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Die biologische Rolle von Aminosäuren und ihre Anwendung

Welche biologische Rolle spielen Aminosäuren? Lassen Sie uns zusammen versuchen, die Antwort auf diese Frage zu finden. Wir zeigen die Besonderheiten der Struktur dieser Klasse von organischen Substanzen, ihre chemischen Eigenschaften, die Hauptanwendungsgebiete.

biologische Rolle von Aminosäuren

Historischer Hintergrund

Die erste offene Aminosäure war Glycin. Es wurde 1820 durch saure Hydrolyse von Gelatine synthetisiert. Entschlüsselung der Aminosäurezusammensetzung von Proteinmolekülen war erst Mitte des letzten Jahrhunderts möglich, es zeigte sich dann die Aminosäure - Threonin.

Hauptfunktionen

Im Moment gibt es Informationen über 300 Aminosäuren, die verschiedene Funktionen im Körper ausüben.

Was ist die wichtigste biologische Rolle von Aminosäuren? Zwanzig von ihnen gelten als Standard (proteinogen), weil sie Teil der Hauptproteinmoleküle sind.

Diese Verbindungen sind Teil bestimmter Proteine. Oxiprilin ist die Grundlage von Kollagen, Elastin wird von Desmosin gebildet.

Sie können Zwischenprodukte in Stoffwechselprozessen sein. Diese Funktion wird von Citrullin, Ornithin durchgeführt.

Die biologische Funktion von Aminosäuren besteht auch in der Synthese von Nukleotiden, Polyamiden. Die Kohlenstoffkette dieser Verbindungen wird verwendet, um andere organische Substanzen zu bilden:

  • Glukose wird aus glukogenen Aminosäuren synthetisiert;
  • Lipide werden von ketogenen Verbindungen gebildet.

Die biologische Rolle von Aminosäuren istdie Möglichkeit, sie zu verwenden, um funktionelle Gruppen zu definieren. Cystein wird verwendet, wenn eine Sulfatgruppe nachgewiesen wird. Aspartat wird zum Nachweis einer Aminogruppe verwendet.

biologische Rolle von Aminosäuren und ihre Anwendung

Nomenklaturfunktionen

Wie richtig Aminosäuren zu benennen? Die Struktur, Klassifizierung, biologische Rolle dieser Verbindungen wird sogar im Verlauf des Schulcurriculums berücksichtigt.

Aminosäuren sind Derivate von Carbonsäuren, in denen ein Wasserstoffatom durch eine Aminogruppe ersetzt ist.

Abhängig vom Standort dieses FunktionalGruppen kann eine Verbindung mehrere Isomere aufweisen. Chemiker benutzen sofort drei verschiedene Nomenklaturen: rational, trivial, systematisch.

Die Trivialnamen dieser Verbindungen sind verwandt mitdie Quelle, aus der sie zugewiesen wurden. Serin ist in der Fibroinseide enthalten, Glutamin findet sich im Gluten von Getreidepflanzen. Cystin ist in den Steinen der Blase vorhanden.

Der rationale Name bezieht sich auf die AbleitungCarbonsäure, und abgekürzte Bezeichnung wird verwendet, um die Aminosäuresequenz im Proteinmolekül anzuzeigen. In der Biochemie werden die abgekürzten und trivialen Namen dieser Verbindungen verwendet.

Aminosäuren Struktur chemische Eigenschaften biologische Rolle

Klassifizierung von Aminosäuren

Um die biologische Rolle von Aminosäuren und ihre Verwendung zu verstehen, sollten wir uns näher mit den Klassifizierungsarten dieser organischen Verbindungen befassen.

Derzeit werden verschiedene Klassifizierungsarten verwendet:

  • durch radikal;
  • durch den Grad seiner Polarität;
  • über die Variante der Synthese im Körper.

Durch die Struktur des Radikals in der organischen Chemie werden verschiedene Arten von Aminosäuren isoliert.

Aliphatische Verbindungen können eine Carboxyl- und eine Aminogruppe enthalten, in diesem Fall sind sie Monoaminocarbonverbindungen.

In Gegenwart von zwei COOH- und einer Aminogruppe heißen die Substanzen Monoamino-Dicarbonsäure-Substanzen.

