ემატება ფერმის ცხოველების საკვებად, რადგან მცენარეული ცილების უმეტესობა შეიცავს მცირე რაოდენობით აუცილებელ ამინომჟავას ლიზინს.

ამინომჟავები ფართოდ გამოიყენება სამედიცინო პრაქტიკაში. ეს არის ამინომჟავები, როგორიცაა მეთიონინი, ჰისტიდინი, გლუტამინის და ასპარტინის მჟავები, გლიცინი, ცისტეინი, ვალინი.

ბოლო ათწლეულის განმავლობაში ამინომჟავები დაემატა კანისა და თმის მოვლის საშუალებებს.

ქიმიურად მოდიფიცირებული ამინომჟავები ასევე ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში, როგორც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები პოლიმერების სინთეზში, სარეცხი საშუალებების, ემულგატორებისა და საწვავის დანამატების წარმოებაში.

თანამედროვე ცილოვანი კვების წარმოდგენა შეუძლებელია ცალკეული ამინომჟავების როლის გათვალისწინების გარეშე. პროტეინის მთლიანი დადებითი ბალანსის შემთხვევაშიც კი, ცხოველის ორგანიზმი შეიძლება განიცდიდეს ცილის ნაკლებობას. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ცალკეული ამინომჟავების ასიმილაცია ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, ერთი ამინომჟავის ნაკლებობამ ან სიჭარბემ შეიძლება გამოიწვიოს მეორის ნაკლებობა.
ზოგიერთი ამინომჟავა არ არის სინთეზირებული ადამიანის ორგანიზმში და ცხოველებში. მათ შეუცვლელს უწოდებენ. მხოლოდ ათი ასეთი ამინომჟავაა. ოთხი მათგანი კრიტიკულია (შემზღუდავი) - ისინი ყველაზე ხშირად ზღუდავენ ცხოველების ზრდა-განვითარებას.
მეთიონინი და ცისტინი არის მთავარი შემზღუდველი ამინომჟავები ფრინველის დიეტაში, ხოლო ლიზინი ღორის დიეტაში. ორგანიზმმა უნდა მიიღოს საკმარისი რაოდენობით ძირითადი შემზღუდველი მჟავა რაციონში, რათა სხვა ამინომჟავები ეფექტურად გამოიყენონ ცილის სინთეზისთვის.

ეს პრინციპი ილუსტრირებულია ლიბიგის ლულით, სადაც ლულის შევსების დონე წარმოადგენს ცხოველის ორგანიზმში ცილის სინთეზის დონეს. ლულის ყველაზე მოკლე დაფა „ზღუდავს“ მასში სითხის შეკავების შესაძლებლობას. თუ ეს დაფა გაგრძელდება, მაშინ ლულაში შენახული სითხის მოცულობა გაიზრდება მეორე შემზღუდველი დაფის დონემდე.
ცხოველების პროდუქტიულობის განმსაზღვრელი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორია მასში შემავალი ამინომჟავების ბალანსი ფიზიოლოგიური მოთხოვნილებების შესაბამისად. არაერთმა კვლევამ აჩვენა, რომ ღორებში, ჯიშისა და სქესის მიხედვით, ამინომჟავების მოთხოვნილება რაოდენობრივად განსხვავდება. მაგრამ არსებითი ამინომჟავების თანაფარდობა 1 გ ცილის სინთეზისთვის იგივეა. არსებითი ამინომჟავების ამ თანაფარდობას ლიზინთან, როგორც მთავარ შემზღუდველ ამინომჟავას, ეწოდება "იდეალური ცილა" ან "იდეალური ამინომჟავის პროფილი". (

ლიზინი

არის ცხოველური, მცენარეული და მიკრობული წარმოშობის თითქმის ყველა ცილის ნაწილი, თუმცა მარცვლეული კულტურების ცილები ღარიბია ლიზინში.

• ლიზინი არეგულირებს რეპროდუქციულ ფუნქციას, მისი ნაკლებობით ირღვევა სპერმის და კვერცხუჯრედის წარმოქმნა.
• აუცილებელია ახალგაზრდა ცხოველების ზრდისთვის, ქსოვილის ცილების ფორმირებისთვის. ლიზინი მონაწილეობს ნუკლეოპროტეინების, ქრომოპროტეინების (ჰემოგლობინის) სინთეზში, რითაც არეგულირებს ცხოველის თმის პიგმენტაციას. არეგულირებს ცილის დაშლის პროდუქტების რაოდენობას ქსოვილებსა და ორგანოებში.
• ხელს უწყობს კალციუმის შეწოვას
• მონაწილეობს ნერვული და ენდოკრინული სისტემების ფუნქციურ აქტივობაში, არეგულირებს ცილებისა და ნახშირწყლების მეტაბოლიზმს, თუმცა ნახშირწყლებთან რეაქციაში ლიზინი მიუწვდომელი ხდება შეწოვისთვის.
• ლიზინი არის საწყისი ნივთიერება კარნიტინის ფორმირებაში, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცხიმის მეტაბოლიზმში.

მეთიონინი და ცისტინიგოგირდის შემცველი ამინომჟავები. ამავდროულად, მეთიონინი შეიძლება გარდაიქმნას ცისტინად, ამიტომ ეს ამინომჟავები ერთად ნორმალიზდება და დეფიციტის შემთხვევაში მეთიონინის დანამატები შეჰყავთ დიეტაში. ორივე ეს ამინომჟავა მონაწილეობს კანის წარმოებულების - თმის, ბუმბულის წარმოქმნაში; ისინი E ვიტამინთან ერთად არეგულირებენ ღვიძლიდან ზედმეტი ცხიმის გამოდევნას და აუცილებელია უჯრედების, სისხლის წითელი უჯრედების ზრდისა და გამრავლებისთვის. მეთიონინის ნაკლებობით, ცისტინი არააქტიურია. თუმცა, დიეტაში მეთიონინის მნიშვნელოვანი ჭარბი რაოდენობა არ უნდა იყოს დაშვებული.

მეთიონინი

ხელს უწყობს კუნთებში ცხიმის დეპონირებას, აუცილებელია ქოლინის (ვიტამინი B4), კრეატინის, ადრენალინის, ნიაცინის (ვიტამინი B5) ახალი ორგანული ნაერთების ფორმირებისთვის.
დიეტაში მეთიონინის დეფიციტი იწვევს პლაზმის ცილების (ალბუმინის) დონის დაქვეითებას, იწვევს ანემიას (სისხლში ჰემოგლობინის დონის დაქვეითებას), ხოლო E ვიტამინის და სელენის ნაკლებობა ხელს უწყობს კუნთოვანი დისტროფიის განვითარებას. დიეტაში მეთიონინის არასაკმარისი რაოდენობა იწვევს ახალგაზრდა ცხოველების ჩამორჩენას, მადის დაკარგვას, პროდუქტიულობის დაქვეითებას, საკვების ხარჯების მატებას, ცხიმოვან ღვიძლს, თირკმელების ფუნქციის დარღვევას, ანემიას და არასრულ კვებას.
მეთიონინის ჭარბი რაოდენობა აფერხებს აზოტის გამოყენებას, იწვევს დეგენერაციულ ცვლილებებს ღვიძლში, თირკმელებში, პანკრეასში, ზრდის არგინინის, გლიცინის საჭიროებას. მეთიონინის დიდი ჭარბი რაოდენობით, შეინიშნება დისბალანსი (ირღვევა ამინომჟავების ბალანსი, რაც ეფუძნება საკვებში აუცილებელი ამინომჟავების ოპტიმალური თანაფარდობის მკვეთრ გადახრებს), რასაც თან ახლავს მეტაბოლური დარღვევები და ზრდის დათრგუნვა. მაჩვენებელი ახალგაზრდა ცხოველებში.
ცისტინი არის გოგირდის შემცველი ამინომჟავა, ურთიერთშემცვლელი მეთიონინით, მონაწილეობს რედოქს პროცესებში, ცილების, ნახშირწყლებისა და ნაღვლის მჟავების მეტაბოლიზმში, ხელს უწყობს ნივთიერებების წარმოქმნას, რომლებიც ანეიტრალებს ნაწლავის შხამებს, ააქტიურებს ინსულინს, ტრიპტოფანთან ერთად, ცისტინი მონაწილეობს სინთეზში. ნაღვლის მჟავების ღვიძლი, რომელიც აუცილებელია ნაწლავებიდან ცხიმების მონელების პროდუქტების შეწოვისთვის, გამოიყენება გლუტათიონის სინთეზისთვის. ცისტინს აქვს ულტრაიისფერი სხივების შთანთქმის უნარი. ცისტინის ნაკლებობით, აღინიშნება ღვიძლის ციროზი, ახალგაზრდა ცხოველებში ბუმბულის და ბუმბულის ზრდის შეფერხება, ზრდასრულ ფრინველში ბუმბულის სისუსტე და დაკარგვა (მოყრა) და ინფექციური დაავადებებისადმი წინააღმდეგობის დაქვეითება.

ტრიპტოფანი

განსაზღვრავს საჭმლის მომნელებელი ტრაქტის ფერმენტების ფიზიოლოგიურ აქტივობას, უჯრედებში ჟანგვითი ფერმენტები და რიგი ჰორმონები, მონაწილეობს სისხლის პლაზმის ცილების განახლებაში, განსაზღვრავს ენდოკრინული და სისხლმბადი აპარატების ნორმალურ ფუნქციონირებას, რეპროდუქციული სისტემის, გამა გლობულინების, ჰემოგლობინის სინთეზს. , ნიკოტინის მჟავა, თვალის პურპურა და ა.შ. ტრიპტოფანის რაციონში ახალგაზრდა ცხოველების ზრდა შენელდება, კვერცხუჯრედის წარმოება მცირდება, საკვების ხარჯები იზრდება, ენდოკრინული და სასქესო ჯირკვლების ატროფია, სიბრმავე, ვითარდება ანემია (რაოდენობა. მცირდება სისხლის წითელი უჯრედების და ჰემოგლობინის დონე სისხლში), მცირდება სხეულის წინააღმდეგობა და იმუნური თვისებები, მცირდება კვერცხუჯრედების განაყოფიერება და გამოჩეკვება. ღორებში, რომლებიც იკვებებიან ტრიპტოფანით ღარიბი საკვებით, საკვების მიღება მცირდება, მადის დარღვევა, ჯაგარის გაუხეშება და დაღლილობა, აღინიშნება ცხიმოვანი ღვიძლი. ამ ამინომჟავის დეფიციტი ასევე იწვევს სტერილობას, გაღიზიანებას, კრუნჩხვებს, კატარაქტის წარმოქმნას, აზოტის უარყოფით ბალანსს და წონის კლებას. ტრიპტოფანი, როგორც ნიკოტინის მჟავის წინამორბედი (პროვიტამინი), ხელს უშლის პელაგრას განვითარებას.

ამინომჟავებს უწოდებენ კარბოქსილის მჟავებს, რომლებიც შეიცავს ამინო ჯგუფს და კარბოქსილის ჯგუფს. ბუნებრივი ამინომჟავები არის 2-ამინოკარბოქსილის მჟავები, ან α-ამინომჟავები, თუმცა არსებობს ისეთი ამინომჟავები, როგორიცაა β-ალანინი, ტაურინი, γ-ამინობუტერინის მჟავა. α-ამინომჟავის განზოგადებული ფორმულა ასე გამოიყურება:

α-ამინომჟავებს მე-2 ნახშირბადის ატომში აქვთ ოთხი განსხვავებული შემცვლელი, ანუ ყველა α-ამინომჟავას, გლიცინის გარდა, აქვს ასიმეტრიული (ქირალური) ნახშირბადის ატომი და არსებობს ორი ენანტიომერის სახით - L- და D-ამინო. მჟავები. ბუნებრივი ამინომჟავები მიეკუთვნება L-სერიას. D-ამინომჟავები გვხვდება ბაქტერიებსა და პეპტიდურ ანტიბიოტიკებში.

