ამინომჟავები, რომელთა ფორმულები განიხილება საშუალო სკოლის ქიმიის კურსში, მნიშვნელოვანი ნივთიერებებია ადამიანის ორგანიზმისთვის. პროტეინები, რომლებიც შედგება ამინომჟავების ნარჩენებისგან, აუცილებელია ადამიანის სრული ფუნქციონირებისთვის.
განმარტება
ამინომჟავები, რომელთა ფორმულები ქვემოთ იქნება განხილული, არის ორგანული ნაერთები, რომელთა მოლეკულები შეიცავს ამინო და კარბოქსილის ჯგუფებს. კარბოქსილი შედგება კარბონილის და ჰიდროქსილის ჯგუფისგან.
შეგიძლიათ განიხილოთ ამინომჟავები კარბოქსილის მჟავების წარმოებულებად, სადაც წყალბადის ატომი იცვლება ამინოჯგუფით.
ქიმიური თვისებების თავისებურებები
ამინომჟავები, რომელთა ზოგადი ფორმულა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც CnH2nNH2COOH, არის ამფოტერული ქიმიური ნაერთები.
მათ მოლეკულებში ორი ფუნქციური ჯგუფის არსებობა ხსნის ამ ორგანული ნივთიერებების ძირითადი და მჟავე თვისებების გამოვლენის შესაძლებლობას.
მათ წყალხსნარებს აქვთ ბუფერული ხსნარების თვისებები. ზვიტერიონი არის ამინომჟავის მოლეკულა, სადაც ამინო ჯგუფი არის NH3+ და კარბოქსილი არის -COO-. ამ ტიპის მოლეკულას აქვს მნიშვნელოვანი დიპოლური მომენტი, ხოლომთლიანი გადასახადი ნულის ტოლია. ასეთ მოლეკულებზე აგებულია მრავალი ამინომჟავის კრისტალები.
ამ კლასის ნივთიერებების უმნიშვნელოვანეს ქიმიურ თვისებებს შორის შეიძლება გამოიყოს პოლიკონდენსაციის პროცესები, რის შედეგადაც წარმოიქმნება პოლიამიდები, მათ შორის ცილები, პეპტიდები, ნეილონი.
ამინომჟავები, რომელთა ზოგადი ფორმულაა CnH2nNH2COOH, რეაგირებს მჟავებთან, ფუძეებთან, ლითონის ოქსიდებთან, სუსტი მჟავების მარილებთან. განსაკუთრებით საინტერესოა ამინომჟავების ურთიერთქმედება სპირტებთან, რომლებიც დაკავშირებულია ესტერიფიკაციასთან.
იზომერიზმის თავისებურებები
ამინომჟავების სტრუქტურული ფორმულების დასაწერად, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ ბიოქიმიურ გარდაქმნებში ჩართული ბევრი ამინომჟავა შეიცავს ამინოჯგუფს a-პოზიციაში კარბოქსილის ჯგუფიდან. ასეთი ნახშირბადის ატომი არის ქირალური ცენტრი და ამინომჟავები ითვლება ოპტიკურ იზომერებად.
ამინომჟავების სტრუქტურული ფორმულა იძლევა წარმოდგენას ძირითადი ფუნქციური ჯგუფების მდებარეობაზე, რომლებიც ქმნიან მოცემულ ნივთიერებას, ნახშირბადის აქტიურ ატომთან შედარებით.
ბუნებრივი ამინომჟავები, რომლებიც ცილის მოლეკულების ნაწილია, L-სერიის წარმომადგენლები არიან.
ამინომჟავების ოპტიკური იზომერები ხასიათდება სპონტანური ნელი არაფერმენტული რასემიზაციით.
ა-ნაერთების თვისებები
ამ ტიპის ნივთიერებების ნებისმიერი ფორმულა იღებს ამინოჯგუფის მდებარეობას ნახშირბადის მეორე ატომში. ასევე არის 20 ამინომჟავა, რომელთა ფორმულები განიხილება თუნდაც სკოლის ბიოლოგიის კურსშიმიეკუთვნება ამ სახეობას. მაგალითად, მათ შორისაა ალანინი, ასპარაგინი, სერინი, ლეიცინი, ტიროზინი, ფენილალანინი, ვალინი. სწორედ ეს ნაერთები ქმნიან ადამიანის გენეტიკურ კოდს. სტანდარტული კავშირების გარდა? არასტანდარტული ამინომჟავები, რომლებიც მათი წარმოებულებია, ასევე ნაპოვნი იქნა ცილის მოლეკულებში.
