الأحماض الأمينية ، التي نوقشت صيغها في مقرر الكيمياء بالمدرسة الثانوية ، هي مواد مهمة لجسم الإنسان. البروتينات ، التي تتكون من بقايا الأحماض الأمينية ، ضرورية للشخص ليعمل بشكل كامل.
التعريف
الأحماض الأمينية ، التي سيتم مناقشة صيغها أدناه ، هي مركبات عضوية تحتوي جزيئاتها على مجموعات أمين وكربوكسيل. يتكون الكربوكسيل من مجموعة كاربونيل وهيدروكسيل.
يمكنك اعتبار الأحماض الأمينية مشتقات من الأحماض الكربوكسيلية ، حيث يتم استبدال ذرة الهيدروجين بمجموعة أمينية.
ملامح الخواص الكيميائية
الأحماض الأمينية ، التي يمكن تمثيل صيغتها العامة على أنها CnH2nNH2COOH ، هي مركبات كيميائية مذبذبة.
وجود مجموعتين وظيفيتين في جزيئاتهما يفسر إمكانية إظهار هذه المواد العضوية خصائص أساسية وحمضية.
محاليلهم المائية لها خصائص المحاليل العازلة. A zwitterion هو جزيء حمض أميني حيث تكون المجموعة الأمينية NH3 + والكربوكسيل هو -COO-. جزيء من هذا النوع له عزم ثنائي القطب مهم ، بينماإجمالي الشحنة صفر. يتم بناء بلورات العديد من الأحماض الأمينية على مثل هذه الجزيئات.
من بين أهم الخصائص الكيميائية لهذه الفئة من المواد ، يمكن التمييز بين عمليات التكثيف المتعدد ، ونتيجة لذلك تتكون البولي أميدات ، بما في ذلك البروتينات والببتيدات والنايلون.
الأحماض الأمينية ، الصيغة العامة لها CnH2nNH2COOH ، تتفاعل مع الأحماض ، القواعد ، أكاسيد المعادن ، أملاح الأحماض الضعيفة. أهمية خاصة هي تفاعلات الأحماض الأمينية مع الكحول المتعلقة بالأسترة.
ميزات التماثل
من أجل تدوين الصيغ الهيكلية للأحماض الأمينية ، نلاحظ أن العديد من الأحماض الأمينية المشاركة في التحولات الكيميائية الحيوية تحتوي على مجموعة أمينية في الموضع a من مجموعة الكربوكسيل. ذرة الكربون هذه هي مركز مراوان ، وتعتبر الأحماض الأمينية أيزومرات بصرية.
تعطي الصيغة البنائية للأحماض الأمينية فكرة عن موقع المجموعات الوظيفية الرئيسية التي تشكل مادة معينة ، نسبة إلى ذرة الكربون النشط.
الأحماض الأمينية الطبيعية التي هي جزء من جزيئات البروتين تمثل سلسلة L.
تتميز الايزومرات الضوئية للأحماض الأمينية بالتسلق التلقائي البطيء غير الأنزيمي.
ميزات مركبات أ
أي صيغة لمواد من هذا النوع تفترض موقع المجموعة الأمينية في ذرة الكربون الثانية. 20 من الأحماض الأمينية ، والتي تعتبر صيغها حتى في مقرر علم الأحياء المدرسيتنتمي إلى هذه الأنواع. على سبيل المثال ، تشمل هذه الألانين ، الأسباراجين ، السيرين ، ليسين ، التيروزين ، فينيل ألانين ، فالين. هذه المركبات هي التي تشكل الشفرة الوراثية البشرية. بالإضافة إلى التوصيلات القياسية؟ تم العثور أيضًا على الأحماض الأمينية غير القياسية ، وهي مشتقاتها ، في جزيئات البروتين.
التصنيف عن طريق التوليف
كيف يمكن فصل الأحماض الأمينية الأساسية؟ تنقسم الصيغ من هذه الفئة وفقًا للأساس الفسيولوجي إلى شبه قابلة للاستبدال ، وقادرة على تصنيعها في جسم الإنسان. يتم أيضًا عزل المركبات العادية التي يتم تصنيعها في أي كائن حي.
تقسيم المجموعات الراديكالية والوظيفية
تختلف صيغة الأحماض الأمينية في بنية الجذر (المجموعة الجانبية). يوجد تقسيم إلى جزيئات غير قطبية تحتوي على جذور غير قطبية كارهة للماء ، وكذلك إلى مجموعات قطبية مشحونة. تعتبر الأحماض الأمينية العطرية مجموعة منفصلة في الكيمياء الحيوية: الهيستيدين ، التربتوفان ، التيروزين. اعتمادًا على المجموعات الوظيفية ، يتم تمييز عدة مجموعات. يتم تمثيل المركبات الأليفاتية بـ:
- مركبات أحادية أمينومونوكربوكسيلية ، والتي يمكن اعتبارها جلايسين ، فالين ، ألانين ، ليسين ؛
- المواد oxymonocaminocarboxylic: ثريونين ، سيرين ؛
- أحادي الكربوكسيل: الجلوتاميك ، حمض الأسبارتيك ؛
- المركبات المحتوية على الكبريت: ميثيونين ، سيستين ؛
- مواد ديامينومونوكربوكسيلية: ليسين ، هيستيدين ، أرجينين ؛
- الحلقية غير المتجانسة: البرولين ، الهيستيدين ،التربتوفان /
يمكن كتابة أي صيغة من الأحماض الأمينية بعبارات عامة ، وستختلف المجموعات الجذرية فقط.