ყველა ამინომჟავა წყალხსნარებში შეიძლება არსებობდეს ბიპოლარული იონების სახით და მათი მთლიანი მუხტი დამოკიდებულია გარემოს pH-ზე. pH მნიშვნელობას, რომლის დროსაც მთლიანი მუხტი ნულის ტოლია, იზოელექტრული წერტილი ეწოდება. იზოელექტრიკულ წერტილში ამინომჟავა არის ზვიტერიონი, ანუ მისი ამინის ჯგუფი პროტონირებულია, ხოლო კარბოქსილის ჯგუფი დისოცირებულია. ნეიტრალურ pH რეგიონში ამინომჟავების უმეტესობა ცვიტერიონებია:

ამინომჟავები არ შთანთქავს სინათლეს სპექტრის ხილულ რეგიონში, არომატული ამინომჟავები შთანთქავს სინათლეს სპექტრის UV რეგიონში: ტრიპტოფანი და ტიროზინი 280 ნმ, ფენილალანინი 260 ნმ.

ამინომჟავებს ახასიათებთ რამდენიმე ქიმიური რეაქცია, რომელსაც დიდი მნიშვნელობა აქვს ლაბორატორიული პრაქტიკისთვის: ფერადი ნინჰიდრინის ტესტი α-ამინო ჯგუფისთვის, სულფჰიდრილის, ფენოლური და ამინომჟავების რადიკალების სხვა ჯგუფებისთვის დამახასიათებელი რეაქციები, აცეტილაცია და შიფის ფუძეების წარმოქმნა. ამინო ჯგუფები, ესტერიფიკაცია კარბოქსილის ჯგუფებით.

ამინომჟავების ბიოლოგიური როლი:

არის პეპტიდების და ცილების, ე.წ. პროტეინოგენური ამინომჟავების სტრუქტურული ელემენტები. ცილების შემადგენლობაში შედის 20 ამინომჟავა, რომლებიც კოდირებულია გენეტიკური კოდით და შედიან ცილებში ტრანსლაციის დროს, ზოგიერთი მათგანი შეიძლება იყოს ფოსფორილირებადი, აცილირებული ან ჰიდროქსილირებული;

შეიძლება იყოს სხვა ბუნებრივი ნაერთების სტრუქტურული ელემენტები - კოენზიმები, ნაღვლის მჟავები, ანტიბიოტიკები;

არის სასიგნალო მოლეკულები. ზოგიერთი ამინომჟავა არის ნეიროტრანსმიტერები ან ნეიროტრანსმიტერების, ჰორმონების და ჰისტოჰორმონების წინამორბედები;

არის არსებითი მეტაბოლიტები, მაგალითად, ზოგიერთი ამინომჟავა არის მცენარეული ალკალოიდების წინამორბედები, ან ემსახურება როგორც აზოტის დონორებს, ან წარმოადგენს კვების სასიცოცხლო კომპონენტებს.

პროტეინოგენური ამინომჟავების კლასიფიკაცია ეფუძნება გვერდითი ჯაჭვების სტრუქტურასა და პოლარობას:

1. ალიფატური ამინომჟავები:

გლიცინი, გლი,გ,გლი

ალანინი, ალა, ა, ალა

ვალინი, ლილვი,V,Val*

ლეიცინი, ლეი,L,ლეუ*

იზოლეიცინი, ილე,მე, ილე*

ეს ამინომჟავები არ შეიცავს ჰეტეროატომებს ან ციკლურ ჯგუფებს გვერდით ჯაჭვში და ხასიათდება გამოხატული დაბალი პოლარობით.

ცისტეინი, ცის,C,Cys

მეთიონინი, მეთეტი,M,Met*

3. არომატული ამინომჟავები:

ფენილალანინი, თმის საშრობი,F,Phe*

ტიროზინი, სროლის არეალი,Y,Tyr

ტრიპტოფანი, სამი,W,Trp*

ჰისტიდინი, gis, H, მისი

არომატული ამინომჟავები შეიცავს მეზომერულ რეზონანსულად სტაბილიზებულ ციკლებს. ამ ჯგუფში მხოლოდ ამინომჟავა ფენილალანინი ავლენს დაბალ პოლარობას, ტიროზინი და ტრიპტოფანი ხასიათდება შესამჩნევი პოლარობით, ხოლო ჰისტიდინი კი მაღალი პოლარობით. ჰისტიდინი ასევე შეიძლება კლასიფიცირებული იყოს როგორც ძირითადი ამინომჟავა.

4. ნეიტრალური ამინომჟავები:

სერინი, სერ,S, სერ

თრეონინი, tre,T,Thr*

ასპარაგინი, ასნ,ნ, ასნ

გლუტამინი, გლნ, Q, Gln

ნეიტრალური ამინომჟავები შეიცავს ჰიდროქსილის ან კარბოქსამიდის ჯგუფებს. მიუხედავად იმისა, რომ ამიდური ჯგუფები არაიონურია, ასპარაგინის და გლუტამინის მოლეკულები ძალიან პოლარულია.

5. მჟავე ამინომჟავები:

ასპარტინის მჟავა (ასპარტატი), ასპ,დ,ასპ

გლუტამინის მჟავა (გლუტამატი), ღრმა, E, გლუ

მჟავე ამინომჟავების გვერდითი ჯაჭვების კარბოქსილის ჯგუფები მთლიანად იონიზირებულია ფიზიოლოგიური pH მნიშვნელობების მთელ დიაპაზონში.

6. ძირითადი ამინომჟავები:

ლიზინი, ლ საწყისი, K, Lys*

არგინინი, არგ,რ,არგ

ძირითადი ამინომჟავების გვერდითი ჯაჭვები მთლიანად პროტონირებულია ნეიტრალურ pH რეგიონში. უაღრესად ძირითადი და ძალიან პოლარული ამინომჟავა არის არგინინი, რომელიც შეიცავს გუანიდინის ნაწილს.

7. იმინომჟავა:

პროლინი, შესახებ,პ,პრო

პროლინის გვერდითი ჯაჭვი შედგება ხუთწევრიანი რგოლისაგან, მათ შორის α-ნახშირბადის ატომი და α-ამინო ჯგუფი. ამიტომ, პროლინი, მკაცრად რომ ვთქვათ, არ არის ამინომჟავა, არამედ იმინომჟავა. აზოტის ატომი რგოლში არის სუსტი ბაზა და არ პროტონირებულია pH-ის ფიზიოლოგიურ მნიშვნელობებზე. ციკლური სტრუქტურის გამო პროლინი იწვევს პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში მოხრილობას, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია კოლაგენის სტრუქტურისთვის.

ჩამოთვლილი ამინომჟავების ნაწილი ადამიანის ორგანიზმში ვერ სინთეზირდება და საკვებით უნდა მიეწოდოს. ეს აუცილებელი ამინომჟავები აღინიშნება ვარსკვლავით.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, პროტეინოგენური ამინომჟავები ზოგიერთი ღირებული ბიოლოგიურად აქტიური მოლეკულის წინამორბედია.

ორი ბიოგენური ამინი β-ალანინი და ცისტეამინი კოენზიმ A-ს ნაწილია (კოენზიმები წყალში ხსნადი ვიტამინების წარმოებულებია, რომლებიც ქმნიან რთული ფერმენტების აქტიურ ცენტრს). β-ალანინი წარმოიქმნება ასპარტინის მჟავის დეკარბოქსილირებით, ხოლო ცისტეამინი ცისტეინის დეკარბოქსილირებით:

β-ალანინი
ცისტეამინი

გლუტამინის მჟავის ნარჩენი არის სხვა კოენზიმის ნაწილი - ტეტრაჰიდროფოლის მჟავა, ვიტამინი B c-ს წარმოებული.

სხვა ბიოლოგიურად ღირებული მოლეკულები არის ნაღვლის მჟავების კონიუგატები ამინომჟავა გლიცინთან. ეს კონიუგატები უფრო ძლიერი მჟავებია, ვიდრე ძირითადი მჟავები, წარმოიქმნება ღვიძლში და გვხვდება ნაღველში მარილების სახით.

გლიკოქოლის მჟავა

პროტეინოგენური ამინომჟავები არის ზოგიერთი ანტიბიოტიკის წინამორბედი - ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები, რომლებიც სინთეზირდება მიკროორგანიზმების მიერ და აფერხებს ბაქტერიების, ვირუსების და უჯრედების რეპროდუქციას. მათგან ყველაზე ცნობილია პენიცილინები და ცეფალოსპორინები, რომლებიც ქმნიან β-ლაქტამური ანტიბიოტიკების ჯგუფს და წარმოიქმნება გვარის ობის მიერ. პენიცილიუმი. მათ ახასიათებთ რეაქტიული β-ლაქტამის რგოლის სტრუქტურაში არსებობა, რომლის დახმარებით ისინი აფერხებენ გრამუარყოფითი მიკროორგანიზმების უჯრედის კედლების სინთეზს.

პენიცილინების ზოგადი ფორმულა

ამინომჟავებიდან დეკარბოქსილაციით მიიღება ბიოგენური ამინები - ნეიროტრანსმიტერები, ჰორმონები და ჰისტოჰორმონები.

ამინომჟავები გლიცინი და გლუტამატი თავად არიან ნეიროტრანსმიტერები ცენტრალურ ნერვულ სისტემაში.

დოფამინი (ნეიროტრანსმიტერი) ნორეპინეფრინი (ნეიროტრანსმიტერი)

ადრენალინი (ჰორმონი) ჰისტამინი (შუამავალი და ჰისტოჰორმონი)

სეროტონინი (ნეიროტრანსმიტერი და ჰისტოჰორმონი) GABA (ნეიროტრანსმიტერი)

თიროქსინი (ჰორმონი)

ამინომჟავის ტრიპტოფანის წარმოებული არის ყველაზე ცნობილი ბუნებრივად არსებული აუქსინი, ინდოლეძმარმჟავა. აუქსინები მცენარეთა ზრდის რეგულატორებია, ისინი ასტიმულირებენ მზარდი ქსოვილების დიფერენციაციას, კამბიუმის, ფესვების ზრდას, აჩქარებენ ნაყოფის ზრდას და ძველი ფოთლების ცვენას, მათი ანტაგონისტებია აბსცინის მჟავა.

ინდოლეციტური მჟავა

ამინომჟავების წარმოებულებია აგრეთვე ალკალოიდები - ძირითადი ბუნების ბუნებრივი აზოტის შემცველი ნაერთები, რომლებიც წარმოიქმნება მცენარეებში. ეს ნაერთები უკიდურესად აქტიური ფიზიოლოგიური ნაერთებია, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში. ალკალოიდების მაგალითებია ფენილალანინის წარმოებული პაპავერინი, ჰიპნოზური ყაყაჩოს იზოქინოლინის ალკალოიდი (სპაზმოლიზური საშუალება) და ტრიპტოფანის წარმოებული ფიზოსტიგმინი, ინდოლის ალკალოიდი კალაბარის ლობიოდან (ანტიქოლინესტერაზას წამალი):

პაპავერინის ფიზოსტიგმინი

ამინომჟავები ბიოტექნოლოგიის ძალიან პოპულარული ობიექტებია. ამინომჟავების ქიმიური სინთეზის მრავალი ვარიანტი არსებობს, მაგრამ შედეგი არის ამინომჟავების რაცემატი. ვინაიდან ამინომჟავების მხოლოდ L-იზომერები შესაფერისია კვების მრეწველობისა და მედიცინაში, რაკემიური ნარევები უნდა დაიყოს ენანტიომერებად, რაც სერიოზულ პრობლემას წარმოადგენს. აქედან გამომდინარე, უფრო პოპულარულია ბიოტექნოლოგიური მიდგომა: ფერმენტული სინთეზი იმობილიზებული ფერმენტების გამოყენებით და მიკრობიოლოგიური სინთეზი მთლიანი მიკრობული უჯრედების გამოყენებით. ორივე უკანასკნელ შემთხვევაში მიიღება სუფთა L-იზომერები.