კლასიფიკაცია სინთეზის მიხედვით
როგორ შეიძლება გამოიყოს აუცილებელი ამინომჟავები? ამ კლასის ფორმულები ფიზიოლოგიური საფუძვლის მიხედვით იყოფა ნახევრად შესაცვლელად, რომელსაც შეუძლია ადამიანის სხეულში სინთეზირება. ნებისმიერ ცოცხალ ორგანიზმში სინთეზირებული ჩვეულებრივი ნაერთები ასევე იზოლირებულია.
განყოფილება რადიკალური და ფუნქციური ჯგუფებისთვის
ამინომჟავის ფორმულა განსხვავდება რადიკალის აგებულებით (გვერდითი ჯგუფი). არსებობს დაყოფა არაპოლარულ მოლეკულებად, რომლებიც შეიცავს ჰიდროფობიურ არაპოლარულ რადიკალს, ასევე დამუხტულ პოლარულ ჯგუფებად. ბიოქიმიაში ცალკე ჯგუფად განიხილება არომატული ამინომჟავები: ჰისტიდინი, ტრიპტოფანი, ტიროზინი. ფუნქციური ჯგუფებიდან გამომდინარე, გამოიყოფა რამდენიმე ჯგუფი. ალიფატური ნაერთები წარმოდგენილია:
- მონოამინომონოკარბოქსილის ნაერთები, რომლებიც შეიძლება ჩაითვალოს გლიცინი, ვალინი, ალანინი, ლეიცინი;
- ოქსიმონოკამინოკარბოქსილის ნივთიერებები: თრეონინი, სერინი;
- მონოამინოკარბოქსილი: გლუტამინის, ასპარტინის მჟავა;
- გოგირდის შემცველი ნაერთები: მეთიონინი, ცისტეინი;
- დიამინომონოკარბოქსილის ნივთიერებები: ლიზინი, ჰისტიდინი, არგინინი;
- ჰეტეროციკლური: პროლინი, ჰისტიდინი,ტრიპტოფანი/
ნებისმიერი ამინომჟავის ფორმულა შეიძლება დაიწეროს ზოგადი სიტყვებით, მხოლოდ რადიკალური ჯგუფები განსხვავდებიან.
ხარისხობრივი განმარტება
ამინომჟავების მცირე რაოდენობით გამოსავლენად ტარდება ნინჰიდრინის რეაქცია. ნინჰიდრინის ჭარბი ამინომჟავების გაცხელების პროცესში მიიღება მეწამული პროდუქტი, თუ მჟავას აქვს თავისუფალი ა-ამინო ჯგუფი, ხოლო ყვითელი პროდუქტი დამახასიათებელია დაცული ჯგუფისთვის. ამ მეთოდს აქვს მაღალი მგრძნობელობა და გამოიყენება ამინომჟავების კოლორიმეტრული გამოსავლენად. მის საფუძველზე შეიქმნა ქაღალდზე დაყოფის ქრომატოგრაფიის მეთოდი, რომელიც შემოიღო მარტინმა 1944 წელს.
იგივე ქიმიური რეაქცია გამოიყენება ამინომჟავების ავტომატურ ანალიზატორში. მურის, შპაკმანის, სტეინის მიერ შექმნილი მოწყობილობა ეფუძნება ამინომჟავის ნარევის გამოყოფას იონგამცვლელი ფისებით სავსე სვეტებში. სვეტიდან ელუენტის დენი შემოდის მიქსერში, აქ მიდის ნინჰიდრინიც.
ამინომჟავების რაოდენობრივი შემცველობა ფასდება მიღებული ფერის ინტენსივობით. ჩვენებები იწერება ფოტოელექტრული კოლორიმეტრით, ჩაწერილია ჩამწერის მიერ.
მსგავსი ტექნოლოგია ამჟამად გამოიყენება კლინიკურ პრაქტიკაში სისხლის, ცერებროსპინალური სითხისა და შარდის ტესტებისთვის. საშუალებას გაძლევთ წარმოადგინოთ სრული სურათი ბიოლოგიურ სითხეებში შემავალი ამინომჟავების ხარისხობრივი შემადგენლობის შესახებ, გამოავლინოთ მათში არასტანდარტული აზოტის შემცველი ნივთიერებები.
