ნატურალური ნივთიერებების უზარმაზარ მრავალფეროვნებას შორის განსაკუთრებული ადგილი ამინომჟავებს უკავია. ეს აიხსნება მათი განსაკუთრებული მნიშვნელობით როგორც ბიოლოგიაში, ასევე ორგანულ ქიმიაში. ფაქტია, რომ მარტივი და რთული ცილების მოლეკულები შედგება ამინომჟავებისგან, რომლებიც დედამიწაზე სიცოცხლის ყველა ფორმის საფუძველია გამონაკლისის გარეშე. სწორედ ამ მიზეზით მეცნიერება სერიოზულ ყურადღებას უთმობს ისეთი საკითხების შესწავლას, როგორიცაა ამინომჟავების სტრუქტურა, მათი თვისებები, წარმოება და გამოყენება. ამ ნაერთებს დიდი მნიშვნელობა ენიჭება მედიცინაშიც, სადაც მათ სამკურნალო პრეპარატებად იყენებენ. იმ ადამიანებისთვის, ვინც სერიოზულად ეკიდება საკუთარ ჯანმრთელობას და ეწევა აქტიურ ცხოვრების წესს, ცილის მონომერები საკვების ფორმაა (ე.წ. სპორტული კვება). მათი ზოგიერთი სახეობა გამოიყენება ორგანული სინთეზის ქიმიაში, როგორც საკვები პროდუქტი სინთეზური ბოჭკოების წარმოებაში - ენანტი და კაპრონი. როგორც ხედავთ, ამინოკარბოქსილის მჟავები ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ როგორც ბუნებაში, ასევე ადამიანის საზოგადოების ცხოვრებაში, ასე რომ, მოდით გავეცნოთ მათ უფრო დეტალურად.
სტრუქტურის მახასიათებლებიამინომჟავები
ამ კლასის ნაერთები მიეკუთვნება ამფოტერულ ორგანულ ნივთიერებებს, ანუ შეიცავს ორ ფუნქციურ ჯგუფს და, შესაბამისად, ავლენს ორმაგ თვისებებს. კერძოდ, მოლეკულები შეიცავს ნახშირწყალბადის რადიკალებს შერწყმული NH2 ამინოჯგუფებთან და COOH კარბოქსილის ჯგუფებთან. სხვა ნივთიერებებთან ქიმიურ რეაქციებში ამინომჟავები მოქმედებენ როგორც ფუძე ან მჟავა. ასეთი ნაერთების იზომერიზმი ვლინდება ნახშირბადის ჩონჩხის სივრცითი კონფიგურაციის ან ამინო ჯგუფის პოზიციის ცვლილების გამო, ხოლო ამინომჟავების კლასიფიკაცია განისაზღვრება ნახშირწყალბადის რადიკალის სტრუქტურული მახასიათებლებისა და თვისებების საფუძველზე. ის შეიძლება იყოს სწორი ან განშტოებული ჯაჭვის სახით და ასევე შეიცავდეს ციკლურ სტრუქტურებს.
ამინოკარბოქსილის მჟავების ოპტიკური აქტივობა
პოლიპეპტიდების ყველა მონომერი და მათი 20 სახეობა, წარმოდგენილი მცენარეთა, ცხოველთა და ადამიანთა ორგანიზმებში, ეკუთვნის L-ამინომჟავებს. მათი უმრავლესობა შეიცავს ასიმეტრიულ ნახშირბადის ატომს, რომელიც ბრუნავს პოლარიზებული სინათლის სხივს მარცხნივ. ორ მონომერს, იზოლეიცინს და თრეონინს, აქვს ორი ასეთი ნახშირბადის ატომი, ხოლო ამინოძმარმჟავას (გლიცინი) არა აქვს. ამინომჟავების კლასიფიკაცია მათი ოპტიკური აქტივობის მიხედვით ფართოდ გამოიყენება ბიოქიმიასა და მოლეკულურ ბიოლოგიაში ცილების ბიოსინთეზში ტრანსლაციის პროცესის შესწავლისას. საინტერესოა, რომ ამინომჟავების D-ფორმები არასოდეს არის ცილების პოლიპეპტიდური ჯაჭვების ნაწილი, მაგრამ გვხვდება ბაქტერიულ გარსებში და აქტინომიცეტების სოკოების მეტაბოლურ პროდუქტებში.ფაქტობრივად, ისინი გვხვდება ბუნებრივ ანტიბიოტიკებში, მაგალითად, გრამიციდინში. ბიოქიმიაში ფართოდ არის ცნობილი D-ფორმის სივრცითი სტრუქტურის მქონე ნივთიერებები, როგორიცაა ციტრულინი, ჰომოსერინი, ორნიტინი, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ უჯრედული მეტაბოლიზმის რეაქციებში.
რა არის ცვიტერიონები?