ამინომჟავები გამოიყენება როგორც საკვები დანამატები და საკვების კომპონენტები. გლუტამინის მჟავა აუმჯობესებს ხორცის გემოს, ვალინი და ლეიცინი აუმჯობესებს ცომეულის გემოს, გლიცინი და ცისტეინი გამოიყენება როგორც ანტიოქსიდანტები კონსერვისას. D-ტრიპტოფანი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შაქრის შემცვლელი, რადგან ის ბევრჯერ ტკბილია. ლიზინს ემატება ფერმის ცხოველების საკვებად, რადგან მცენარეული ცილების უმეტესობა შეიცავს მცირე რაოდენობით აუცილებელ ამინომჟავას ლიზინს.

ამინომჟავები ფართოდ გამოიყენება სამედიცინო პრაქტიკაში. ეს არის ამინომჟავები, როგორიცაა მეთიონინი, ჰისტიდინი, გლუტამინის და ასპარტინის მჟავები, გლიცინი, ცისტეინი, ვალინი.

ბოლო ათწლეულის განმავლობაში ამინომჟავები დაემატა კანისა და თმის მოვლის საშუალებებს.

ქიმიურად მოდიფიცირებული ამინომჟავები ასევე ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში, როგორც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები პოლიმერების სინთეზში, სარეცხი საშუალებების, ემულგატორებისა და საწვავის დანამატების წარმოებაში.

ცილები

ცილები არის მაკრომოლეკულური ნივთიერებები, რომლებიც შედგება ამინომჟავებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია პეპტიდური ბმებით.

ეს არის ცილები, რომლებიც წარმოადგენენ თაობიდან თაობას გადაცემული გენეტიკური ინფორმაციის პროდუქტს და ახორციელებენ უჯრედში არსებულ ყველა სასიცოცხლო პროცესს.

ცილის ფუნქციები:

კატალიზური ფუნქცია. ცილების ყველაზე მრავალრიცხოვანი ჯგუფია ფერმენტები - ცილები კატალიზური აქტივობით, რომლებიც აჩქარებენ ქიმიურ რეაქციებს. ფერმენტების მაგალითებია პეპსინი, ალკოჰოლის დეჰიდროგენაზა, გლუტამინის სინთეტაზა.

სტრუქტურული ფუნქცია. სტრუქტურული ცილები პასუხისმგებელნი არიან უჯრედებისა და ქსოვილების ფორმისა და სტაბილურობის შენარჩუნებაზე, მათ შორისაა კერატინები, კოლაგენი, ფიბროინი.

სატრანსპორტო ფუნქცია. სატრანსპორტო ცილები ატარებენ მოლეკულებს ან იონებს ერთი ორგანოდან მეორეში ან უჯრედის შიგნით მემბრანების გავლით, როგორიცაა ჰემოგლობინი, შრატის ალბუმინი, იონური არხები.

დამცავი ფუნქცია. ჰომეოსტაზის სისტემის ცილები იცავს ორგანიზმს პათოგენებისგან, უცხო ინფორმაციის, სისხლის დაკარგვისგან - იმუნოგლობულინები, ფიბრინოგენი, თრომბინი.

მარეგულირებელი ფუნქცია. ცილები ასრულებენ სასიგნალო ნივთიერებების ფუნქციებს - ზოგიერთი ჰორმონი, ჰისტოჰორმონები და ნეიროტრანსმიტერები, არიან რეცეპტორები ნებისმიერი სტრუქტურის სასიგნალო ნივთიერებებისთვის, უზრუნველყოფენ სიგნალის შემდგომ გადაცემას უჯრედის ბიოქიმიური სასიგნალო ჯაჭვებში. მაგალითებია ზრდის ჰორმონი სომატოტროპინი, ჰორმონი ინსულინი, H- და M-ქოლინერგული რეცეპტორები.

საავტომობილო ფუნქცია. ცილების დახმარებით ტარდება შეკუმშვის და სხვა ბიოლოგიური მოძრაობის პროცესები. მაგალითებია ტუბულინი, აქტინი, მიოზინი.

სათადარიგო ფუნქცია. მცენარეები შეიცავს შესანახ ცილებს, რომლებიც ღირებული საკვები ნივთიერებებია; ცხოველებში კუნთების ცილები ემსახურება როგორც სარეზერვო საკვებ ნივთიერებებს, რომლებიც მობილიზებულია საგანგებო სიტუაციებში.

პროტეინებს ახასიათებთ სტრუქტურული ორგანიზაციის რამდენიმე დონის არსებობა.

პირველადი სტრუქტურაცილა არის ამინომჟავების ნარჩენების თანმიმდევრობა პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში. პეპტიდური ბმა არის კარბოქსამიდური კავშირი ერთი ამინომჟავის α-კარბოქსილის ჯგუფსა და მეორე ამინომჟავის α-ამინო ჯგუფს შორის.

ალანილფენილალანილცისტეილპროლინი

პეპტიდურ კავშირს აქვს რამდენიმე მახასიათებელი:

ა) რეზონანსულად სტაბილიზირებულია და ამიტომ პრაქტიკულად იმავე სიბრტყეშია განთავსებული - არის პლანშეტური; C-N ბმის გარშემო ბრუნვა დიდ ენერგიას მოითხოვს და რთულია;

ბ) -CO-NH- ბმას აქვს განსაკუთრებული ხასიათი, ის ჩვეულებრივზე ნაკლებია, მაგრამ ორჯერ მეტია, ანუ არსებობს კეტო-ენოლ ტავტომერიზმი:

გ) შემცვლელები პეპტიდურ ბმასთან მიმართებაში არიან ტრანსი- პოზიცია;

დ) პეპტიდის ხერხემალი გარშემორტყმულია სხვადასხვა ხასიათის გვერდითი ჯაჭვებით, რომლებიც ურთიერთქმედებენ მიმდებარე გამხსნელ მოლეკულებთან, იონიზირებულია თავისუფალი კარბოქსილის და ამინო ჯგუფები, ქმნიან ცილის მოლეკულის კატიონურ და ანიონურ ცენტრებს. მათი თანაფარდობიდან გამომდინარე, ცილის მოლეკულა იღებს მთლიან დადებით ან უარყოფით მუხტს და ასევე ხასიათდება საშუალო pH-ის ამა თუ იმ მნიშვნელობით, როდესაც ცილის იზოელექტრული წერტილი მიიღწევა. რადიკალები ქმნიან მარილს, ეთერს, დისულფიდურ ხიდებს ცილის მოლეკულაში და ასევე განსაზღვრავენ ცილების თანდაყოლილი რეაქციების დიაპაზონს.

ამჟამად, შეთანხმებულია 100 ან მეტი ამინომჟავის ნარჩენებისგან შემდგარი პოლიმერების ცილებად განხილვა, პოლიმერები, რომლებიც შედგება 50-100 ამინომჟავის ნარჩენებისგან, როგორც პოლიპეპტიდები, და პოლიმერები, რომლებიც შედგება 50-ზე ნაკლები ამინომჟავის ნარჩენებისგან, როგორც დაბალი მოლეკულური წონის პეპტიდები.

ზოგიერთი დაბალი მოლეკულური წონის პეპტიდი დამოუკიდებელ ბიოლოგიურ როლს ასრულებს. ზოგიერთი ამ პეპტიდის მაგალითები:

გლუტათიონი, γ-glu-cis-gly, არის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული უჯრედშიდა პეპტიდი, რომელიც მონაწილეობს უჯრედებში რედოქს პროცესებში და ამინომჟავების ტრანსპორტირებაში ბიოლოგიურ მემბრანებში.

კარნოზინი - β-ალა-გისი - პეპტიდი, რომელიც შეიცავს ცხოველების კუნთებს, გამორიცხავს ლიპიდური პეროქსიდაციის პროდუქტებს, აჩქარებს ნახშირწყლების დაშლას კუნთებში და მონაწილეობს კუნთებში ენერგეტიკულ ცვლაში ფოსფატის სახით.

ვაზოპრესინი არის ჰიპოფიზის უკანა ჯირკვლის ჰორმონი, რომელიც მონაწილეობს ორგანიზმში წყლის მეტაბოლიზმის რეგულირებაში:

ფალოიდინი არის შხამიანი ბუზის აგარის პოლიპეპტიდი, რომელიც უმნიშვნელო კონცენტრაციით იწვევს ორგანიზმის სიკვდილს უჯრედებიდან ფერმენტების და კალიუმის იონების გამოყოფის გამო:

გრამიციდინი არის ანტიბიოტიკი, რომელიც მოქმედებს ბევრ გრამდადებით ბაქტერიაზე, ცვლის ბიოლოგიური მემბრანების გამტარიანობას დაბალი მოლეკულური წონის ნაერთებისთვის და იწვევს უჯრედების სიკვდილს:

შეხვდა-ენკეფალინი - thyr-gli-gli-fen-met - პეპტიდი, რომელიც სინთეზირებულია ნეირონებში და ათავისუფლებს ტკივილს.

ცილის მეორადი სტრუქტურაარის სივრცითი სტრუქტურა, რომელიც წარმოიქმნება პეპტიდური ხერხემლის ფუნქციურ ჯგუფებს შორის ურთიერთქმედების შედეგად.

პეპტიდური ჯაჭვი შეიცავს ბევრ CO და NH ჯგუფს პეპტიდურ ბმებს, რომელთაგან თითოეულს პოტენციურად შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს წყალბადის ბმების ფორმირებაში. არსებობს ორი ძირითადი ტიპის სტრუქტურა, რომელიც ამის საშუალებას იძლევა: α-სპირალი, რომელშიც ჯაჭვი ხვდება ტელეფონის კაბელის მსგავსად, და β-ნაკეციანი სტრუქტურა, რომელშიც ერთი ან მეტი ჯაჭვის წაგრძელებული მონაკვეთები ერთმანეთის გვერდით არის დაწყობილი. ორივე ეს სტრუქტურა ძალიან სტაბილურია.

α-სპირალი ხასიათდება გრეხილი პოლიპეპტიდური ჯაჭვის უკიდურესად მკვრივი შეფუთვით, მარჯვენა სპირალის თითოეულ ბრუნს აქვს 3.6 ამინომჟავის ნარჩენი, რომლის რადიკალები ყოველთვის მიმართულია გარეთ და ოდნავ უკან, ანუ დასაწყისში. პოლიპეპტიდური ჯაჭვის.

α-ჰელიქსის ძირითადი მახასიათებლები:

α-სპირალი სტაბილიზირებულია წყალბადის ობლიგაციებით წყალბადის ატომს შორის პეპტიდური ჯგუფის აზოტთან და ნარჩენების კარბონილის ჟანგბადთან, ჯაჭვის გასწვრივ მოცემულიდან ოთხი პოზიციის დაშორებით;

ყველა პეპტიდური ჯგუფი მონაწილეობს წყალბადის ბმის ფორმირებაში, რაც უზრუნველყოფს α-სპირალის მაქსიმალურ სტაბილურობას;

პეპტიდური ჯგუფების აზოტისა და ჟანგბადის ყველა ატომი მონაწილეობს წყალბადის ბმების ფორმირებაში, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს α-სპირალის რეგიონების ჰიდროფილურობას და ზრდის მათ ჰიდროფობიურობას;

α-სპირალი წარმოიქმნება სპონტანურად და არის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ყველაზე სტაბილური კონფორმაცია, რომელიც შეესაბამება მინიმალურ თავისუფალ ენერგიას;

L-ამინომჟავების პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში, მარჯვენა სპირალი, რომელიც ჩვეულებრივ გვხვდება ცილებში, ბევრად უფრო სტაბილურია, ვიდრე მარცხენა.

