Амінокислоти

Загальна формула амінокислот така: NH ₂ – R – COOH Їх назва є скороченою формою терміна «α-амінокарбонова кислота». Коли ми говоримо про різні типи амінокислот, ми часто замінюємо їх систематичні назви звичайними назвами. Наприклад, амінооцтова кислота називається гліцин, 2-амінопропанова кислота називається аланіном, а 2-аміно-3-метилбутанова кислота називається валіном.

Класифікація амінокислот

Основний поділ амінокислот на білкові та небілкові. Перша група включає близько 20 сполук, кожна з яких входить до складу білків і є життєво важливою для організму людини. Ці білки, які також існують як структурні молекули в рослинах і тваринах, відіграють фундаментальну роль, беручи участь у багатьох механізмах, відповідальних за підтримку гомеостазу в організмі людини. Інша класифікація враховує можливість вироблення певної амінокислоти або її необхідне надходження в організм людини разом з їжею.

Екзогенні та ендогенні амінокислоти

Екзогенні амінокислоти – це органічні сполуки, необхідні для підтримки гомеостазу в нашому організмі, але вони не здатні до самостійного виробництва. Ось чому вони повинні постачатися у формі відповідної дієти разом із правильно збалансованими стравами та у формі відповідних добавок. До цієї групи амінокислот входять:

1. лізин – противірусна амінокислота, яка підвищує імунітет;
2. Метіонін, який контролює вироблення гормону росту;
3. треонін, який відповідає за належну підтримку вологості шкіри та правильну роботу нервової системи;
4. Лейцин, основна роль якого полягає в контролі рівня секретованого кортизолу та рівня цукру, а також у підтримці загоєння ран;
5. Ізолейцин – амінокислота, яка бере участь в процесах метаболізму м’язів, особливо в м’язових тканинах;
6. Валін, який сприяє відновленню м’язів і видаленню зайвої жирової тканини;
7. Триптофан, попередник серотоніну, який підвищує якість сну, покращує фізичний і психічний стан, контролює апетит;
8. Фенілаланін, будучи попередником багатьох гормонів, важливих для людського організму, включаючи тирозин, дофамін, адреналін і норадреналін.

До іншої категорії відносяться ендогенні амінокислоти , які регулярно синтезуються в організмі людини, тому потреба в них постійно покривається на автономній основі. Ця група містить більше амінокислот, до яких відносяться:

1. Аланін – амінокислота, відповідальна за перенесення глюкози до еритроцитів і мозку;
2. Аспарагінова кислота, яка покращує когнітивні функції і здатність до концентрації;
3. Аспарагін, який підтримує багато процесів, таких як навчання, запам’ятовування або поліпшення концентрації;
4. Глутамінова кислота, яка підтримує процеси травлення, зменшує відчуття втоми, підтримує пам’ять.

Умовні амінокислоти

Це сполуки, які можуть вироблятися в організмі, але лише за умови доступу до відповідних кількостей їхніх попередників. До умовних амінокислот належать:

1. аргінін, який уповільнює старіння, скорочує час загоєння ран, покращує фізичну форму;
2. Цистеїн, який є будівельним матеріалом при утворенні глутатіону і є важливим елементом виробництва колагену;
3. Глутамін, який підтримує роботу кишечника і виведення непотрібних продуктів метаболізму з організму людини;
4. тирозин, який так само, як і цистеїн, бере участь у виробленні колагену, але також необхідний для синтезу меланіну і допомагає підтримувати гомеостаз щитовидної залози;
5. Гліцин, амінокислота, здатна лікувати артрит і діабет;
6. Орнітин, який здатний знижувати рівень кортизолу, покращувати якість сну, підвищувати ефективність роботи кишечника і травних ферментів;
7. пролін, який сприятливо впливає на стан шкіри та покращує її еластичність;
8. Серин, орієнтований на процеси, що підтримують імунну систему та функціонування нейронів.

Білкові амінокислоти

Як випливає з назви, до складу білків також входять амінокислоти. Більш конкретно, білки – це різні типи амінокислот, поєднаних одна з одною. Їх двадцять, і під час синтезу вони кодуються так званими кодонами (послідовностями трьох нуклеотидів, що містяться в мРНК, які складають кодуючу одиницю). Кожна з них має дві спільні риси: це альфа- і L-амінокислоти. Це означає, що їх аміногрупа пов’язана з альфа-вуглецем, який безпосередньо прилягає до карбонільної групи. Буква «L» позначає стереоізомер у проекції Фішера, тому амінова група розташована в лівій частині формули.