تعريف نوعي
من أجل الكشف عن كميات صغيرة من الأحماض الأمينية ، يتم إجراء تفاعل نينهيدرين. في عملية تسخين الأحماض الأمينية مع زيادة نينهيدرين ، يتم الحصول على منتج أرجواني إذا كان الحمض يحتوي على مجموعة أمينية حرة ، والمنتج الأصفر نموذجي لمجموعة محمية. هذه الطريقة لها حساسية عالية وتستخدم للكشف اللوني للأحماض الأمينية. على أساسها ، تم إنشاء طريقة الفصل اللوني على الورق ، والتي قدمها مارتن في عام 1944.
يتم استخدام نفس التفاعل الكيميائي في محلل الأحماض الأمينية التلقائي. الجهاز ، الذي ابتكره مور ، شباكمان ، شتاين ، يعتمد على فصل خليط الأحماض الأمينية في أعمدة مملوءة براتنجات التبادل الأيوني. من العمود ، يدخل تيار eluent إلى الخلاط ، وينتقل ninhydrin أيضًا هنا.
يتم الحكم على المحتوى الكمي للأحماض الأمينية من خلال شدة اللون الناتج. يتم تسجيل القراءات بواسطة مقياس الألوان الكهروضوئي ، ويتم تسجيلها بواسطة جهاز تسجيل.
تُستخدم تقنية مماثلة حاليًا في الممارسة السريرية لاختبارات الدم والسائل النخاعي والبول. يسمح لك بإعطاء صورة كاملة عن التركيب النوعي للأحماض الأمينية الموجودة في السوائل البيولوجية ، لتحديد المواد غير القياسية المحتوية على النيتروجين فيها.
ملامح التسمية
كيفية التسمية بشكل صحيحأحماض أمينية؟ يتم إعطاء الصيغ وأسماء هذه المركبات وفقًا للتسميات الدولية IUPAC. يضاف موضع المجموعة الأمينية إلى حمض الكربوكسيل المقابل ، بدءًا من الهيدروكربون في مجموعة الكربوكسيل.
على سبيل المثال ، 2-aminoethanoic acid. بالإضافة إلى المصطلحات الدولية ، هناك أسماء تافهة مستخدمة في الكيمياء الحيوية. وهكذا ، فإن الأحماض الأمينية هي جلايسين يستخدم في الطب الحديث.
إذا كانت هناك مجموعتان من الكربوكسيل في الجزيء ، تتم إضافة اللاحقة -dionic إلى الاسم. على سبيل المثال ، 2-aminobutanedioic acid.
بالنسبة لجميع ممثلي هذه الفئة ، فإن التماثل البنيوي هو سمة مميزة ، بسبب التغيرات في هيكل سلسلة الكربون ، وكذلك موقع مجموعات الكربوكسيل والأمينو. بالإضافة إلى الجلايسين (أبسط ممثل لهذه الفئة من المواد العضوية المحتوية على الأكسجين)؟ تحتوي المركبات المتبقية على أضداد مرآة (أيزومرات بصرية).
التطبيق
الأحماض الأمينية شائعة في الطبيعة ، فهي أساس بناء البروتينات الحيوانية والنباتية. تستخدم هذه المركبات في الطب في حالة الإرهاق الشديد للجسم ، على سبيل المثال ، بعد العمليات الجراحية المعقدة. يساعد حمض الجلوتاميك في محاربة الأمراض العصبية ، ويستخدم الهيستيدين لعلاج قرحة المعدة. في تركيب الألياف الاصطناعية (كابرون ، إينانث) ، تعمل الأحماض الأمينية والأمينية كمواد خام.
الخلاصة
الأحماض الأمينية هي مركبات عضوية موجودة بداخلهالديها مجموعتان وظيفيتان. إن السمات الهيكلية هي التي تفسر ازدواجية خواصها الكيميائية ، فضلاً عن خصائص استخدامها. بناءً على نتائج التجارب البحثية ، كان من الممكن إثبات أن الكتلة الحيوية للكائنات الحية التي تعيش على كوكبنا تبلغ 1.8 1012-2.4 1012 طنًا من المادة الجافة. الأحماض الأمينية هي المونومرات الأولية في التخليق الحيوي لجزيئات البروتين ، والتي بدونها يكون وجود الإنسان والحيوان مستحيلاً.
اعتمادًا على الخصائص الفسيولوجية ، هناك تقسيم لجميع الأحماض الأمينية إلى مواد أساسية ، لا يتم تصنيعها في جسم الإنسان والثدييات. من أجل تجنب الاضطرابات في عمليات التمثيل الغذائي ، من المهم تناول الأطعمة التي تحتوي على هذه الأحماض الأمينية.
هذه المركبات هي نوع من "الطوب" الذي يستخدم لبناء بروتينات البوليمر الحيوي. اعتمادًا على بقايا الأحماض الأمينية ، وفي أي تسلسل ستصطف في بنية البروتين ، يكون للبروتين الناتج خصائص وتطبيقات فيزيائية وكيميائية معينة. بفضل التفاعلات النوعية للمجموعات الوظيفية ، يحدد علماء الكيمياء الحيوية تكوين جزيئات البروتين ، ويبحثون عن طرق جديدة لتركيب البوليمرات الحيوية الفردية اللازمة لجسم الإنسان.