α-ჰელიქსის ფორმირების შესაძლებლობა განპირობებულია ცილის პირველადი სტრუქტურით. ზოგიერთი ამინომჟავა ხელს უშლის პეპტიდის ხერხემლის გადახვევას. მაგალითად, გლუტამატისა და ასპარტატის მეზობელი კარბოქსილის ჯგუფები ორმხრივად იგერიებენ ერთმანეთს, რაც ხელს უშლის α-სპირალში წყალბადის ბმების წარმოქმნას. ამავე მიზეზით, ჯაჭვის დახვევა რთულია ერთმანეთთან ახლოს მდებარე დადებითად დამუხტული ლიზინისა და არგინინის ნარჩენების ადგილებში. თუმცა, პროლინი თამაშობს უდიდეს როლს α-სპირალის დაშლაში. ჯერ ერთი, პროლინში, აზოტის ატომი არის ხისტი რგოლის ნაწილი, რომელიც ხელს უშლის ბრუნვას N-C ბმის გარშემო და მეორეც, პროლინი არ ქმნის წყალბადურ კავშირს აზოტის ატომში წყალბადის არარსებობის გამო.

β-დაკეცვა არის ფენიანი სტრუქტურა, რომელიც წარმოიქმნება წყალბადის ბმებით წრფივად განლაგებულ პეპტიდურ ფრაგმენტებს შორის. ორივე ჯაჭვი შეიძლება იყოს დამოუკიდებელი ან მიეკუთვნებოდეს იმავე პოლიპეპტიდის მოლეკულას. თუ ჯაჭვები ორიენტირებულია იმავე მიმართულებით, მაშინ ასეთ β- სტრუქტურას პარალელურად უწოდებენ. ჯაჭვების საპირისპირო მიმართულების შემთხვევაში, ანუ როდესაც ერთი ჯაჭვის N-ბოლო ემთხვევა მეორე ჯაჭვის C-ბოლოტს, β-სტრუქტურას ანტიპარალელური ეწოდება. ენერგიულად, ანტიპარალელური β-დაკეცვა თითქმის ხაზოვანი წყალბადის ხიდებით უფრო სასურველია.

პარალელური β-დაკეცვა ანტიპარალელური β-დაკეცვა

α-სპირალისგან განსხვავებით, რომელიც გაჯერებულია წყალბადის ბმებით, β-დაკეცვის ჯაჭვის თითოეული მონაკვეთი ღიაა დამატებითი წყალბადის ბმების წარმოქმნისთვის. ამინომჟავის გვერდითი რადიკალები ორიენტირებულია ფოთლის სიბრტყეზე თითქმის პერპენდიკულურად, მონაცვლეობით ზემოთ და ქვემოთ.

იმ ადგილებში, სადაც პეპტიდური ჯაჭვი საკმაოდ ციცაბო იხრება, ხშირად არის β-მარყუჟი. ეს არის მოკლე ფრაგმენტი, რომელშიც 4 ამინომჟავის ნარჩენი არის მოხრილი 180 o და სტაბილიზირებულია ერთი წყალბადის ხიდით პირველ და მეოთხე ნარჩენებს შორის. დიდი ამინომჟავის რადიკალები ხელს უშლიან β-მარყუჟის წარმოქმნას, ამიტომ ის ყველაზე ხშირად შეიცავს უმცირეს ამინომჟავას, გლიცინს.

ზემეორადი ცილის სტრუქტურაარის მეორადი სტრუქტურების მონაცვლეობის რაღაც სპეციფიკური რიგი. დომენი გაგებულია, როგორც ცილის მოლეკულის ცალკეული ნაწილი, რომელსაც აქვს სტრუქტურული და ფუნქციური ავტონომიის გარკვეული ხარისხი. ახლა დომენები განიხილება ცილის მოლეკულების სტრუქტურის ფუნდამენტურ ელემენტებად, ხოლო α-სპირალისა და β-ფენების განლაგების თანაფარდობა და ბუნება უფრო მეტს იძლევა ცილის მოლეკულების ევოლუციისა და ფილოგენეტიკური ურთიერთობების გასაგებად, ვიდრე პირველადი სტრუქტურების შედარება. ევოლუციის მთავარი ამოცანაა ახალი ცილების აგება. ასეთი ამინომჟავების თანმიმდევრობის შემთხვევით სინთეზის უსასრულოდ მცირე შანსია, რომელიც დააკმაყოფილებს შეფუთვის პირობებს და უზრუნველყოფს ფუნქციური ამოცანების შესრულებას. მაშასადამე, ხშირად არსებობს ცილები სხვადასხვა ფუნქციით, მაგრამ სტრუქტურით ისეთივე მსგავსი, რომ ჩანს, რომ მათ საერთო წინაპარი ჰყავდათ ან ერთმანეთისგან განვითარდნენ. როგორც ჩანს, ევოლუცია, გარკვეული პრობლემის გადაჭრის აუცილებლობის წინაშე დგას, ამჯობინებს არა ამისთვის ცილების შექმნას, არამედ ამისთვის უკვე კარგად ჩამოყალიბებული სტრუქტურების ადაპტირებას, მათ ახალი მიზნებისთვის ადაპტაციას.

ხშირად განმეორებადი ზემეორადი სტრუქტურების რამდენიმე მაგალითი:

αα' - ცილები, რომლებიც შეიცავს მხოლოდ α-სპირალს (მიოგლობინი, ჰემოგლობინი);

ββ' – ცილები, რომლებიც შეიცავს მხოლოდ β- სტრუქტურებს (იმუნოგლობულინები, სუპეროქსიდდისმუტაზა);

βαβ' არის β-ლულის აგებულება, თითოეული β ფენა მდებარეობს ლულის შიგნით და ასოცირდება მოლეკულის ზედაპირზე განლაგებულ α-სპირალთან (ტრიოზა ფოსფოიზომერაზა, ლაქტატდეჰიდროგენაზა);

"თუთიის თითი" - ცილის ფრაგმენტი, რომელიც შედგება 20 ამინომჟავის ნარჩენებისგან, თუთიის ატომი ასოცირდება ორ ცისტეინთან და ორ ჰისტიდინთან, რის შედეგადაც დაახლოებით 12 ამინომჟავის ნარჩენების "თითი" შეიძლება მიბმული იყოს მარეგულირებელ რეგიონებთან. დნმ-ის მოლეკულა;

"ლეიცინის ელვა" - ურთიერთქმედების პროტეინებს აქვთ α-სპირალური რეგიონი, რომელიც შეიცავს მინიმუმ 4 ლეიცინის ნარჩენს, ისინი განლაგებულია ერთმანეთისგან 6 ამინომჟავის დაშორებით, ანუ ისინი განლაგებულია ყოველი მეორე შემობრუნების ზედაპირზე და შეუძლიათ შექმნან ჰიდროფობიური ბმები. სხვა ცილის ლეიცინის ნარჩენები. ლეიცინის ელვაშესაკრავების დახმარებით, მაგალითად, ძლიერ ძირითადი ჰისტონის ცილების მოლეკულები შეიძლება გაერთიანდეს კომპლექსებად, დაძლიოს დადებითი მუხტი.

ცილის მესამეული სტრუქტურა- ეს არის ცილის მოლეკულის სივრცითი განლაგება, რომელიც სტაბილიზირებულია ამინომჟავების გვერდით რადიკალებს შორის კავშირებით.

ობლიგაციების ტიპები, რომლებიც ასტაბილურებენ ცილის მესამეულ სტრუქტურას:

ელექტროსტატიკური წყალბადის ჰიდროფობიური დისულფიდი

ინტერაქცია კომუნიკაცია ინტერაქცია კომუნიკაცია

მესამეული სტრუქტურის დასაკეციდან გამომდინარე, ცილები შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად ტიპად - ფიბრილარულ და გლობულურ.

ფიბრილარული ცილები წყალში უხსნადი გრძელი ძაფისებრი მოლეკულებია, რომელთა პოლიპეპტიდური ჯაჭვები ერთი ღერძის გასწვრივაა გაშლილი. ეს არის ძირითადად სტრუქტურული და კონტრაქტული ცილები. ყველაზე გავრცელებული ფიბრილარული ცილების რამდენიმე მაგალითია:

α-კერატინები. სინთეზირებულია ეპიდერმული უჯრედებით. მათზე მოდის თმის, მატყლის, ბუმბულის, რქების, ფრჩხილების, კლანჭების, ნემსების, სასწორების, ჩლიქების და კუს ნაჭუჭის თითქმის მთელი მშრალი წონა, ისევე როგორც კანის გარე ფენის წონის მნიშვნელოვანი ნაწილი. ეს არის ცილების მთელი ოჯახი, ისინი მსგავსია ამინომჟავების შემადგენლობით, შეიცავს ბევრ ცისტეინის ნარჩენებს და აქვთ პოლიპეპტიდური ჯაჭვების იგივე სივრცითი მოწყობა. თმის უჯრედებში კერატინის პოლიპეპტიდური ჯაჭვები ჯერ ბოჭკოებად არის ორგანიზებული, საიდანაც შემდეგ სტრუქტურები ყალიბდება თოკის ან დაგრეხილი კაბელის მსგავსად, რომელიც საბოლოოდ ავსებს უჯრედის მთელ სივრცეს. ამავდროულად, თმის უჯრედები ბრტყელდება და საბოლოოდ იღუპება, ხოლო უჯრედის კედლები ქმნიან მილაკოვან გარსს თითოეული თმის გარშემო, რომელსაც ეწოდება კუტიკულა. α-კერატინში პოლიპეპტიდური ჯაჭვები არის α-სპირალის სახით, რომლებიც ერთმანეთის ირგვლივ ტრიალდება სამ ბირთვიან კაბელად, ჯვარედინი დისულფიდური ბმების წარმოქმნით. N-ტერმინალის ნარჩენები განლაგებულია იმავე მხარეს (პარალელურად). კერატინები წყალში უხსნადია, რადგან მათ შემადგენლობაში ამინომჟავები ჭარბობენ არაპოლარული გვერდითი რადიკალებით, რომლებიც მიმართულია წყლის ფაზისკენ. პერმის დროს ხდება შემდეგი პროცესები: ჯერ თიოლებით რედუქციის შედეგად ნადგურდება დისულფიდური ხიდები, შემდეგ კი, როცა თმას საჭირო ფორმა მიეცემა, აშრობენ გახურებით, ხოლო ჰაერის ჟანგბადით დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება ახალი დისულფიდური ხიდები. რომელიც ინარჩუნებს თმის ვარცხნილობის ფორმას.

β-კერატინები. მათ შორისაა აბრეშუმი და ქოქოსის ფიბროინი. ეს არის ანტიპარალელური β-დაკეცილი შრეები, რომელთა შემადგენლობაში ჭარბობს გლიცინი, ალანინი და სერინი.

კოლაგენი. ყველაზე გავრცელებული ცილა მაღალ ცხოველებში და შემაერთებელი ქსოვილების მთავარი ფიბრილარული ცილა. კოლაგენი სინთეზირდება ფიბრობლასტებსა და ქონდროციტებში - სპეციალიზირებულ შემაერთებელი ქსოვილის უჯრედებში, საიდანაც ის შემდეგ გამოიდევნება. კოლაგენის ბოჭკოები გვხვდება კანში, მყესებში, ხრტილებსა და ძვლებში. ისინი არ იჭიმება, აჭარბებს ფოლადის მავთულს სიმტკიცით, კოლაგენის ფიბრილებს ახასიათებს განივი ზოლები. წყალში მოხარშვისას ბოჭკოვანი, უხსნადი და მოუნელებელი კოლაგენი გარდაიქმნება ჟელატინად ზოგიერთი კოვალენტური ბმის ჰიდროლიზით. კოლაგენი შეიცავს 35% გლიცინს, 11% ალანინს, 21% პროლინს და 4-ჰიდროქსიპროლინს (ამინომჟავა, რომელიც გვხვდება მხოლოდ კოლაგენსა და ელასტინის შემადგენლობაში). ეს შემადგენლობა განსაზღვრავს ჟელატინის, როგორც საკვები ცილის შედარებით დაბალ კვებით ღირებულებას. კოლაგენის ფიბრილები შედგება განმეორებითი პოლიპეპტიდური ქვედანაყოფებისგან, რომელსაც ტროპოკოლაგენი ეწოდება. ეს ქვედანაყოფები განლაგებულია ფიბრილის გასწვრივ პარალელური ჩალიჩების სახით თავ-კუდის სახით. თავების ცვლა იძლევა დამახასიათებელ განივი ზოლს. ამ სტრუქტურის სიცარიელეები, საჭიროების შემთხვევაში, შეიძლება გახდეს ჰიდროქსიაპატიტის Ca 5 (OH) (PO 4) 3 კრისტალების დეპონირების ადგილი, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ძვლის მინერალიზაციაში.