Auch Diaminomonocarbonsäure- und Diaminodicarboxylformen von Aminosäuren werden isoliert.

Zyklische Arten unterscheiden sich nicht nur in der Anzahl der Zyklen, sondern auch in ihrer qualitativen Zusammensetzung.

Nach Lenin werden Aminosäuren nach den Eigenschaften der Wechselwirkung des Kohlenwasserstoffradikals mit Wasser in vier Gruppen eingeteilt:

  • hydrophob;
  • hydrophil;
  • negativ aufgeladen;
  • positiv aufgeladen.

Abhängig von der Fähigkeit der Aminosäuren, im menschlichen Körper zu synthetisieren, unverzichtbar (kommen mit Nahrung), sowie austauschbare Spezies.

Zahlreiche wissenschaftliche Experimente haben die biologische Rolle von Alpha-Aminosäuren bewiesen.

biologische Rolle von Alpha-Aminosäuren

Physikalische Eigenschaften

Was sind die Eigenschaften von Aminosäuren? Die Nomenklatur, Eigenschaften, biologische Rolle dieser Verbindungen wird Absolventen von Schulen auf dem einheitlichen Staatsexamen in Chemie angeboten. Diese organischen Säuren sind in Wasser gut löslich, haben einen hohen Schmelzpunkt.

Ihre optische Aktivität erklärt sich durch die Anwesenheit eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms in den Molekülen (mit Ausnahme von Glycin allein). Aus diesem Grund wurden L- und D-Stereoisomere von Aminosäuren entdeckt.

Isomere der L-Serie finden sich in tierischen Proteinen. Der Wert des Wasserstoffindex für diese Verbindungen liegt im Bereich von 5,5-7.

Aminosäurestrukturklassifizierung biologische Rolle

Chemische Eigenschaften

Betrachten wir die Aminosäuren genauer. Die Struktur, chemische Eigenschaften, die biologische Rolle dieser organischen Substanzen müssen bekannt sein.

Die Spezifität der chemischen Eigenschaften von Aminosäuren liegt in ihrer Dualität. Der Grund für die Amphoterizität ist die Anwesenheit von zwei funktionellen Gruppen in diesen organischen Säuren.

Die Anwesenheit einer Carboxylgruppe COOH wird vermittelt durchDiese Verbindungen sind sauer. Sie interagieren leicht mit aktiven Metallen, basischen Oxiden, Alkalien. Auch die Acidität der Eigenschaften dieser organischen Verbindungen zeigt sich in der Veresterungsreaktion (mit Estern aus Estern).

Aminosäuren können auch in eine Chemikalie eingehenWechselwirkung mit Salzen, die von schwachen Mineralsäuren gebildet werden. Als Beispiel für eine solche Reaktion kann mit Carbonaten und Bicarbonaten die Wechselwirkung der Aminosäuren berücksichtigt werden.

Die Haupteigenschaften dieser Klasse sind die Fähigkeit von Aminosäuren, mit anderen Säuren an der Aminogruppe zu reagieren. In diesem Fall werden Salze gebildet.

Die biologische Rolle der Decarboxylierung von Aminosäuren besteht darin, dass ein neutrales Medium gebildet wird, das für einen lebenden Organismus absolut sicher ist.

Ninhydrin Reaktion ermöglicht es, inLösung von Aminosäuren. Das Wesen der Reaktion besteht darin, dass eine farblose Lösung von Ninhydrin, die mit einer Aminosäure wechselwirkt, in Form eines Dimers über ein Stickstoffatom kondensiert, das von der Aminogruppe der entsprechenden Säure abgespalten wird.

Das resultierende Pigment hat einen roten Philyelit-Farbton, zusätzlich führt die Decarboxylierung der Aminosäure zur Bildung eines bestimmten Aldehyds und Kohlenmonoxids (4).

