Аминокислоты

Содержание главы: 
1. Аминокислоты. Представители алифатических аминокислот. Ароматические аминокислоты. Использование аминокислот.
2. Получение аминокислот: α-аминокислоты, β-аминокислоты, ω-аминокислоты, ароматические аминокислоты.
3. Строение аминокислот. Стероизомерия. Цвиттер-ионная структура.
4. Химические свойства аминокислот. Алифатические аминокислоты. Реакции по аминогруппе.
5. Реакции по карбоксильной группе. Специфические свойства аминокислот. Ароматические аминокислоты.
6. Белки. Синтез пептидов.
7. Анализ белковых молекул. Качественные реакции. Определение С- и N-концевых аминокислот.
8. Пространственное строение белков.

Строение аминокислот

Стереоизомерия

В большинстве α-аминокислот α-углеродный атом хирален (см. главу Стереохимия). Это обусловливает существование их в виде двух оптических изомеров – R- и S-энантиомеров, или, по устаревшей номанклатуре D- и L-энантиомеров. Примечательно, что все природные аминокислоты, входящие в состав белков человека, принадлежат L-ряду, поэтому аминокислоты D-ряда часто называют "непригодными".

Некоторые α-аминокислоты (изолейцин, треонин) содержат два хиральных атома и существуют в виде 4 стереоизомеров (2 пар энантиомеров), при этом в белковых молекулах встречается только один из них.

Однако D-α-аминокислоты встречаются в составе пептидов, продуцируемых микроорганизмами, например, в природных антибиотиках грамицидине и полимиксине. Кроме того, остатки D-α-аминокислот входят в состав биополимеров клеточной стенки бактерий. Так, D-глутаминовая кислота содержится в оболочке бактерий сибирской язвы – против этого вида бактерий бессильны расщепляющие ферменты человека и животных.

Цвиттер-ионная структура

Присутствие в молекулах аминокислот функциональных групп кислотного (СООН) и основного (NH₂) характера обусловливает амфотерность этих соединений. В водном растворе алифатические аминокислоты существуют в виде равновесной смеси биполярного иона (его называют цвиттер-ионом), катионной и анионной формы. Положение равновесия зависит от рН среды и строения аминокислоты – главным образом от наличия в составе молекулы дополнительных кислотных или основных центров. Значение рН, при котором концентрация биполярных ионов максимальна, катионная и анионная формы находятся в равных и минимальных концентрациях, называется изоэлектрической точкой (рI). Каждая аминокислота имеет индивидуальное значение рI. В этой точке суммарный заряд молекулы равен 0 и биполярные ионы не перемещаются в электрическом поле. При рН ниже pI катион аминокислоты (аммониевая форма) движется к катоду, а при рН выше pI анион аминокислоты (карбоксилат анион) перемещается к аноду. На этом основано разделение аминокислот методом электрофореза.

Ароматические аминокислоты не образуют цвиттер-ионов, так как основность их аминогруппы понижена из-за сопряжения с бензольным кольцом.

Значения pI некоторых α-аминокислот

Упражнения к теме "Аминокислоты"

Тесты для самопроверки