ტროპოკოლაგენის ქვედანაყოფები შედგება სამი პოლიპეპტიდური ჯაჭვისგან, რომლებიც მჭიდროდ არის გადაბმული სამჯაჭვიან თოკში, განსხვავებული α- და β-კერატინებისაგან. ზოგიერთ კოლაგენში სამივე ჯაჭვს აქვს ერთი და იგივე ამინომჟავების თანმიმდევრობა, ზოგში კი მხოლოდ ორი ჯაჭვია იდენტური, მესამე კი მათგან განსხვავდება. ტროპოკოლაგენის პოლიპეპტიდური ჯაჭვი ქმნის მარცხენა სპირალს, თითო შემობრუნებით მხოლოდ სამი ამინომჟავის ნარჩენებით, პროლინისა და ჰიდროქსიპროლინის მიერ გამოწვეული ჯაჭვის მოხვევის გამო. წყალბადის ბმების გარდა, სამი ჯაჭვი ურთიერთდაკავშირებულია კოვალენტური ტიპის ბმით, რომელიც წარმოიქმნება მიმდებარე ჯაჭვებში მდებარე ლიზინის ორ ნარჩენს შორის:

ასაკის მატებასთან ერთად, უფრო და უფრო მეტი ჯვარედინი კავშირები იქმნება ტროპოკოლაგენის ქვედანაყოფებში და მათ შორის, რაც კოლაგენის ფიბრილებს უფრო ხისტ და მყიფეს ხდის და ეს ცვლის ხრტილისა და მყესების მექანიკურ თვისებებს, ხდის ძვლებს უფრო მტვრევადს და ამცირებს გამჭვირვალობას. თვალის რქოვანა.

ელასტინი. შეიცავს ლიგატების ყვითელ ელასტიურ ქსოვილს და შემაერთებელი ქსოვილის ელასტიურ ფენას დიდი არტერიების კედლებში. ელასტინის ფიბრილების მთავარი ქვედანაყოფია ტროპოელასტინი. ელასტინი მდიდარია გლიცინით და ალანინით, შეიცავს უამრავ ლიზინს და ცოტა პროლინს. ელასტინის ხვეული მონაკვეთები გაჭიმვისას იჭიმება, მაგრამ დატვირთვის მოხსნისას უბრუნდება თავდაპირველ სიგრძეს. ოთხი სხვადასხვა ჯაჭვის ლიზინის ნარჩენები ქმნიან კოვალენტურ კავშირებს ერთმანეთთან და საშუალებას აძლევს ელასტინს შექცევადად გაიჭიმოს ყველა მიმართულებით.

გლობულური ცილები არის ცილები, რომელთა პოლიპეპტიდური ჯაჭვი იკეცება კომპაქტურ გლობულად, რომელსაც შეუძლია შეასრულოს მრავალფეროვანი ფუნქციები.

გლობულური ცილების მესამეული სტრუქტურა ყველაზე მოსახერხებლად განიხილება მიოგლობინის მაგალითის გამოყენებით. მიოგლობინი არის შედარებით მცირე ჟანგბადის დამაკავშირებელი ცილა, რომელიც გვხვდება კუნთების უჯრედებში. ის ინახავს შეკრულ ჟანგბადს და ხელს უწყობს მის მიტოქონდრიებში გადატანას. მიოგლობინის მოლეკულა შეიცავს ერთ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს და ერთ ჰემოჯგუფს (ჰემს) - პროტოპორფირინის კომპლექსს რკინით. მიოგლობინის ძირითადი თვისებები:

ა) მიოგლობინის მოლეკულა იმდენად კომპაქტურია, რომ მასში მხოლოდ 4 წყლის მოლეკულა ეტევა;

ბ) ყველა პოლარული ამინომჟავის ნარჩენი, გარდა ორისა, განლაგებულია მოლეკულის გარე ზედაპირზე და ყველა მათგანი ჰიდრატირებულ მდგომარეობაშია;

გ) ჰიდროფობიური ამინომჟავების ნარჩენების უმეტესობა განლაგებულია მიოგლობინის მოლეკულის შიგნით და, ამრიგად, დაცულია წყალთან კონტაქტისგან;

დ) მიოგლობინის მოლეკულაში ოთხი პროლინის ნარჩენებიდან თითოეული განლაგებულია პოლიპეპტიდური ჯაჭვის მოსახვევში, სერინის, ტრეონინის და ასპარაგინის ნარჩენები განლაგებულია მოსახვევის სხვა ადგილებში, რადგან ასეთი ამინომჟავები ხელს უშლის α-სპირალის წარმოქმნას, თუ ისინი ერთმანეთთან არიან;

ე) ბრტყელი ჰემოჯგუფი დევს ღრუში (ჯიბეში) მოლეკულის ზედაპირთან ახლოს, რკინის ატომს აქვს ორი საკოორდინაციო ბმა, რომლებიც მიმართულია ჰემის სიბრტყეზე პერპენდიკულარულად, ერთი მათგანი დაკავშირებულია ჰისტიდინის ნარჩენთან 93, ხოლო მეორე ემსახურება შეკავშირებას. ჟანგბადის მოლეკულა.

მესამეული სტრუქტურიდან დაწყებული, ცილას შეუძლია შეასრულოს თავისი ბიოლოგიური ფუნქციები. ცილების ფუნქციონირება ემყარება იმ ფაქტს, რომ როდესაც მესამეული სტრუქტურა ცილის ზედაპირზე დევს, იქმნება ადგილები, რომლებსაც შეუძლიათ სხვა მოლეკულები, რომლებსაც ლიგანდები ეწოდება, მიამაგრონ საკუთარ თავს. ცილის ლიგანდთან ურთიერთქმედების მაღალი სპეციფიკა უზრუნველყოფილია აქტიური ცენტრის სტრუქტურის კომპლემენტარობით ლიგანდის სტრუქტურასთან. კომპლემენტარულობა არის ურთიერთმოქმედი ზედაპირების სივრცითი და ქიმიური შესაბამისობა. ცილების უმეტესობისთვის მესამეული სტრუქტურა არის დასაკეცი მაქსიმალური დონე.

მეოთხეული ცილის სტრუქტურა- დამახასიათებელი ცილები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი პოლიპეპტიდური ჯაჭვისგან, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია ექსკლუზიურად არაკოვალენტური ბმებით, ძირითადად ელექტროსტატიკური და წყალბადით. ყველაზე ხშირად ცილები შეიცავს ორ ან ოთხ ქვეერთეულს, ოთხზე მეტი ქვედანაყოფი ჩვეულებრივ შეიცავს მარეგულირებელ ცილებს.

მეოთხეული სტრუქტურის მქონე ცილებს ხშირად ოლიგომერულს უწოდებენ. განასხვავებენ ჰომომერულ და ჰეტერომერულ ცილებს. ჰომერული ცილები არის პროტეინები, რომლებშიც ყველა ქვედანაყოფს აქვს იგივე სტრუქტურა, მაგალითად, კატალაზას ფერმენტი შედგება ოთხი აბსოლუტურად იდენტური ქვედანაყოფისგან. ჰეტერომერულ პროტეინებს აქვთ სხვადასხვა ქვედანაყოფები, მაგალითად, რნმ პოლიმერაზას ფერმენტი შედგება სხვადასხვა სტრუქტურის ხუთი ქვედანაყოფისგან, რომლებიც ასრულებენ სხვადასხვა ფუნქციებს.

ერთი ქვედანაყოფის ურთიერთქმედება კონკრეტულ ლიგანდთან იწვევს კონფორმაციულ ცვლილებებს მთელ ოლიგომერულ ცილაში და ცვლის სხვა ქვედანაყოფების აფინურობას ლიგანდებთან; ეს თვისება საფუძვლად უდევს ოლიგომერული ცილების ალოსტერიული რეგულაციის უნარს.

ცილის მეოთხეული სტრუქტურა შეიძლება ჩაითვალოს ჰემოგლობინის მაგალითის გამოყენებით. იგი შეიცავს ოთხ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს და ოთხ ჰემის პროთეზირებულ ჯგუფს, რომლებშიც რკინის ატომები არის შავი ფერის Fe 2+. მოლეკულის ცილოვანი ნაწილი - გლობინი - შედგება ორი α-ჯაჭვისა და ორი β-ჯაჭვისგან, რომლებიც შეიცავს 70%-მდე α-სპირალს. ოთხი ჯაჭვიდან თითოეულს აქვს დამახასიათებელი მესამეული სტრუქტურა და თითოეულ ჯაჭვს უკავშირდება ერთი ჰემოჯგუფი. სხვადასხვა ჯაჭვის ჰემები ერთმანეთისგან შედარებით შორს არიან და დახრილობის სხვადასხვა კუთხე აქვთ. რამდენიმე პირდაპირი კონტაქტი იქმნება ორ α-ჯაჭვსა და ორ β-ჯაჭვს შორის, ხოლო α- და β-ჯაჭვებს შორის ყალიბდება α 1 β 1 და α 2 β 2 ტიპის მრავალი კონტაქტი, რომლებიც წარმოიქმნება ჰიდროფობიური რადიკალების მიერ. არხი რჩება α 1 β 1 და α 2 β 2 შორის.

მიოგლობინისგან განსხვავებით, ჰემოგლობინს ახასიათებს მნიშვნელოვნად დაბალი მიდრეკილება ჟანგბადთან, რაც საშუალებას აძლევს მას ქსოვილებში არსებული ჟანგბადის დაბალი ნაწილობრივი წნევით მისცეს მათ შეკრული ჟანგბადის მნიშვნელოვანი ნაწილი. ჟანგბადი უფრო ადვილად უკავშირდება ჰემოგლობინის რკინას უფრო მაღალი pH მნიშვნელობებით და CO 2 დაბალი კონცენტრაციით, რაც დამახასიათებელია ფილტვის ალვეოლებისთვის; ჰემოგლობინიდან ჟანგბადის გამოყოფას ხელს უწყობს დაბალი pH მნიშვნელობები და ქსოვილებში თანდაყოლილი CO 2 მაღალი კონცენტრაცია.

ჟანგბადის გარდა, ჰემოგლობინი ატარებს წყალბადის იონებს, რომლებიც აკავშირებენ ჰისტიდინის ნარჩენებს ჯაჭვებში. ჰემოგლობინი ასევე ატარებს ნახშირორჟანგს, რომელიც მიმაგრებულია ოთხივე პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ტერმინალურ ამინოჯგუფთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კარბამინოჰემოგლობინი:

ერითროციტებში ნივთიერება 2,3-დიფოსფოგლიცერატი (DFG) არის საკმაოდ მაღალი კონცენტრაციით, მისი შემცველობა იზრდება მაღალ სიმაღლეზე ასვლისას და ჰიპოქსიის დროს, რაც ხელს უწყობს ჟანგბადის გამოყოფას ქსოვილებში ჰემოგლობინიდან. DFG მდებარეობს არხში α 1 β 1 და α 2 β 2 შორის, რომელიც ურთიერთქმედებს β-ჯაჭვების დადებითად ინფიცირებულ ჯგუფებთან. როდესაც ჟანგბადი უკავშირდება ჰემოგლობინს, DPG გადაადგილდება ღრუდან. ზოგიერთი ფრინველის ერითროციტები არ შეიცავს DPG-ს, არამედ ინოზიტოლ ჰექსაფოსფატს, რაც კიდევ უფრო ამცირებს ჰემოგლობინის კავშირს ჟანგბადთან.

