Ամինաթթուները, որոնց բանաձևերը քննարկվում են ավագ դպրոցի քիմիայի դասընթացում, կարևոր նյութեր են մարդու օրգանիզմի համար։ Սպիտակուցները, որոնք բաղկացած են ամինաթթուների մնացորդներից, անհրաժեշտ են մարդուն լիարժեք գործելու համար։
Սահմանում
Ամինաթթուները, որոնց բանաձևերը կքննարկվեն ստորև, օրգանական միացություններ են, որոնց մոլեկուլները պարունակում են ամինո և կարբոքսիլ խմբեր: Կարբոքսիլը բաղկացած է կարբոնիլ և հիդրօքսիլ խմբերից։
Դուք կարող եք ամինաթթուները դիտարկել որպես կարբոքսիլաթթուների ածանցյալներ, որտեղ ջրածնի ատոմը փոխարինվում է ամինային խմբով:
Քիմիական հատկությունների առանձնահատկությունները
Ամինաթթուները, որոնց ընդհանուր բանաձևը կարող է ներկայացվել որպես CnH2nNH2COOH, ամֆոտերային քիմիական միացություններ են:
Նրանց մոլեկուլներում երկու ֆունկցիոնալ խմբերի առկայությունը բացատրում է այս օրգանական նյութերի հիմնական և թթվային հատկություններ ցուցաբերելու հնարավորությունը։
Նրանց ջրային լուծույթներն ունեն բուֆերային լուծույթների հատկություններ։ Ցվիտերիոնը ամինաթթվի մոլեկուլ է, որտեղ ամինային խումբը NH3+ է, իսկ կարբոքսիլը՝ -COO-: Այս տեսակի մոլեկուլն ունի զգալի դիպոլային մոմենտ, մինչդեռընդհանուր վճարը զրոյական է: Նման մոլեկուլների վրա կառուցված են բազմաթիվ ամինաթթուների բյուրեղներ։
Այս դասի նյութերի կարևորագույն քիմիական հատկություններից կարելի է առանձնացնել պոլիկոնդենսացման պրոցեսները, որոնց արդյունքում առաջանում են պոլիամիդներ, այդ թվում՝ սպիտակուցներ, պեպտիդներ, նեյլոն։
Ամինաթթուները, որոնց ընդհանուր բանաձևն է CnH2nNH2COOH, փոխազդում են թթուների, հիմքերի, մետաղների օքսիդների, թույլ թթուների աղերի հետ։ Առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում ամինաթթուների փոխազդեցությունները սպիրտների հետ, որոնք կապված են էսթերիֆիկացման հետ:
Իզոմերիզմի առանձնահատկությունները
Ամինինաթթուների կառուցվածքային բանաձևերը գրելու համար մենք նշում ենք, որ կենսաքիմիական փոխակերպումների մեջ ներգրավված շատ ամինաթթուներ պարունակում են ամինախումբ կարբոքսիլային խմբի a դիրքում: Ածխածնի նման ատոմը քիրալ կենտրոն է, և ամինաթթուները համարվում են օպտիկական իզոմերներ։
Ամինաթթուների կառուցվածքային բանաձևը պատկերացում է տալիս տվյալ նյութը կազմող հիմնական ֆունկցիոնալ խմբերի գտնվելու վայրի մասին՝ ակտիվ ածխածնի ատոմի համեմատ:
Բնական ամինաթթուները, որոնք սպիտակուցի մոլեկուլների մաս են կազմում, L-շարքի ներկայացուցիչներն են:
Ամինաթթուների օպտիկական իզոմերները բնութագրվում են ինքնաբուխ դանդաղ, ոչ ֆերմենտային ռասեմիզացմամբ:
Ա-միացությունների առանձնահատկությունները
Այս տեսակի նյութերի ցանկացած բանաձև ընդունում է ամինախմբի գտնվելու վայրը ածխածնի երկրորդ ատոմում: 20 ամինաթթուներ, որոնց բանաձևերը դիտարկվում են նույնիսկ դպրոցական կենսաբանության դասընթացումպատկանում է այս տեսակին. Օրինակ, դրանք ներառում են ալանին, ասպարագին, սերին, լեյցին, թիրոզին, ֆենիլալանին, վալին: Հենց այս միացություններն են կազմում մարդու գենետիկ կոդը: Բացի ստանդարտ կապերից: ոչ ստանդարտ ամինաթթուներ, որոնք դրանց ածանցյալներն են, հայտնաբերվել են նաև սպիտակուցի մոլեկուլներում։
