Ալիֆատիկ ամինաթթուները՝ կարբոքսիլաթթուների ածանցյալները, լայնորեն տարածված են բնության մեջ: Նրանք կարևոր դեր են խաղում շատ կենսական գործընթացներում: Դրանց հիման վրա պատրաստվում են որոշ տեսակի դեղամիջոցներ։
Ալիֆատիկ ամինաթթու - ի՞նչ է դա:
Ամինաթթուները կարևոր գործառույթներ են կատարում մարդու և այլ կենդանիների մարմնում, քանի որ դրանք նյարդային հաղորդիչներ են և «շինանյութ» սպիտակուցներ կառուցելու համար: Դրանք նաև անհրաժեշտ են պատշաճ նյութափոխանակության համար։
Ալիֆատիկ ամինաթթուները ամինոկարբոքսիլային ամինաթթուների բազմազանություն են, որոնցում ամինո և կարբոքսիլ խմբերը կապված են ալիֆատիկ ածխածնի ատոմի հետ: «Ալիֆատիկ» տերմինը վերաբերում է տվյալ տարրի ատոմների գծային կամ ճյուղավորված շղթաներին։
Կենդանի օրգանիզմներից մեկուսացված ամինաթթուների հիմնական մասը ալիֆատիկ է: Քիմիայի մեջ նրանք հիմնականում օգտագործում են այդ նյութերի ամենօրյա անվանումները՝ ըստ սկզբնական սպիտակուցների, որոնցից դրանք ստացվել են, քանի որ ըստ համակարգված անվանացանկի նրանք ունեն չափազանց ծանր անուններ։
Միացումների տեսակներն ըստ կառուցվածքի
Ալիֆատիկ ամինաթթուները, կախված ամինային և կարբոքսիլ խմբերի դիրքից, բաժանվում են հետևյալ տեսակների.
- Ալֆա իզոմերներ. Դրանք ներառում են բույսերի, միկրոօրգանիզմների և կենդանիների մեջ հայտնաբերված բնական միացությունների հիմնական մասը: Դրանք հանդիպում են նաև երկնաքարերում, և այդ նյութերի կառուցվածքը նույնն է, ինչ երկրային կենդանի էակներինը։
- Բետտա-ամինաթթուներ. Օրինակ՝ β-ալանինը, որը հանդիսանում է կոֆերմենտի A-ի մի մասը: Վերջինս մասնակցում է ճարպաթթուների սինթեզին և օքսիդացմանը:
- Գամմա իզոմերներ. Այս խմբի ամենավառ ներկայացուցիչներից է ɣ-aminobutyric թթուն (GABA)՝ նյարդային համակարգի ամենակարևոր նեյրոհաղորդիչը, որը պատասխանատու է նյարդային պրոցեսների արգելակման, գրգռման թուլացման և ճնշման համար։
Բոլոր ալֆա տիպի ամինաթթուները, բացառությամբ գլիցինի, ունեն ասիմետրիկ կառուցվածք, գոյություն ունեն երկու հայելային արտացոլումների տեսքով, որոնք չեն միանում տարածության մեջ (L- և D-ամինաթթուներ) և ունեն բնական օպտիկական ակտիվություն: Ամենակարևոր L-ամինաթթուներն են գլիցինը, ալանինը, սերինը, ցիստեինը, ասպարթաթթուն, թիրոզինը, լեյցինը, գլուտամինը, իզոլեյցինը, արգինինը, լիզինը, պրոլինը:
Ալիֆատիկ ամինաթթուների օրինակները ներկայացված են ստորև նկարում:
Նյութերի տեսակներն ըստ այլ չափանիշների
Գոյություն ունի նաև դասակարգում ըստ սպիտակուցների սինթեզում ալիֆատիկ ամինաթթուների մասնակցության բնույթի։
- Սպիտակուցային միացություններ L շարքից, որոնք կցվում են ՌՆԹ-ի հսկողության տակ գտնվող ռիբոսոմների սպիտակուցներին: Նրանցհաջորդականությունը գենետիկորեն կոդավորված է: Նման ամինաթթուները ընդամենը քսանն են։
- Ոչ սպիտակուցային (ոչ կոդավորող), ոչ սպիտակուցների մաս, այլ կարևոր գործառույթներ կատարող (հիմնականում մասնակցություն նյութափոխանակության գործընթացներին): Դրանցից մի քանիսը թունավոր են և թունավոր մարդկանց համար:
Ըստ թթու-բազային հատկությունների՝ ալիֆատիկ ամինաթթուները բաժանվում են 3 տեսակի՝
- թթվային (ասպարտիկ և գլուտամինաթթուներ);
- չեզոք, որը պարունակում է նույն թվով հիմնային և թթվային խմբեր;
- հիմնական (հիստիդին, արգինին, լիզին և այլն):
Ֆիզիկական և քիմիական բնութագրեր
Ալիֆատիկ ամինաթթուների համար բնորոշ են հետևյալ հատկությունները՝