2,3-დიფოსფოგლიცერატი (DPG)

HbA - ნორმალური ზრდასრული ჰემოგლობინი, HbF - ნაყოფის ჰემოგლობინი, აქვს მეტი აფინურობა O 2-ის მიმართ, HbS - ჰემოგლობინი ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემიის დროს. ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემია არის სერიოზული მემკვიდრეობითი დაავადება, რომელიც დაკავშირებულია ჰემოგლობინის გენეტიკურ ანომალიასთან. ავადმყოფი ადამიანების სისხლში უჩვეულოდ დიდია წვრილი ნამგლის ფორმის სისხლის წითელი უჯრედები, რომლებიც, ჯერ ერთი, ადვილად იშლება და მეორეც, ახშობს სისხლის კაპილარებს. მოლეკულურ დონეზე ჰემოგლობინი S განსხვავდება ჰემოგლობინ A-სგან ერთ ამინომჟავის ნარჩენში β-ჯაჭვების მე-6 პოზიციაში, სადაც გლუტამინის მჟავას ნარჩენის ნაცვლად ვალინი მდებარეობს. ამრიგად, ჰემოგლობინი S შეიცავს ორ უარყოფით მუხტს ნაკლებს, ვალინის გამოჩენა იწვევს მოლეკულის ზედაპირზე "წებოვანი" ჰიდროფობიური კონტაქტის გაჩენას, რის შედეგადაც დეოქსიგენაციის დროს დეოქსიჰემოგლობინის S მოლეკულები ერთმანეთს ეწებება და ქმნის უხსნად არანორმალურად გრძელ ძაფებს. აგრეგატები, რაც იწვევს ერითროციტების დეფორმაციას.

არ არსებობს საფუძველი ვიფიქროთ, რომ არსებობს დამოუკიდებელი გენეტიკური კონტროლი ცილოვანი სტრუქტურული ორგანიზაციის დონის ფორმირებაზე პირველადზე, რადგან პირველადი სტრუქტურა განსაზღვრავს როგორც მეორადს, ასევე მესამეულს და მეოთხეულს (ასეთის არსებობის შემთხვევაში). ცილის ბუნებრივი კონფორმაცია არის თერმოდინამიკურად ყველაზე სტაბილური სტრუქტურა მოცემულ პირობებში.

ლექცია #1

თემა: "ამინომჟავები".

ლექციის გეგმა:

1. ამინომჟავების დახასიათება

2. პეპტიდები.

ამინომჟავების დახასიათება.

ამინომჟავები არის ორგანული ნაერთები, ნახშირწყალბადების წარმოებულები, რომელთა მოლეკულებში შედის კარბოქსილის და ამინო ჯგუფები.

პროტეინები შედგება ამინომჟავების ნარჩენებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია პეპტიდური ბმებით. ამინომჟავის შემადგენლობის გასაანალიზებლად ტარდება ცილის ჰიდროლიზი, რასაც მოჰყვება ამინომჟავების იზოლაცია. განვიხილოთ ცილებში ამინომჟავებისთვის დამახასიათებელი ძირითადი ნიმუშები.

ახლა დადგენილია, რომ ცილების შემადგენლობა მოიცავს ამინომჟავების მუდმივად ხშირად წარმოქმნილ კომპლექტს. მათგან 18. გარდა მითითებულისა, აღმოჩნდა კიდევ 2 ამინომჟავის ამიდი - ასპარაგინი და გლუტამინი. ყველა მათგანი დასახელდა მაიორი(ხშირი) ამინომჟავები. მათ ხშირად ფიგურალურად მოიხსენიებენ "ჯადოსნური"ამინომჟავების. ძირითადი ამინომჟავების გარდა, ასევე არის იშვიათი, ისეთებიც, რომლებიც ხშირად არ გვხვდება ბუნებრივი ცილების შემადგენლობაში. მათ ეძახიან მცირეწლოვანი.

ცილების თითქმის ყველა ამინომჟავაა α - ამინომჟავები(ამინო ჯგუფი მდებარეობს კარბოქსილის ჯგუფის შემდეგ პირველ ნახშირბადის ატომში). ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, ამინომჟავების უმეტესობისთვის მოქმედებს ზოგადი ფორმულა:

NH 2 -CH-COOH

სადაც R არის რადიკალები, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული სტრუქტურა.

განვიხილოთ ცილის ამინომჟავების ფორმულები, ცხრილი. 2.

ყველა α - ამინომჟავებს, გარდა ამინოაციურისა (გლიცინი), აქვთ ასიმეტრიული α არის ნახშირბადის ატომი და არსებობს ორი ენანტიომერის სახით. იშვიათი გამონაკლისის გარდა, ბუნებრივი ამინომჟავები მიეკუთვნება L-სერიას. მხოლოდ ბაქტერიების უჯრედის კედლების შემადგენლობაში და ანტიბიოტიკებში აღმოჩნდა D გენეტიკური სერიის ამინომჟავები. ბრუნვის კუთხის მნიშვნელობა არის 20-30 0 გრადუსი. ბრუნვა შეიძლება იყოს მარჯვნივ (7 ამინომჟავა) და მარცხნივ (10 ამინომჟავა).

H— *—NH 2 H 2 N—*—H

D - კონფიგურაცია L- კონფიგურაცია

(ბუნებრივი ამინომჟავები)

ამინო ან კარბოქსილის ჯგუფების უპირატესობიდან გამომდინარე, ამინომჟავები იყოფა 3 ქვეკლასად:

მჟავე ამინომჟავები.კარბოქსილის (მჟავა) ჯგუფები ჭარბობს ამინო ჯგუფებს (ძირითადი), მაგალითად, ასპარტინის, გლუტამინის მჟავებს.

ნეიტრალური ამინომჟავებიჯგუფების რაოდენობა თანაბარია. გლიცინი, ალანინი და ა.შ.

ძირითადი ამინომჟავები.ძირითადი (ამინო ჯგუფები) ჭარბობს კარბოქსილს (მჟავე), მაგალითად, ლიზინს.

ფიზიკური და მთელი რიგი ქიმიური თვისებებით, ამინომჟავები მკვეთრად განსხვავდება შესაბამისი მჟავებისა და ფუძეებისგან. ისინი უფრო ხსნადია წყალში, ვიდრე ორგანულ გამხსნელებში; კარგად კრისტალიზებული; აქვს მაღალი სიმკვრივე და განსაკუთრებით მაღალი დნობის წერტილები. ეს თვისებები მიუთითებს ამინისა და მჟავა ჯგუფების ურთიერთქმედებაზე, რის შედეგადაც ამინომჟავები მყარ მდგომარეობაში და ხსნარში (pH ფართო დიაპაზონში) ცვიტერიონულ ფორმაშია (ანუ შიდა მარილების სახით). ჯგუფების ურთიერთგავლენა განსაკუთრებით გამოხატულია α-ამინომჟავებში, სადაც ორივე ჯგუფი ახლოსაა.

H 2 N - CH 2 COOH ↔ H 3 N + - CH 2 COO -

ცვიტერიონი

ცვიტერი - ამინომჟავების იონური სტრუქტურა დასტურდება მათი დიდი დიპოლური მომენტით (არანაკლებ 5010 -30 C  მ), ასევე მყარი ამინომჟავის ან მისი ხსნარის IR სპექტრში შთანთქმის ზოლით.

ამინომჟავებს შეუძლიათ შევიდნენ პოლიკონდენსაციის რეაქციებში, რაც იწვევს სხვადასხვა სიგრძის პოლიპეპტიდების წარმოქმნას, რომლებიც ქმნიან ცილის მოლეკულის პირველად სტრუქტურას.

H2N–CH(R1)-COOH + H2N– CH(R2) – COOH → H2N – CH(R1) – CO-NH– CH(R 2) – COOH

დიპეპტიდი

C-N ბმა ეწოდება პეპტიდიკავშირი.

ზემოთ განხილული 20 ყველაზე გავრცელებული ამინომჟავის გარდა, ზოგიერთი სხვა ამინომჟავა იზოლირებულია ზოგიერთი სპეციალიზებული ცილის ჰიდროლიზატებისგან. ყველა მათგანი, როგორც წესი, ჩვეულებრივი ამინომჟავების წარმოებულებია, ე.ი. მოდიფიცირებული ამინომჟავები.

4-ჰიდროქსიპროლინი , გვხვდება ფიბრილარულ ცილაში კოლაგენში და ზოგიერთ მცენარეულ ცილაში; კოლაგენის ჰიდროლიზატებში ნაპოვნი 5-ოქსილიზინი, დესმოსია n და იზოდესმოსინი იზოლირებული ფიბრილარული ელასტინის ცილის ჰიდროლიზატებისაგან. როგორც ჩანს, ეს ამინომჟავები მხოლოდ ამ ცილაშია. მათი სტრუქტურა უჩვეულოა: მე-4 ლიზინის მოლეკულები, რომლებიც დაკავშირებულია მათი R-ჯგუფებით, ქმნიან ჩანაცვლებულ პირიდინის რგოლს. შესაძლებელია, რომ სწორედ ამ სტრუქტურის გამო, ამ ამინომჟავებს შეუძლიათ შექმნან 4 რადიალურად განსხვავებული პეპტიდური ჯაჭვი. შედეგი არის ის, რომ ელასტინი, სხვა ფიბრილარული ცილებისგან განსხვავებით, შეუძლია დეფორმირება (გაჭიმვა) ორი ერთმანეთის პერპენდიკულარული მიმართულებით. და ა.შ.

ჩამოთვლილი ცილის ამინომჟავებიდან ცოცხალი ორგანიზმები ასინთეზებენ მრავალფეროვან ცილის ნაერთებს. ბევრ მცენარეს და ბაქტერიას შეუძლია სინთეზირდეს ყველა საჭირო ამინომჟავა მარტივი არაორგანული ნაერთებისგან. ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმში ასევე სინთეზირებულია ამინომჟავების დაახლოებით ნახევარი, ამინომჟავების მეორე ნაწილი ადამიანის ორგანიზმში მხოლოდ საკვების ცილებით შეიძლება შევიდეს.

- აუცილებელი ამინომჟავები - არ სინთეზირდება ადამიანის ორგანიზმში, მაგრამ მოდის მხოლოდ საკვებთან ერთად. არსებითი ამინომჟავები მოიცავს 8 ამინომჟავას: ვალინი, ფენილალანინი, იზოლეიცინი, ლეიცინი, ლიზინი, მეთიონინი, ტრეონინი, ტრიპტოფანი, ფენილალანინი.

- არაარსებითი ამინომჟავები - შეიძლება სინთეზირებული იყოს ადამიანის ორგანიზმში სხვა კომპონენტებისგან. არაარსებითი ამინომჟავები მოიცავს 12 ამინომჟავას.

ადამიანისთვის ორივე ტიპის ამინომჟავა თანაბრად მნიშვნელოვანია: შესაცვლელიც და შეუცვლელიც. ამინომჟავების უმეტესობა გამოიყენება სხეულის საკუთარი ცილების ასაშენებლად, მაგრამ სხეული ვერ იარსებებს არსებითი ამინომჟავების გარეშე. ცილები, რომლებიც შეიცავს აუცილებელ ამინომჟავებს, უნდა იყოს დაახლოებით 16-20% მოზრდილების რაციონში (20-30 გ 80-100 გ ცილის დღიური მიღებით). ბავშვთა კვებაში ცილების წილი იზრდება 30%-მდე სკოლის მოსწავლეებისთვის, ხოლო 40%-მდე სკოლამდელი ასაკის ბავშვებისთვის. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ბავშვის ორგანიზმი მუდმივად იზრდება და, შესაბამისად, სჭირდება დიდი რაოდენობით ამინომჟავები, როგორც პლასტიკური მასალა კუნთებში, სისხლძარღვებში, ნერვულ სისტემაში, კანში და ყველა სხვა ქსოვილსა და ორგანოში ცილების შესაქმნელად.

