Аминокислоты (аминокарбоновые кислоты) — органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы.
Аминокислоты могут рассматриваться как производные карбоновых кислот, в которых один или несколько атомов водорода заменены на аминные группы.
Общие химические свойства
-
Аминокислоты могут проявлять как кислотные свойства, обусловленные наличием в их молекулах карбоксильной группы -COOH, так и основные свойства, обусловленные аминогруппой -NH2. Растворы аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами буферных растворов.2-аминопентан
Цвиттер-ионом называют молекулу аминокислоты, в которой аминогруппа представлена в виде -NH3+, а карбоксигруппа — в виде -COO-. Такая молекула обладает значительным дипольным моментом при нулевом суммарном заряде. Именно из таких молекул построены кристаллы большинства аминокислот.
Некоторые аминокислоты имеют несколько аминогрупп и карбоксильных групп. Для этих аминокислот трудно говорить о каком-то конкретном цвиттер-ионе.
-
Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков и нейлона-66.
-
Изоэлектрической точкой аминокислоты называют значение pH, при котором максимальная доля молекул аминокислоты обладает нулевым зарядом. При таком pH аминокислота наименее подвижна в электрическом поле, и данное свойство можно использовать для разделения аминокислот, а также белков и пептидов.
-
Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для карбоновых кислот и аминов.
Изомерия
Все входящие в состав живых организмов ?-аминокислоты, кроме глицина, содержат асимметричный атом углерода (треонин и изолейцин содержит два асимметричных атома) и обладают оптической активностью. Почти все встречающиеся в природе фльфа-аминокислоты имеют L-форму и лишь они входят в состав белка.
Данную особенность «живых» аминокислот весьма трудно объяснить, так как в реакциях между оптически неактивными веществами или рацематами (из которых, видимо, состояла древняя Земля) L и D-формы образуются в одинаковых количествах. Приходится считать, что это — просто результат случайного стечения обстоятельств: самая первая молекула, с которой смог начаться матричный синтез, была оптически активной, а других пригодных молекул почему-то не образовалось.
Оптические изомеры аминокислот претерпевают медленную самопроизвольную неферментативную рацемизацию. Например, в белке дентине (входит в состав зубов) L-аспартат переходит в D-форму со скоростью 0,1 % в год, что может быть использовано для определения возраста биологических объектов.
Альфа-аминокислоты белков
В процессе биосинтеза белка в полипептидную цепь включаются 20 важнейших фльфа-аминокислот, кодируемых генетическим кодом. Часто для запоминания однобуквенного обозначения используется мнемоническое правило (добавлено через слэш)
- Аланин (Ala, A)\Alanine
- Аргинин (Arg, R)\aRginine
- Аспарагиновая кислота (Asp, D)\asparDic acid
- Аспарагин (Asn, N)\asparagiNe
- Валин (Val, V)\Valine
- Гистидин (His, H)\Histidine
- Глицин (Gly, G)\Glycine
- Глутаминовая кислота (Glu, E)\gluEtamic acid
- Глутамин (Gln, Q)\Q-tamine
- Изолейцин (Ile, I)\Isoleucine Лейцин (Leu, L)\Leucine
- Лизин (Lys, K)\before L
- Метионин (Met, M)\Methionine
- Пролин (Pro, P)\Proline
- Серин (Ser, S)\Serine
- Тирозин (Tyr, Y)\tYrosine
- Треонин (Thr, T)\Treonine
- Триптофан (Trp, W)\tWo rings
- Фенилаланин (Phe, F)\Fenylalanine
- Цистеин (Cys, C)\Cysteine
Помимо этих аминокислот, называемых стандартными, в некоторых белках присутствуют специфические нестандартные аминокислоты, являющиеся производными стандартных. В последнее время к стандартным аминокислотам иногда причисляют селеноцистеин (Sec, U) и пирролизин (Pyl, O).
Классификация стандартных аминокислот
По R-группам
-
Неполярные: аланин, валин, изолейцин, лейцин, метионин, пролин, триптофан, фенилаланин
- Полярные незаряженные (заряды скомпенсированы)при pH=7: аспарагин, глицин, глутамин, серин, тирозин, треонин, цистеин
- Полярные заряженные отрицательно при pH=7: аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота
- Полярные заряженные положительно при pH=7: аргинин, гистидин, лизин
По функциональным группам
- Алифатические
- Моноаминомонокарбоновые: аланин, валин, глицин, изолейцин, лейцин
- Оксимоноаминокарбоновые: серин, треонин
- Моноаминодикарбоновые: аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, за счёт второй карбоксильной группы имеют несут в растворе отрицательный заряд
- Амиды Моноаминодикарбоновых: аспарагин, глутамин
- Диаминомонокарбоновые: аргинин, гистидин, лизин, несут в растворе положительный заряд
- Серосодержащие: цистеин (цистин), метионин
- Ароматические: фенилаланин, тирозин
- Гетероциклические: триптофан, гистидин, пролин (также входит в группу иминокислот)
- Иминокислоты: пролин (также входит в группу гетероциклических)
По аминоацил-тРНК-синтетазам
лейцин, изолейцин, валин, цистеин, метионин, аргинин, глутаминовая кислота, глутамин, тирозин
аланин, глицин, пролин, гистидин, треонин, серин, аспарагин, аспарагиновая кислота, лизин, фенилаланин
Обобщенное название аминокислот, получающихся в условиях, близких к эксперименту Стенли Л. Миллера 1953 года. По всей видимости имеют отношение к интенсивно обсуждаемой «доклеточной» эволюции генетического кода.
лейцин, изолейцин, валин, аланин, глицин, пролин, треонин, серин, глутаминовая кислота, аспарагиновая кислота
Родственные соединения
В медицине ряд веществ, способных выполнять некоторые биологические функции аминокислот, также (хотя и не совсем верно) называют аминокислотами:
-
Таурин
|