Դասակարգում ըստ սինթեզի
Ինչպե՞ս կարելի է առանձնացնել էական ամինաթթուները: Այս դասի բանաձևերը ըստ ֆիզիոլոգիական հիմքի բաժանվում են կիսփոխարինելիների, որոնք կարող են սինթեզվել մարդու մարմնում։ Ցանկացած կենդանի օրգանիզմում սինթեզված սովորական միացությունները նույնպես մեկուսացված են։
Բաժանում արմատական և ֆունկցիոնալ խմբերի համար
Ամինաթթվի բանաձևը տարբերվում է ռադիկալի (կողմնակի խմբի) կառուցվածքով։ Կա բաժանում ոչ բևեռային մոլեկուլների, որոնք պարունակում են հիդրոֆոբ ոչ բևեռային ռադիկալ, ինչպես նաև լիցքավորված բևեռային խմբերի։ Արոմատիկ ամինաթթուները կենսաքիմիայում համարվում են առանձին խումբ՝ հիստիդին, տրիպտոֆան, թիրոզին։ Կախված ֆունկցիոնալ խմբերից՝ առանձնանում են մի քանի խմբեր. Ալիֆատիկ միացությունները ներկայացված են՝
- մոնոամինոմոնոկարբոքսիլային միացություններ, որոնք կարելի է համարել գլիցին, վալին, ալանին, լեյցին;
- օքսիմոնոկամինոկարբոքսիլային նյութեր՝ թրեոնին, սերին;
- monoaminocarboxylic: glutamic, aspartic թթու;
- ծծմբ պարունակող միացություններ՝ մեթիոնին, ցիստեին;
- դիամինոմոնոկարբոքսիլային նյութեր՝ լիզին, հիստիդին, արգինին;
- հետերոցիկլիկ՝ պրոլին, հիստիդին,տրիպտոֆան/
Ցանկացած ամինաթթվի բանաձև կարելի է գրել ընդհանուր բառերով, միայն ռադիկալ խմբերը կտարբերվեն:
Որակական սահմանում
Ամինաթթուների փոքր քանակությունը հայտնաբերելու համար իրականացվում է նինհիդրինային ռեակցիա։ Նինհիդրինի ավելցուկով ամինաթթուների տաքացման գործընթացում ստացվում է մանուշակագույն արտադրանք, եթե թթուն ունի ազատ ա-ամին խումբ, իսկ դեղին արտադրանքը բնորոշ է պաշտպանված խմբին։ Այս մեթոդն ունի բարձր զգայունություն և օգտագործվում է ամինաթթուների գունաչափական հայտնաբերման համար։ Դրա հիման վրա ստեղծվել է թղթի վրա բաժանման քրոմատագրության մեթոդը, որը ներդրել է Մարտինը 1944 թվականին։
Նույն քիմիական ռեակցիան օգտագործվում է ավտոմատ ամինաթթուների անալիզատորում: Մուրի, Շպակմանի, Սթայնի կողմից ստեղծված սարքի հիմքում ընկած է ամինաթթուների խառնուրդի առանձնացումը իոնափոխանակման խեժերով լցված սյուներում։ Սյունակից էլյուենտի հոսանքը մտնում է խառնիչ, այստեղ է գնում նաև նինհիդրինը։
Ամինաթթուների քանակական պարունակությունը գնահատվում է ստացված գույնի ինտենսիվությամբ: Ընթերցումները գրանցվում են ֆոտոէլեկտրական գունաչափով, գրանցվում են ձայնագրիչով:
Նման տեխնոլոգիան ներկայումս օգտագործվում է կլինիկական պրակտիկայում արյան, ողնուղեղային հեղուկի և մեզի թեստերի համար: Այն թույլ է տալիս ամբողջական պատկերացում կազմել կենսաբանական հեղուկներում պարունակվող ամինաթթուների որակական կազմի մասին, բացահայտել դրանցում առկա ոչ ստանդարտ ազոտ պարունակող նյութերը։
Անոմենկլատուրայի առանձնահատկությունները