Фізико-хімічні властивості амінокислот

Фізична форма амінокислот зазвичай являє собою кристалічну тверду речовину, що має солодкий смак. Вони добре розчиняються у воді, але вони не розчиняються в органічних розчинниках. Їх температури плавлення відносно високі. Хімічна природа амінокислот амфотерна, а реакція їх водних розчинів нейтральна. Дисоціація утворює подвійні іони, які є результатом нейтралізації основної аміногрупи карбоксильним радикалом. Це призводить до утворення внутрішньої солі амонію, яка має обидва заряди: позитивний і негативний. Їх кількість однакова. Амінокислота може існувати як катіон або аніон, залежно від середовища, в якому вона дисоціює. Для кислих реакцій карбоксильна група не дисоціює, а амінокислота має позитивний заряд. У лужному середовищі реакції зміщуються в бік утворення негативного іона.

Ізоелектрична точка (pI)

Це точка, де амінокислота приймає форму подвійного іона. Для кожної молекули ми можемо налаштувати адекватну концентрацію іонів [H ₃ O ⁺], тобто такий рН, коли іони не рухаються в електричному полі. Амфотерна природа амінокислот і їх існування у вигляді подвійних іонів передбачає іонну структуру солей при дії кислот і лугів. Експериментальне визначення ізоелектричної точки проводять додаванням амінокислоти, наприклад казеїну, у відповідні пробірки з розчинами (CH ₃ COOH і CH ₃ COONa) з відомими концентраціями рН. Ізоелектрична точка досягається там, де відкладення найбільше. Враховуючи характеристику ізоелектричної точки, ми можемо використовувати її для розділення суміші білків за допомогою електрофорезу. Цей метод заснований на кислотно-основних властивостях амінокислот, і суміш поміщають на зволожений папір. Використовуючи відомий рН, ми можемо визначити форму, в якій певні амінокислоти будуть існувати. Тоді, якщо подати на папір напругу, то позитивно заряджені амінокислоти рухатимуться до катода (-), а з негативним зарядом – до анода (+). Нейтрально заряджені сполуки, збалансовані позитивним і негативним зарядами в молекулі, залишаться на тому ж місці.

Реакції, характерні для карбоксильної групи

1. Етерифікація, яка полягає в синтезі складних ефірів, отриманих в результаті реакції між амінокислотою та спиртом. Продукт такої реакції не має амфотерної природи, але виявляє властивості використаного аміну.
2. Декарбоксилювання, тобто нагрівання амінокислоти в присутності розчину гідроксиду барію (II) (Ba(OH) ₂ ). Перетворення утворює аміни.
3. Утворення комплексів пов’язане зі здатністю амінокислот зв’язуватися з катіонами металу, головним чином міді, що викликає утворення забарвлених сполук (комплексних солей).

Реакції, характерні для аміногрупи

1. Дезамінування, яке стосується амінокислот, які містять первинну аміногрупу. Реакція відбувається під впливом азотної (III) кислоти (HNO ₂ ), а амінокислота, яка використовується як реагент, окислюється з утворенням гідрациду. Аміногрупа виділяється у формі азоту. Існує кілька типів дезамінування, включаючи гідролітичне дезамінування, гідролітичне дезамінування з декарбоксилюванням, дезамінування шляхом відновлення та десатураційне дезамінування.
2. Окислення, яке змушує амінокислоти перетворюватися на кетокислоти.
3. Біохімічні реакції – усі амінокислоти, які можна класифікувати як основи Шиффа, здатні до біохімічних перетворень, таких як пропускання та декарбоксилювання.

Реакції, що використовуються для виявлення амінокислот

1. Нінгідринова реакція — це кольорова реакція, де реагентами є амінокислота та реагент у вигляді розчину нінгідрину. Реакція дає характерне фіолетово-синє забарвлення.
2. Ксантопротеїнова реакція є прикладом шляху виявлення ароматичних амінокислот, таких як фенілаланін, тирозин або триптофан. Сполука під дією розчину концентрованої азотної (V) кислоти (HNO ₃ ) змінює свій колір на жовтий. Це результат утворення похідних нітратної амінокислоти під час реакції.

Джерела амінокислот

Щоб забезпечити хороший фізичний і психічний стан організму людини, ми повинні забезпечити його відповідними кількостями кожного будівельного матеріалу, включаючи амінокислоти. Надзвичайно важливим джерелом усіх амінокислот, необхідних для нормального функціонування, є повноцінні білки. До них входять м’ясо, зокрема птиця, риба, яйця та молочні продукти. Молоко містить велику кількість лейцину, ізолейцину, треоніну та триптофану. Лізин і метіонін містяться в сої. Валін може надходити разом з рисом, арахісом, кунжутом і мигдалем, а фенілаланін, включаючи в свій раціон яйця, сири та злакові продукти. Наявність амінокислот в харчових продуктах є звичним явищем, але щоб наш раціон був правильно збалансованим, продукти, які ми вживаємо, повинні бути різноманітними. Це пояснюється тим, що вони містять лише певні амінокислоти з групи, необхідної для підтримки нормальної життєдіяльності.