- կառուցվածքը երկբևեռ իոնների տեսքով բյուրեղային վիճակում;
- բարձր հալման կետ (α-ամինաթթուները հստակ արժեք չունեն);
- լավ լուծելիություն ջրի և ալկալիների, թթուների ջրային լուծույթներում;
- ամֆոտերիկ;
- հիմնական հատկություններ թթվային միջավայրում և հակառակը;
- եթե միջավայրի pH-ն ավելի մեծ է, քան իզոէլեկտրական կետը, ապա ալիֆատիկ ամինաթթուները ալկալիների հետ կազմում են աղեր, որոնք լավ լուծվում են ջրի մեջ:
Այս նյութերի խառնուրդներն իրենց նատրիումի կամ կալիումի աղերի հետ օգտագործվում են քիմիական անալիզի համար օգտագործվող բուֆերային լուծույթներ պատրաստելու համար:
Սինթեզ
BԼաբորատոր պայմաններում այդ միացությունների արտադրությունը բարդ խնդիր է, քանի որ դրանք օպտիկապես ակտիվ են, իսկ բնական պայմաններում դրանց արտադրությունը տեղի է ունենում ֆերմենտների մասնակցությամբ։ Հետևաբար, քիմիական եղանակով ստացվում են միայն ռասեմիկ ամինաթթուները, որոնք օպտիկական իզոմերների խառնուրդ են։
Որպես սկզբնական նյութ օգտագործվում են α-հալոկարբոքսիլաթթուներ, որոնք ամոնիակի հետ փոխազդելիս տալիս են ալիֆատիկ ամինաթթուներ։ Ստանալու այլ եղանակներ կան՝ կետո թթուներից և դրանց ածանցյալներից վերականգնողական ամինացման գործընթացում, մալոնիկ էսթերից, ամինաքացախաթթվից (գլիցին): Արդյունաբերական մասշտաբով ամինաթթուների սինթեզի համար օգտագործվում են մանրէաբանական տեխնոլոգիաներ։ Գենային ինժեներիայի օգնությամբ այս նյութերը մեկուսացվում են սպիտակուցի մոլեկուլներից, որոնք արտադրվում են հատուկ մշակված միկրոօրգանիզմների կողմից։
Դերը բնության մեջ
Միայն բույսերի և միկրոօրգանիզմների մեջ հայտնաբերվել են ավելի քան 200 ալիֆատիկ ամինաթթուներ, և ընդհանուր առմամբ դրանք այսօր կան ավելի քան հինգ հարյուր: Դրանք հակաբակտերիալ նյութերի մի մասն են (օրինակ՝ պենիցիլինը), որոնք արտադրում են միկրոօրգանիզմները, ինչպես նաև ձևավորում են բակտերիաների մեծ մասի բջջային պատերը։
Կենդանիների օրգանիզմում այս նյութերը կատարում են հետևյալ հիմնական գործառույթները.
- սպիտակուցների, ֆերմենտների, հորմոնների, կոֆերմենտների և այլ կարևոր օրգանական միացությունների սինթեզ;
- կենսաբանական ակտիվ ամինների ձևավորում (դոֆամին, նորէպինեֆրին, էպինեֆրին, սերոտոնին և այլն);
- մասնակցություն նյարդային ազդակների փոխանցմանը և նյութափոխանակության գործընթացներին:
Մարդու ուղեղի բջիջներում առկա է ակտիվ նյութափոխանակություն՝ ամինաթթուների մասնակցությամբ, որոնց կոնցենտրացիան 7 անգամ ավելի է, քան արյան պլազմայում։
Բժշկական դիմումներ
Այս միացությունների օգտագործումը բուժական նպատակներով հիմնված է ազոտային տարրերի փոխանակմանը և կենսաբանորեն ակտիվ նյութերի սինթեզին մասնակցելու նրանց ունակության վրա: Կան բազմաթիվ դեղամիջոցներ, որոնք պարունակում են ալիֆատիկ ամինաթթուներ: Ստորև թվարկված են դրանցից մի քանիսը և դրանց օգտագործումը բուժական պրակտիկայում:
- Գլուտամինաթթու - Կենտրոնական նյարդային համակարգի պաթոլոգիա, էպիլեպսիա, փսիխոզ, մտավոր հետամնացություն երեխաների մոտ, ուղեղային կաթված, Դաունի հիվանդություն:
- Մեթիոնին - լյարդի թունավոր վնաս (ցիռոզ, թունավորում մկնդեղի, քլորոֆորմի և այլ տոքսիններով), ինչպես նաև այս օրգանի հիվանդություններ քրոնիկ ալկոհոլիզմի, շաքարային դիաբետի դեպքում:
- Ամինալոնը նեյրոտրոֆիկ միջոց է:
- Ցիստեին - կատարակտի համար:
- Ացետիլցիստեին - շնչառական համակարգի հիվանդությունների դեպքում որպես մուկոլիտիկ։