АМІНОКИСЛОТИ
Амінокислоти
Амінокислоти — органічні сполуки, молекула яких містить водночас аміногрупу (–NH₂) і карбоксильну групу (–COOH); α-амінокислоти є будівельними одиницями білків.
Коротко
- Білки живих організмів будуються з 20 стандартних амінокислот, які кодує генетичний код; усього в природі відомо, за різними оцінками, від понад 500 до близько 700 амінокислот.
- Майже всі білкові амінокислоти — L-ізомери; D-форми трапляються в стінках бактерій і деяких пептидах.
- Дев’ять амінокислот людський організм не синтезує в потрібній кількості, тому мусить отримувати їх з їжею.
- Першу амінокислоту, аспарагін, виділили зі спаржі 1806 року, останню зі стандартних, треонін, — 1935 року.
Аспарагін дістав назву від латинського Asparagus — спаржа: саме з неї 1806 року французькі хіміки Луї-Ніколя Воклен і П’єр Жан Робіке виділили першу відому амінокислоту. Назви інших теж нагадують про джерела: глутамін — про глютен пшениці, тирозин — про грецьке слово «сир». Останню зі стандартних білкових амінокислот, треонін, відкрив американський біохімік Вільям Роуз 1935 року; він же встановив, які з них людині потрібні з їжею.
Будова
Кожна амінокислота має аміногрупу й карбоксильну групу. В α-амінокислот обидві приєднані до того самого атома вуглецю, а решту молекули називають бічним ланцюгом, або R-групою. Саме R-група визначає розмір, заряд і полярність амінокислоти. Якщо аміногрупа сидить при наступному атомі вуглецю, кислоту відносять до β-, γ- і далі.
У всіх стандартних амінокислот, крім гліцину, α-атом вуглецю пов’язаний із чотирма різними групами і тому є хіральним центром. Звідси дві дзеркальні форми — L і D (позначення за системою Еміля Фішера). Білки містять майже виключно L-ізомери; D-амінокислоти трапляються в клітинних стінках бактерій, у деяких антибіотиках і отрутах морських молюсків роду Conus.
Групи білкових амінокислот
За властивостями бічних ланцюгів при фізіологічному pH стандартні амінокислоти поділяють на чотири групи:
| Група | Приклади |
|---|---|
| Неполярні, гідрофобні | гліцин, аланін, валін, лейцин, ізолейцин, пролін, фенілаланін, триптофан, метіонін |
| Полярні незаряджені | серин, треонін, тирозин, цистеїн, аспарагін, глутамін |
| Негативно заряджені | аспарагінова й глутамінова кислоти |
| Позитивно заряджені | лізин, аргінін, гістидин |
Амінокислоти амфотерні: у воді вони існують переважно як цвітер-іони, що несуть одночасно позитивний і негативний заряд.
Від амінокислот до білків
Карбоксильна група однієї амінокислоти може зреагувати з аміногрупою іншої, виділивши молекулу води. Так утворюється пептидний зв’язок, який 1902 року окремо один від одного описали Еміль Фішер і Франц Гофмейстер. Ланцюги з багатьох залишків — поліпептиди, а з них складаються білки.
Деякі незвичайні амінокислоти з’являються вже в готовому білку: наприклад, гідроксипролін і гідроксилізин, без яких не обходиться колаген. Селеноцистеїн, що містить селен замість сірки, натомість вбудовується в ланцюг під час синтезу.
Обмін і значення
Рослини й багато мікроорганізмів синтезують усі потрібні їм амінокислоти. Людина цього не може: дев’ять незамінних мусить отримувати з білкової їжі. Окрім будівельної ролі, амінокислоти слугують сировиною для інших речовин, а гліцин і глутамат працюють як нейромедіатори. Орнітин і цитрулін — ключові проміжні продукти циклу сечовини.
Амінокислоти широко використовують у тваринництві як кормові добавки, у харчовій промисловості, а синтетичні пептиди — як ліки; хелати металів з амінокислотами допомагають рослинам і тваринам засвоювати мікроелементи.
Запитання
Скільки існує незамінних амінокислот?
Сучасні довідники зазвичай називають дев’ять: валін, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, треонін, триптофан, фенілаланін і гістидин. У старіших джерелах незамінних для дорослих вісім, а гістидин і аргінін вважають незамінними лише для дітей.
Чим L-амінокислоти відрізняються від D-амінокислот?
Це дзеркальні ізомери однієї сполуки, які розрізняють за просторовим розташуванням груп навколо α-атома вуглецю. Склад і більшість хімічних властивостей однакові, але ферменти розпізнають їх по-різному, тож у білки вбудовуються майже виключно L-форми.
Навіщо амінокислоти додають у корм і їжу?
Соя та інші компоненти кормів містять замало лізину, метіоніну, треоніну й триптофану, тому їх докладають окремо. Харчова промисловість використовує глутамінову кислоту як підсилювач смаку, а дипептид аспартам — як підсолоджувач.
Див. також
- Білки Генетичний код визначає 20 стандартних амінокислот; у деяких організмів до них додаються селеноцистеїн і піролізин.
- Глутамінова кислота Людський організм синтезує її сам, тож вона належить до замінних амінокислот.
- Азот Атомна маса — 14,007; молекула N₂ з потрійним зв’язком дуже міцна, тому за звичайних умов азот хімічно інертний.
- Розділ «Біохімія» Білки, вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти й інші речовини живої клітини.
Джерела
Статтю написано редакцією словника за наведеними джерелами; дати й факти звірено між ними. Якщо джерела розходяться, це сказано в тексті.
Поруч у словнику
- АЛЬДОЛАЗИ Альдолази — ферменти класу ліаз, які оборотно розщеплюють молекулу вуглеводу за альдольним зв’язком; найвідоміша з них, фруктозобісфосфат-альдолаза (КФ 4.1.2.13), ділить фруктозо-1,6-бісфосфат на дві тріози в гліколізі.
- АМІДАЗИ Амідази (амідогідролази, дезамідази) — ферменти класу гідролаз, які за участі води розщеплюють зв’язок між атомами вуглецю й азоту в амідах, звільняючи аміак або амін і карбонову кислоту.
- АМІЛАЗИ Амілази (від лат. amylum — крохмаль) — ферменти класу гідролаз, які розщеплюють крохмаль, глікоген і споріднені полісахариди, розриваючи α-1,4-глікозидні зв'язки між залишками глюкози.
- АМІЛОПЕКТИН Амілопектин — розгалужений полісахарид із залишків α-D-глюкози, головна за масою складова крохмалю рослин.