ამ დღეებში სწრაფი კვებისა და სწრაფი კვების მიმართ ზოგადი გატაცება, დიეტაში ძალიან ხშირად დომინირებს ადვილად ასათვისებელი ნახშირწყლებითა და ცხიმებით მდიდარი საკვები და შესამჩნევად მცირდება ცილოვანი საკვების წილი. დიეტაში რაიმე ამინომჟავის ნაკლებობით ან ადამიანის ორგანიზმში ხანმოკლე შიმშილის დროს შეიძლება განადგურდეს შემაერთებელი ქსოვილის, სისხლის, ღვიძლისა და კუნთების ცილები და მათგან მიღებული „სამშენებლო მასალა“ - ამინომჟავები გადადის. შეინარჩუნეთ ყველაზე მნიშვნელოვანი ორგანოების - გულისა და ტვინის ნორმალური ფუნქციონირება. ადამიანის ორგანიზმს შეიძლება ჰქონდეს დეფიციტი როგორც არსებითი, ასევე არასასურველი ამინომჟავების. ამინომჟავების დეფიციტი, განსაკუთრებით აუცილებელი, იწვევს მადის დაქვეითებას, ზრდისა და განვითარების შეფერხებას, ცხიმოვან ღვიძლს და სხვა მძიმე დარღვევებს. ამინომჟავების ნაკლებობის პირველი „მაუწყებელი“ შეიძლება იყოს მადის დაქვეითება, კანის გაუარესება, თმის ცვენა, კუნთების სისუსტე, დაღლილობა, იმუნიტეტის დაქვეითება, ანემია. ასეთი გამოვლინებები შეიძლება მოხდეს იმ პირებში, რომლებიც წონის დაკლების მიზნით იცავენ დაბალკალორიულ დაუბალანსებელ დიეტას ცილოვანი პროდუქტების მკვეთრი შეზღუდვით.

უფრო ხშირად, ვიდრე სხვები, ამინომჟავების ნაკლებობის გამოვლინებებს, განსაკუთრებით არსებითი, აწყდებიან ვეგეტარიანელები, რომლებიც მიზანმიმართულად თავს არიდებენ დიეტაში სრულ ცხოველურ ცილებს.

ამინომჟავების ჭარბი რაოდენობა დღეს საკმაოდ იშვიათია, მაგრამ ამან შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული დაავადებების განვითარება, განსაკუთრებით ბავშვებში და მოზარდებში. ყველაზე ტოქსიკურია მეთიონინი (პროვოცირებს გულის შეტევისა და ინსულტის რისკს), ტიროზინი (შეიძლება გამოიწვიოს არტერიული ჰიპერტენზიის განვითარება, გამოიწვიოს ფარისებრი ჯირკვლის დარღვევა) და ჰისტიდინი (შეიძლება ხელი შეუწყოს სპილენძის დეფიციტს ორგანიზმში და გამოიწვიოს განვითარება. აორტის ანევრიზმა, სახსრების დაავადებები, ადრეული ნაცრისფერი თმა). , მძიმე ანემია). ორგანიზმის ფუნქციონირების ნორმალურ პირობებში, როდესაც არის საკმარისი რაოდენობით ვიტამინები (B 6, B 12, ფოლიუმის მჟავა) და ანტიოქსიდანტები (ვიტამინები A, E, C და სელენი), ამინომჟავების ჭარბი რაოდენობა სწრაფად იქცევა სასარგებლოდ. კომპონენტები და არ აქვს დრო, რომ "დაზიანდეს" სხეული. დაუბალანსებელი დიეტის დროს ვიტამინებისა და კვალი ელემენტების დეფიციტია, ამინომჟავების ჭარბი რაოდენობა კი შეიძლება დაარღვიოს სისტემებისა და ორგანოების ფუნქციონირება. ეს ვარიანტი შესაძლებელია ცილოვანი ან დაბალნახშირწყლოვანი დიეტის ხანგრძლივი დაცვით, ასევე სპორტსმენების მიერ ცილოვან-ენერგეტიკული პროდუქტების უკონტროლო მიღებით (ამინომჟავა-ვიტამინური კოქტეილები) წონის მომატებისა და კუნთების განვითარებისთვის.

ქიმიურ მეთოდებს შორის ყველაზე გავრცელებული მეთოდია ამინომჟავის ქულა (სკორ - ქულა, დათვლა). იგი ეფუძნება შეფასებული პროდუქტის ცილის ამინომჟავის შემადგენლობის შედარებას ამინომჟავურ შემადგენლობასთან სტანდარტული (იდეალური) ცილა. შესწავლილ ცილაში თითოეული აუცილებელი ამინომჟავის შემცველობის რაოდენობრივი ქიმიური განსაზღვრის შემდეგ, ამინომჟავის ქულა (AC) განისაზღვრება თითოეული მათგანისთვის ფორმულის მიხედვით.

AC = (მ აკ . კვლევა / მ აკ . იდეალური ) 100

მ აკ. კვლევა - არსებითი ამინომჟავის შემცველობა (მგ) შესწავლილ ცილაში 1 გ.

მ აკ. იდეალური - არსებითი ამინომჟავის შემცველობა (მგ) სტანდარტულ (იდეალურ) ცილაში 1 გ.

FAO/WHO ამინომჟავის ნიმუში

ამინომჟავის ქულის განსაზღვრის პარალელურად, ზღუდავს არსებით ამინომჟავას მოცემული პროტეინისთვის , ანუ ის, რისთვისაც სიჩქარე ყველაზე ნაკლებია.

პეპტიდები.

ორი ამინომჟავა შეიძლება იყოს კოვალენტურად დაკავშირებული პეპტიდიკავშირი დიპეპტიდის წარმოქმნასთან.

სამი ამინომჟავა შეიძლება დაუკავშირდეს ორი პეპტიდური ბმის მეშვეობით ტრიპეპტიდის შესაქმნელად. რამდენიმე ამინომჟავა ქმნის ოლიგოპეპტიდებს, ამინომჟავების დიდი რაოდენობა ქმნის პოლიპეპტიდებს. პეპტიდები შეიცავს მხოლოდ ერთ -ამინო ჯგუფს და ერთ -კარბოქსილის ჯგუფს. ეს ჯგუფები შეიძლება იონიზდეს გარკვეული pH მნიშვნელობებით. ამინომჟავების მსგავსად, მათ აქვთ დამახასიათებელი ტიტრირების მრუდები და იზოელექტრული წერტილები, რომლებზეც ისინი არ მოძრაობენ ელექტრულ ველში.

სხვა ორგანული ნაერთების მსგავსად, პეპტიდები მონაწილეობენ ქიმიურ რეაქციებში, რომლებიც განისაზღვრება ფუნქციური ჯგუფების არსებობით: თავისუფალი ამინო ჯგუფი, თავისუფალი კარბოქსი ჯგუფი და R- ჯგუფები. პეპტიდური ბმები მგრძნობიარეა ჰიდროლიზის მიმართ ძლიერი მჟავის (მაგ., 6M HCl) ან ძლიერი ფუძის მიერ ამინომჟავების წარმოქმნით. პეპტიდური ობლიგაციების ჰიდროლიზი აუცილებელი ნაბიჯია ცილების ამინომჟავის შემადგენლობის განსაზღვრაში. პეპტიდური ბმები შეიძლება დაირღვეს ფერმენტების მოქმედებით პროტეაზები.

ბევრი ბუნებრივი პეპტიდი ბიოლოგიურად აქტიურია ძალიან დაბალი კონცენტრაციით.

პეპტიდები არის პოტენციურად აქტიური ფარმაცევტული პრეპარატები, არსებობს სამი გზამათი მიღება:

1) გამოყოფა ორგანოებიდან და ქსოვილებიდან;

2) გენეტიკური ინჟინერია;

3) პირდაპირი ქიმიური სინთეზი.

ამ უკანასკნელ შემთხვევაში მაღალი მოთხოვნები დგება პროდუქციის მოსავლიანობაზე ყველა შუალედურ ეტაპზე.

ამინომჟავებს უწოდებენ ორგანულ კარბოქსილის მჟავებს, რომლებშიც ნახშირწყალბადების ჯაჭვის წყალბადის ატომებიდან ერთი მაინც ჩანაცვლებულია ამინოჯგუფით. -NH 2 ჯგუფის პოზიციიდან გამომდინარე განასხვავებენ α, β, γ და ა.შ.L-ამინომჟავები. დღეისათვის 200-მდე სხვადასხვა ამინომჟავა იქნა ნაპოვნი ცოცხალი სამყაროს სხვადასხვა ობიექტებში. ადამიანის სხეული შეიცავს დაახლოებით 60 სხვადასხვა ამინომჟავას და მათ წარმოებულებს, მაგრამ ყველა მათგანი არ არის ცილების ნაწილი.

ამინომჟავები იყოფა ორ ჯგუფად:

1. პროტეინოგენური (ცილების ნაწილი)

   მათ შორის არის მთავარი (მათ შორის მხოლოდ 20) და იშვიათი. იშვიათი ცილის ამინომჟავები (მაგალითად, ჰიდროქსიპროლინი, ჰიდროქსილიზინი, ამინოციტრიუმის მჟავა და ა.შ.) რეალურად იგივე 20 ამინომჟავის წარმოებულებია.

   დარჩენილი ამინომჟავები არ მონაწილეობენ ცილების მშენებლობაში; ისინი უჯრედში არიან ან თავისუფალი ფორმით (როგორც მეტაბოლური პროდუქტები), ან არიან სხვა არაცილოვანი ნაერთების ნაწილი. მაგალითად, ამინომჟავები ორნიტინი და ციტრულინი შუალედურია პროტეინოგენური ამინომჟავა არგინინის წარმოქმნაში და მონაწილეობენ შარდოვანას სინთეზის ციკლში; γ-ამინო-ბუტირიუმის მჟავა ასევე თავისუფალ ფორმაშია და შუამავლის როლს ასრულებს ნერვული იმპულსების გადაცემაში; β-ალანინი არის ვიტამინის - პანტოტენის მჟავის ნაწილი.

2. არაპროტეინოგენური (არ მონაწილეობს ცილების ფორმირებაში)

   არაპროტეინოგენური ამინომჟავები, პროტეინოგენებისგან განსხვავებით, უფრო მრავალფეროვანია, განსაკუთრებით სოკოებში და მაღალ მცენარეებში. პროტეინოგენური ამინომჟავები მონაწილეობენ მრავალი განსხვავებული ცილის აგებაში, ორგანიზმის ტიპის მიუხედავად, ხოლო არაპროტეინოგენური ამინომჟავები შეიძლება ტოქსიკური იყოს სხვა სახეობის ორგანიზმისთვის, ანუ ისინი იქცევიან როგორც ჩვეულებრივი უცხო ნივთიერებები. მაგალითად, მცენარეებიდან გამოყოფილი კანავანინი, დიენკოლის მჟავა და β-ციანო-ალანინი შხამიანია ადამიანისთვის.

პროტეინოგენური ამინომჟავების სტრუქტურა და კლასიფიკაცია

რადიკალი R უმარტივეს შემთხვევაში წარმოდგენილია წყალბადის ატომით (გლიცინი) და შეიძლება ჰქონდეს რთული სტრუქტურა. მაშასადამე, α-ამინომჟავები ერთმანეთისგან განსხვავდებიან, პირველ რიგში, გვერდითი რადიკალის აგებულებით და, შესაბამისად, ამ რადიკალების თანდაყოლილი ფიზიკურ-ქიმიური თვისებებით. ამინომჟავების სამი კლასიფიკაცია არსებობს:

ამინომჟავების მოცემული ფიზიოლოგიური კლასიფიკაცია არ არის უნივერსალური, განსხვავებით პირველი ორი კლასიფიკაციისგან და გარკვეულწილად პირობითია, რადგან ის მოქმედებს მხოლოდ ამ სახეობის ორგანიზმებისთვის. თუმცა, რვა ამინომჟავის აბსოლუტური შეუცვლელობა უნივერსალურია ყველა ტიპის ორგანიზმისთვის (ცხრილი 2 გვიჩვენებს მონაცემებს ხერხემლიანთა და მწერების ზოგიერთი წარმომადგენლისთვის. [ჩვენება] ).