კიდევ ერთხელ გავიხსენოთ, რომ ცილის მონომერები შეიცავს ამინების და კარბოქსილის მჟავების ფუნქციურ ჯგუფებს. ნაწილაკები -NH2 და COOH ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან მოლეკულის შიგნით, რაც იწვევს შიდა მარილის წარმოქმნას, რომელსაც ეწოდება ბიპოლარული იონი (zwitterion). ამინომჟავების ეს შიდა სტრუქტურა ხსნის მათ მაღალ უნარს ურთიერთქმედების პოლარულ გამხსნელებთან, როგორიცაა წყალი. დამუხტული ნაწილაკების არსებობა ხსნარებში განსაზღვრავს მათ ელექტრულ გამტარობას.
რა არის α-ამინომჟავები
თუ ამინო ჯგუფი მდებარეობს მოლეკულაში ნახშირბადის პირველ ატომში, კარბოქსილის მდებარეობიდან დათვლა, ეს ამინომჟავა კლასიფიცირდება, როგორც α-ამინომჟავა. მათ წამყვანი ადგილი უჭირავთ კლასიფიკაციაში, რადგან სწორედ ამ მონომერებისგან შენდება ყველა ბიოლოგიურად აქტიური ცილის მოლეკულა, მაგალითად, ფერმენტები, ჰემოგლობინი, აქტინი, კოლაგენი და ა.შ. ამ კლასის ამინომჟავების სტრუქტურა შეიძლება ჩაითვალოს. გლიცინის მაგალითის გამოყენებით, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ნევროლოგიურ პრაქტიკაში, როგორც დამამშვიდებელი საშუალება დეპრესიისა და ნევრასთენიის მსუბუქი ფორმების სამკურნალოდ.
ამ ამინომჟავის საერთაშორისო სახელია α-ამინოძმარვა, ისაქვს ოპტიკური L-ფორმა და არის პროტეინოგენური, ანუ მონაწილეობს თარგმნის პროცესში და არის ცილის მაკრომოლეკულების ნაწილი.
ცილებისა და მათი მონომერების როლი მეტაბოლიზმში
შეუძლებელია ძუძუმწოვრების, მათ შორის ადამიანის ორგანიზმის ნორმალური ფუნქციონირების წარმოდგენა ცილის მოლეკულებისგან შემდგარი ჰორმონების გარეშე. ამინომჟავების ქიმიური სტრუქტურა, რომლებიც ქმნიან მათ შემადგენლობას, ადასტურებს მათ კუთვნილებას α-ფორმებთან. მაგალითად, ტრიიოდოთირონინს და თიროქსინს გამოიმუშავებს ფარისებრი ჯირკვალი. ისინი არეგულირებენ ნივთიერებათა ცვლას და მის უჯრედებში სინთეზირდება α-ამინომჟავა ტიროზინისაგან. მარტივ და რთულ პროტეინებში არის 20 ძირითადი მონომერი და მათი წარმოებულები. კარბოქსიგლუტამინის მჟავა იმყოფება პროთრომბინში, რომელიც არეგულირებს სისხლის შედედებას, მეთილისინი გვხვდება მიოსინში (კუნთების ცილა), სელენოცისტეინი კი პეროქსიდაზას ფერმენტში.
ცილებისა და მათი მონომერების კვებითი ღირებულება
ამინომჟავების სტრუქტურისა და მათი კლასიფიკაციის გათვალისწინებით, მოდით ვისაუბროთ გრადაციაზე, რომელიც დაფუძნებულია უჯრედებში ცილის მონომერების სინთეზის უნარზე ან შეუძლებლობაზე. ალანინი, პროლინი, ტიროზინი და სხვა ნაერთები წარმოიქმნება მეტაბოლიზმის პლასტიკურ რეაქციებში, ხოლო ტრიპტოფანი და შვიდი სხვა ამინომჟავა ჩვენს ორგანიზმში მხოლოდ საკვებით უნდა შევიდეს.
სწორი და დაბალანსებული კვების ერთ-ერთი მაჩვენებელია ადამიანის მიერ ცილოვანი საკვების მოხმარების დონე. ეს უნდა იყოს მინიმუმ მეოთხედი იმ საკვების საერთო რაოდენობისა, რომელიც დღეში შევიდა სხეულში. განსაკუთრებითმნიშვნელოვანია, რომ ცილები შეიცავდეს ვალინს, იზოლეიცინს და სხვა აუცილებელ ამინომჟავებს. ამ შემთხვევაში პროტეინებს სრულფასოვანი ეწოდება. ისინი ადამიანის ორგანიზმში შედიან მცენარეული საკვებიდან ან სოკოს შემცველი საკვებიდან.
პროტეინის აუცილებელი მონომერები თავად ვერ სინთეზირდება ძუძუმწოვრების უჯრედებში. თუ გავითვალისწინებთ ამინომჟავების მოლეკულების სტრუქტურას, რომლებიც შეუცვლელია, შეგვიძლია დავრწმუნდეთ, რომ ისინი განსხვავებულ კლასებს მიეკუთვნებიან. ასე რომ, ვალინი და ლეიცინი მიეკუთვნება ალიფატურ სერიას, ტრიპტოფანი - არომატულ ამინომჟავებს, ხოლო ტრეონინი - ჰიდროქსიამინომჟავებს.