ნომენკლატურის თავისებურებები
როგორ დავასახელოთ სწორადამინომჟავების? ამ ნაერთების ფორმულები და სახელები მოცემულია საერთაშორისო IUPAC ნომენკლატურის მიხედვით. ამინო ჯგუფის პოზიცია ემატება შესაბამის კარბოქსილის მჟავას, დაწყებული ნახშირწყალბადიდან კარბოქსილის ჯგუფში.
მაგალითად, 2-ამინოეთანოინის მჟავა. საერთაშორისო ნომენკლატურის გარდა, ბიოქიმიაში გამოიყენება ტრივიალური სახელები. ამრიგად, ამინოძმარმჟავა არის გლიცინი, რომელიც გამოიყენება თანამედროვე მედიცინაში.
თუ მოლეკულაში ორი კარბოქსილის ჯგუფია, სახელს ემატება სუფიქსი -დიონი. მაგალითად, 2-ამინობუტანედიოინის მჟავა.
ამ კლასის ყველა წარმომადგენლისთვის დამახასიათებელია სტრუქტურული იზომერიზმი, რაც გამოწვეულია ნახშირბადის ჯაჭვის სტრუქტურის ცვლილებებით, აგრეთვე კარბოქსილის და ამინო ჯგუფების მდებარეობით. გლიცინის გარდა (ჟანგბადის შემცველი ორგანული ნივთიერებების ამ კლასის უმარტივესი წარმომადგენელი)? დანარჩენ ნაერთებს აქვთ სარკის ანტიპოდები (ოპტიკური იზომერები).
აპლიკაცია
ამინომჟავები ბუნებაში გავრცელებულია, ისინი ცხოველური და მცენარეული ცილების აგების საფუძველია. ეს ნაერთები გამოიყენება მედიცინაში სხეულის მძიმე გამოფიტვის შემთხვევაში, მაგალითად, რთული ქირურგიული ოპერაციების შემდეგ. გლუტამინის მჟავა გვეხმარება ნერვულ დაავადებებთან ბრძოლაში, ხოლო ჰისტიდინი გამოიყენება კუჭის წყლულის სამკურნალოდ. სინთეზური ბოჭკოების (კაპრონი, ენანტი) სინთეზის დროს ამინოკაპრონის და ამინოენანტის მჟავები მოქმედებენ როგორც ნედლეული.
დასკვნა
ამინომჟავები არის ორგანული ნაერთები, რომლებიც მათშიააქვს ორი ფუნქციური ჯგუფი. სწორედ სტრუქტურული თავისებურებები ხსნის მათი ქიმიური თვისებების ორმაგობას, ასევე მათი გამოყენების სპეციფიკას. კვლევითი ექსპერიმენტების შედეგების საფუძველზე შესაძლებელი გახდა იმის დადგენა, რომ ჩვენს პლანეტაზე მცხოვრები ცოცხალი ორგანიზმების ბიომასა შეადგენს 1,8 1012-2,4 1012 ტონა მშრალ ნივთიერებას. ამინომჟავები არის საწყისი მონომერები ცილის მოლეკულების ბიოსინთეზში, რომლის გარეშეც შეუძლებელია ადამიანებისა და ცხოველების არსებობა.
ფიზიოლოგიური მახასიათებლების მიხედვით ხდება ყველა ამინომჟავის დაყოფა არსებით ნივთიერებებად, რომელთა სინთეზი არ ხორციელდება ადამიანის ორგანიზმში და ძუძუმწოვრებში. მეტაბოლური პროცესების დარღვევის თავიდან ასაცილებლად, მნიშვნელოვანია ამ ამინომჟავების შემცველი საკვების მიღება.
სწორედ ეს ნაერთები წარმოადგენს ერთგვარ „აგურს“, რომელიც გამოიყენება ბიოპოლიმერული ცილების შესაქმნელად. იმისდა მიხედვით, თუ რომელი ამინომჟავის ნარჩენები, რა თანმიმდევრობით განლაგდებიან ისინი ცილის სტრუქტურაში, მიღებულ ცილას აქვს გარკვეული ფიზიკური და ქიმიური თვისებები და გამოყენება. ფუნქციურ ჯგუფებზე ხარისხობრივი რეაქციების წყალობით ბიოქიმიკოსები განსაზღვრავენ ცილის მოლეკულების შემადგენლობას, ეძებენ ახალ გზებს ადამიანის ორგანიზმისთვის აუცილებელი ინდივიდუალური ბიოპოლიმერების სინთეზისთვის.