Ինչպես ճիշտ անվանելամինաթթուներ? Այս միացությունների բանաձևերը և անվանումները տրված են միջազգային IUPAC անվանացանկի համաձայն: Ամինախմբի դիրքը ավելացվում է համապատասխան կարբոքսիլաթթվին՝ սկսած ածխաջրածինից կարբոքսիլային խմբից:
Օրինակ՝ 2-ամինոէթանաթթու։ Միջազգային նոմենկլատուրայից բացի, կենսաքիմիայում օգտագործվում են չնչին անուններ։ Այսպիսով, ամինաքացախաթթուն ժամանակակից բժշկության մեջ օգտագործվող գլիկին է։
Եթե մոլեկուլում կա երկու կարբոքսիլ խումբ, անվանմանը ավելացվում է -dionic վերջածանցը։ Օրինակ՝ 2-ամինոբուտանեդիաթթու։
Այս դասի բոլոր ներկայացուցիչների համար կառուցվածքային իզոմերիզմը բնորոշ է ածխածնային շղթայի կառուցվածքի, ինչպես նաև կարբոքսիլային և ամինային խմբերի տեղակայման փոփոխությունների պատճառով։ Բացի գլիցինից (թթվածին պարունակող օրգանական նյութերի այս դասի ամենապարզ ներկայացուցիչը). մնացած միացություններն ունեն հայելային հակապոդներ (օպտիկական իզոմերներ):
Դիմում
Ամինաթթուները տարածված են բնության մեջ, դրանք հիմք են հանդիսանում կենդանական և բուսական սպիտակուցներ կառուցելու համար։ Այս միացությունները բժշկության մեջ օգտագործվում են օրգանիզմի խիստ հյուծվածության դեպքում, օրինակ՝ բարդ վիրաբուժական վիրահատություններից հետո։ Գլուտամինաթթուն օգնում է պայքարել նյարդային հիվանդությունների դեմ, իսկ հիստիդինը օգտագործվում է ստամոքսի խոցի բուժման համար։ Սինթետիկ մանրաթելերի (կապրոն, էնանտ) սինթեզում ամինոկապրոին և ամինենանտաթթուները գործում են որպես հումք։
Եզրակացություն
Ամինաթթուները օրգանական միացություններ են, որոնք իրենցունեն երկու ֆունկցիոնալ խումբ. Հենց կառուցվածքային առանձնահատկություններն են բացատրում դրանց քիմիական հատկությունների երկակիությունը, ինչպես նաև դրանց կիրառման առանձնահատկությունները։ Հետազոտական փորձերի արդյունքների հիման վրա հնարավոր եղավ պարզել, որ մեր մոլորակի վրա ապրող կենդանի օրգանիզմների կենսազանգվածը կազմում է 1,8 1012-2,4 1012 տոննա չոր նյութ: Ամինաթթուները սպիտակուցի մոլեկուլների կենսասինթեզի սկզբնական մոնոմերներն են, առանց որոնց անհնար է մարդկանց և կենդանիների գոյությունը։
Կախված ֆիզիոլոգիական բնութագրերից՝ բոլոր ամինաթթուները բաժանվում են էական նյութերի, որոնց սինթեզը չի իրականացվում մարդու օրգանիզմում և կաթնասունների մեջ։ Նյութափոխանակության գործընթացների խանգարումներից խուսափելու համար կարևոր է ուտել այս ամինաթթուներ պարունակող մթերքներ։
Հենց այս միացությունները մի տեսակ «աղյուսներ» են, որոնք օգտագործվում են կենսապոլիմերային սպիտակուցներ ստեղծելու համար։ Կախված նրանից, թե որ ամինաթթուների մնացորդները, ինչ հաջորդականությամբ դրանք կշարվեն սպիտակուցի կառուցվածքում, ստացված սպիտակուցն ունի որոշակի ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ և կիրառություններ: Ֆունկցիոնալ խմբերի որակական ռեակցիաների շնորհիվ կենսաքիմիկոսները որոշում են սպիտակուցի մոլեկուլների բաղադրությունը՝ փնտրելով մարդու օրգանիզմի համար անհրաժեշտ առանձին կենսապոլիմերների սինթեզման նոր ուղիներ։