ცხრილი 2. არსებითი (+), არაარსებითი (-) და ნახევრად არსებითი (±) ამინომჟავები ზოგიერთი ხერხემლიანებისა და მწერებისთვის (ლუბკას და სხვების მიხედვით, 1975 წ.)
Ამინომჟავების	ადამიანური	ვირთხა	მაუსი	ქათამი	ორაგული	კოღო	ფუტკარი
გლიცინი	-	-	-	+	-	+	-
ალანია	-	-	-	-	-	-	-
ვალინი	+	+	+	+	+	+	+
ლეიცინი	+	+	+	+	+	+	+
იზოლეიცინი	+	+	+	+	+	+	+
ცისტეინი	-	-	-	-	-	-	-
მეთიონინი	+	+	+	+	+	+	+
მშვიდი	-	-	-	-	-	-	-
თრეონინი	+	+	+	+	+	+	+
ასპარტინის მჟავა	-	-	-	-	-	-	-
გლუტამინის მჟავა	-	-	-	-	-	-	-
ლიზინი	+	+	+	+	+	+	+
არგინინი	±	±	+	+	+	+	+
ფენილალანინი	+	+	+	+	+	+	+
ტიროზინი	±	±	+	+	-	-	-
ჰისტიდინი	±	+	+	+	+	+	+
ტრიპტოფანი	+	+	+	+	+	+	+
პროლინი	-	-	-	-	-	-	-

ვირთხებისა და თაგვებისთვის უკვე ცხრა აუცილებელი ამინომჟავაა (რვა ცნობილს ემატება ჰისტიდინი). ქათმის ნორმალური ზრდა და განვითარება შესაძლებელია მხოლოდ თერთმეტი აუცილებელი ამინომჟავის არსებობის შემთხვევაში (დამატებულია ჰისტიდინი, არგინინი, ტიროზინი), ანუ ადამიანისთვის ნახევრად აუცილებელი ამინომჟავები ქათმისთვის აბსოლუტურად შეუცვლელია. კოღოებისთვის გლიცინი აბსოლუტურად აუცილებელია, ხოლო ტიროზინი, პირიქით, არაარსებითი ამინომჟავაა.

ეს ნიშნავს, რომ სხვადასხვა ტიპის ორგანიზმებისთვის შესაძლებელია ცალკეული ამინომჟავების საჭიროების მნიშვნელოვანი გადახრები, რაც განისაზღვრება მათი მეტაბოლიზმის მახასიათებლებით.

არსებითი ამინომჟავების შემადგენლობა, რომელიც განვითარდა თითოეული ტიპის ორგანიზმისთვის, ან ორგანიზმის ეგრეთ წოდებული აუქსოტროფია ამინომჟავებთან მიმართებაში, სავარაუდოდ ასახავს მის სურვილს ამინომჟავების სინთეზისთვის მინიმალური ენერგეტიკული ხარჯებისთვის. მართლაც, უფრო მომგებიანია მზა პროდუქტის მიღება, ვიდრე საკუთარი თავის წარმოება. ამრიგად, ორგანიზმები, რომლებიც მოიხმარენ აუცილებელ ამინომჟავებს, ხარჯავენ დაახლოებით 20% ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე ისინი, რომლებიც ასინთეზირებენ ყველა ამინომჟავას. მეორეს მხრივ, ევოლუციის მსვლელობისას არ იყო შემონახული სიცოცხლის ისეთი ფორმები, რომლებიც მთლიანად დამოკიდებული იქნებოდა ყველა ამინომჟავის გარედან მიწოდებაზე. მათთვის რთული იქნება გარე გარემოს ცვლილებებთან ადაპტაცია, იმის გათვალისწინებით, რომ ამინომჟავები არის მასალა ისეთი ნივთიერების სინთეზისთვის, როგორიცაა ცილა, რომლის გარეშეც სიცოცხლე შეუძლებელია.

ამინომჟავების ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები

ამინომჟავების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები . მათი ქიმიური თვისებების მიხედვით, ამინომჟავები არის ამფოტერული ელექტროლიტები, ანუ ისინი აერთიანებენ როგორც მჟავების, ასევე ფუძეების თვისებებს.

ამინომჟავების მჟავე ჯგუფები: კარბოქსილი (-COOH -> -COO - + H +), პროტონირებული α-ამინო ჯგუფი (-NH + 3 -> -NH 2 + H +).

ამინომჟავების ძირითადი ჯგუფები: დისოცირებული კარბოქსილი (-COO - + H + -> -COOH) და α-ამინო ჯგუფი (-NH 2 + H + -> NH + 3).

თითოეული ამინომჟავისთვის არის მინიმუმ ორი მჟავა დისოციაციის მუდმივი pKa - ერთი -COOH ჯგუფისთვის და მეორე α-ამინო ჯგუფისთვის.

წყალხსნარში შესაძლებელია ამინომჟავების სამი ფორმის არსებობა (ნახ. 1.)

დადასტურებულია, რომ წყალხსნარებში ამინომჟავები არის დიპოლის სახით; ან ზვიტერიონი.

საშუალო pH-ის ეფექტი ამინომჟავების იონიზაციაზე . გარემოს pH-ის შეცვლა მჟავედან ტუტეზე გავლენას ახდენს გახსნილი ამინომჟავების მუხტზე. მჟავე გარემოში (pH<7) все аминокислоты несут положительный заряд (существуют в виде катиона), так как избыток протонов в среде подавляет диссоциацию карбоксильной группы:

მჟავე გარემოში ამინომჟავები ელექტრულ ველში მოძრაობენ კათოდისკენ.

ტუტე გარემოში (pH> 7), სადაც არის OH - იონების ჭარბი რაოდენობა, ამინომჟავები არის უარყოფითად დამუხტული იონების (ანიონების) სახით, რადგან NH + 3 ჯგუფი დისოცირდება:

ამ შემთხვევაში, ამინომჟავები მოძრაობენ ელექტრულ ველში ანოდისკენ.

ამიტომ, გარემოს pH-დან გამომდინარე, ამინომჟავებს აქვთ საერთო ნულოვანი, დადებითი ან უარყოფითი მუხტი.

მდგომარეობას, რომელშიც ამინომჟავის მუხტი ნულის ტოლია, იზოელექტრული ეწოდება. pH მნიშვნელობას, რომლის დროსაც ხდება ასეთი მდგომარეობა და ამინომჟავა არ მოძრაობს ელექტრულ ველში არც ანოდში და არც კათოდში, ეწოდება იზოელექტრული წერტილი და აღინიშნება pH I. იზოელექტრული წერტილი ძალიან ზუსტად ასახავს ამინომჟავებში სხვადასხვა ჯგუფის მჟავა-ფუძის თვისებებს და არის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მუდმივი, რომელიც ახასიათებს ამინომჟავას.

არაპოლარული (ჰიდროფობიური) ამინომჟავების იზოელექტრული წერტილი უახლოვდება ნეიტრალურ pH მნიშვნელობას (5.5-დან ფენილალანინის 6.3-მდე პროლინისთვის), მჟავეებში მას აქვს დაბალი მნიშვნელობები (3.2 გლუტამინის მჟავისთვის, 2.8 ასპარტინის მჟავისთვის). ცისტეინისა და ცისტინის იზოელექტრული წერტილი არის 5.0, რაც მიუთითებს ამ ამინომჟავების სუსტ მჟავე თვისებებზე. მთავარ ამინომჟავებს - ჰისტიდინს და განსაკუთრებით ლიზინს და არგინინს - აქვთ იზოელექტრული წერტილი 7-ზე მნიშვნელოვნად მაღალი.

ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმის უჯრედებსა და უჯრედშორის სითხეში გარემოს pH ახლოს არის ნეიტრალურთან, ამიტომ ძირითადი ამინომჟავები (ლიზინი, არგინინი) ატარებენ მთლიან დადებით მუხტს (კათიონებს), მჟავე ამინომჟავებს (ასპარტიკი და გლუტამინი). აქვს უარყოფითი მუხტი (ანიონები), დანარჩენი კი არსებობს დიპოლის სახით. მჟავე და ძირითადი ამინომჟავები უფრო ჰიდრატირებულია ვიდრე ყველა სხვა ამინომჟავა.

ამინომჟავების სტერეოიზომერიზმი

ყველა პროტეინოგენურ ამინომჟავას, გარდა გლიცინისა, აქვს მინიმუმ ერთი ასიმეტრიული ნახშირბადის ატომი (C*) და ოპტიკურად აქტიურია, მათი უმეტესობა მემარცხენეა. ისინი არსებობენ როგორც სივრცითი იზომერები, ან სტერეოიზომერები. ასიმეტრიული ნახშირბადის ატომის გარშემო შემცვლელების განლაგების მიხედვით, სტერეოიზომერები კლასიფიცირდება L- ან D- სერიებად.

L- და D-იზომერები ერთმანეთთან დაკავშირებულია როგორც ობიექტი და მისი სარკის გამოსახულება, ამიტომ მათ ასევე უწოდებენ სარკის იზომერებს ან ენანტიომერებს. ამინომჟავებს თრეონინს და იზოლეიცინს აქვთ ორი ასიმეტრიული ნახშირბადის ატომები, ამიტომ თითოეულ მათგანს აქვს ოთხი სტერეოიზომერი. მაგალითად, თრეონინს, გარდა L- და D- თრეონინისა, აქვს კიდევ ორი, რომელსაც ეწოდება დიასტერეომერები ან ალოფორმები: L-ალოტრეონინი და D-ალლოტრეონინი.

ყველა ამინომჟავა, რომლებიც ქმნიან ცილებს, ეკუთვნის L-სერიას. ითვლებოდა, რომ D-ამინომჟავები ბუნებაში არ გვხვდება. თუმცა, პოლიპეპტიდები აღმოჩენილია D-გლუტამინის მჟავას პოლიმერების სახით სპორის შემცველი ბაქტერიების კაფსულებში (ჯილეხი, კარტოფილი და თივის ბაცილი); D-გლუტამინის მჟავა და D-ალანინი ზოგიერთი ბაქტერიის უჯრედის კედლის მუკოპეპტიდების ნაწილია. D-ამინომჟავები ასევე გვხვდება მიკროორგანიზმების მიერ წარმოებულ ანტიბიოტიკებში (იხ. ცხრილი 3).

შესაძლოა, D-ამინომჟავები უფრო შესაფერისი იყო ორგანიზმების დამცავი ფუნქციებისთვის (ეს არის ბაქტერიების და ანტიბიოტიკების კაფსულის დანიშნულება), ხოლო L-ამინომჟავები ორგანიზმს სჭირდება ცილების ასაშენებლად.

ცალკეული ამინომჟავების განაწილება სხვადასხვა ცილებში

დღემდე გაშიფრულია მიკრობული, მცენარეული და ცხოველური წარმოშობის მრავალი ცილის ამინომჟავის შემადგენლობა. პროტეინებში ყველაზე ხშირად გვხვდება ალანინი, გლიცინი, ლეიცინი, სერია. თუმცა, თითოეულ პროტეინს აქვს საკუთარი ამინომჟავის შემადგენლობა. მაგალითად, პროტამინები (თევზის რძეში ნაპოვნი მარტივი ცილები) შეიცავს 85%-მდე არგინინს, მაგრამ მათ აკლიათ ციკლური, მჟავე და გოგირდის შემცველი ამინომჟავები, ტრეონინი და ლიზინი. ფიბროინი - ბუნებრივი აბრეშუმის ცილა, შეიცავს 50%-მდე გლიცინს; კოლაგენი, მყესის ცილა, შეიცავს იშვიათ ამინომჟავებს (ჰიდროქსილიზინს, ჰიდროქსიპროლინს), რომლებიც სხვა ცილებში არ არის.

ცილების ამინომჟავის შემადგენლობა განისაზღვრება არა კონკრეტული ამინომჟავის ხელმისაწვდომობით ან შეუცვლელობით, არამედ ცილის დანიშნულებით, მისი ფუნქციით. ცილაში ამინომჟავების თანმიმდევრობა განისაზღვრება გენეტიკური კოდით.

გვერდი 2

სულ გვერდები: 7