Es ist die Ninhydrin-Reaktion, die verwendet wirdBiologen bei der Analyse der Primärstruktur von Proteinmolekülen. Durch die Intensität der Farbe ist es möglich, den quantitativen Gehalt von Aminosäuren in der Ausgangslösung zu bestimmen, daher ist eine solche Analyse geeignet, um die Konzentration von Aminosäuren zu bestimmen.

biologische Rolle der Aminosäure-Decarboxylierung

Spezifische Reaktionen

In Aminosäuren können zusätzlich zu Carboxyl- und Aminogruppen zusätzliche funktionelle Gruppen vorhanden sein. Für ihre Bestimmung in Forschungslabors führen qualitative Reaktionen.

Arginin kann in der Mischung durch Ausführen einer qualitativen Sakaguchi-Reaktion (an der Guanidingruppe) nachgewiesen werden. Cystein kann nach der Fole-Methode bestimmt werden, die spezifisch für die SH-Gruppe ist.

Nitrierungsreaktion (Xantoprotein-Reaktion)ermöglicht es, das Vorhandensein einer aromatischen Aminosäure in der Mischung zu bestätigen. Die Millon-Reaktion wurde entwickelt, um die Hydroxylgruppe im aromatischen Ring von Tyrosin zu identifizieren.

Eigenschaften der Peptidbindung

Was sind die Eigenschaften von schwefelhaltigen Aminosäuren? Ihre biologische Rolle ist mit der Bildung von Peptidmolekülen verbunden. Wenn mehrere Moleküle von Aminosäuren miteinander wechselwirken, werden Wassermoleküle gespalten und Aminosäurereste bilden Peptide unter Verwendung einer Peptid (amid) -Bindung.

Die Anzahl der gebildeten AminosäurerestePolypeptid, variiert signifikant. Diejenigen Peptide, die nicht mehr als zehn Aminosäurereste enthalten, werden als Oligopeptide bezeichnet. Der Name der resultierenden Verbindung wird oft durch die Anzahl der Aminosäurereste angegeben.

Wenn die Substanz mehr als zehn enthältAminosäurereste werden die Verbindungen als Polypeptide bezeichnet. Für diejenigen Verbindungen, die mehr als fünfzig Aminosäurereste enthalten, wird das Produkt ihrer Synthese als Protein bezeichnet.

Also, das Hormon Glucagon, das 29 enthältAminosäuren, Biologen nennen Hormon. Aminosäurereste werden als Monomere der ursprünglichen organischen Säuren angesehen, aus denen die Proteinverbindungen gebildet werden.

Dieser Aminosäurerest, der links geschrieben ist, hat eine Aminogruppe, heißt N-terminal, ein Fragment mit einer Carboxylgruppe wird als C-terminal angesehen, es ist üblich, es rechts zu schreiben.

Bei der Benennung des resultierenden Polypeptidsverwende die abgekürzten Namen der Aminosäuren, aus denen sie gebildet wird. Wenn beispielsweise Glycin, Serin, Alanin an der Wechselwirkung beteiligt wären, würde das resultierende Tripeptid als Glycilserilalanin gelesen werden.

Aminosäuren-Nomenklatur Eigenschaften biologische Rolle

Die Bedeutung einiger Aminosäuren

Glycin (Aminoessigsäure) ist ein Donor von Kohlenstofffragmenten, die für die Bildung von Hämoglobin, Pyrrol, Cholin, Nukleotiden sowie für die Kreatinsynthese notwendig sind.

Serin ist in den aktiven Enzymzentren vorhanden. Diese Aminosäure wird für die Synthese von Phosphoprotein (Casein von natürlicher Milch) benötigt.

Glucogensäure wird benötigt, um zu bildenSekundär-, Tertiärstruktur des Proteinmoleküls. In dieser Verbindung befindet sich die reaktiv-aktivste funktionelle Gruppe, daher tritt die Substanz leicht in die Redoxprozesse ein, bindet Schwermetalle in Form von unlöslichen Verbindungen. Es übernimmt die Funktion des Donors der Sulfatgruppe, der für die Synthese schwefelhaltiger Substanzen benötigt wird.

Fazit

Aminosäuren sind amphoterisch organischVerbindungen mit wichtiger biologischer Bedeutung. Es Aminosäurereste in dem Syntheseverfahren eine Sequenz bilden, die die Primärstruktur des Proteinmoleküls ist. Je nachdem, wie genau reihen sich die Aminosäurefragmente Protein spezifisch für jeden lebenden Organismus synthetisiert.

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