Aminozuren, waarvan de formules worden besproken in de cursus scheikunde op de middelbare school, zijn belangrijke stoffen voor het menselijk lichaam. Eiwitten, bestaande uit aminozuurresten, zijn nodig om een persoon volledig te laten functioneren.
Definitie
Aminozuren, waarvan de formules hieronder worden besproken, zijn organische verbindingen waarvan de moleculen amino- en carboxylgroepen bevatten. Carboxyl bestaat uit een carbonyl- en een hydroxylgroep.
Aminozuren kun je beschouwen als derivaten van carbonzuren, waarbij het waterstofatoom is vervangen door een aminogroep.
Kenmerken van chemische eigenschappen
Aminozuren, waarvan de algemene formule kan worden weergegeven als CnH2nNH2COOH, zijn amfotere chemische verbindingen.
De aanwezigheid van twee functionele groepen in hun moleculen verklaart de mogelijkheid dat deze organische stoffen basische en zure eigenschappen vertonen.
Hun waterige oplossingen hebben de eigenschappen van bufferoplossingen. Een zwitterion is een aminozuurmolecuul waarbij de aminogroep NH3+ is en de carboxyl -COO-. Een molecuul van dit type heeft een significant dipoolmoment, terwijlde totale lading is nul. Op zulke moleculen zijn kristallen van veel aminozuren gebouwd.
Onder de belangrijkste chemische eigenschappen van deze klasse stoffen kunnen polycondensatieprocessen worden onderscheiden, waardoor polyamiden worden gevormd, waaronder eiwitten, peptiden, nylon.
Aminozuren, waarvan de algemene formule CnH2nNH2COOH is, reageren met zuren, basen, metaaloxiden, zouten van zwakke zuren. Van bijzonder belang zijn de interacties van aminozuren met alcoholen die verband houden met verestering.
Kenmerken van isomerie
Om de structuurformules van aminozuren op te schrijven, merken we op dat veel aminozuren die betrokken zijn bij biochemische transformaties een aminogroep op de a-positie van de carboxylgroep bevatten. Zo'n koolstofatoom is een chiraal centrum en aminozuren worden beschouwd als optische isomeren.
De structuurformule van aminozuren geeft een idee van de locatie van de belangrijkste functionele groepen waaruit een bepaalde stof bestaat, ten opzichte van het actieve koolstofatoom.
Natuurlijke aminozuren die deel uitmaken van eiwitmoleculen zijn vertegenwoordigers van de L-serie.
Optische isomeren van aminozuren worden gekenmerkt door spontane langzame niet-enzymatische racemisatie.
Kenmerken van a-verbindingen
Elke formule van stoffen van dit type veronderstelt de locatie van de aminogroep bij het tweede koolstofatoom. 20 aminozuren, waarvan de formules zelfs in een schoolbiologiecursus worden overwogen, zijn ookbehoren tot deze soort. Deze omvatten bijvoorbeeld alanine, asparagine, serine, leucine, tyrosine, fenylalanine, valine. Het zijn deze verbindingen die de menselijke genetische code vormen. Naast standaard aansluitingen? niet-standaard aminozuren, die hun derivaten zijn, werden ook gevonden in eiwitmoleculen.
Classificatie door synthese
Hoe kunnen de essentiële aminozuren worden gescheiden? Formules van deze klasse zijn onderverdeeld volgens de fysiologische basis in semi-vervangbaar, in staat om in het menselijk lichaam te worden gesynthetiseerd. Gewone verbindingen die in elk levend organisme worden gesynthetiseerd, worden ook geïsoleerd.
Verdeling voor radicale en functionele groepen
De aminozuurformule verschilt in de structuur van het radicaal (zijgroep). Er is een verdeling in niet-polaire moleculen die een hydrofobe niet-polaire radicaal bevatten, evenals in geladen polaire groepen. Aromatische aminozuren worden in de biochemie als een aparte groep beschouwd: histidine, tryptofaan, tyrosine. Afhankelijk van de functionele groepen worden verschillende groepen onderscheiden. Alifatische verbindingen worden weergegeven door:
- monoaminomonocarbonverbindingen, die kunnen worden beschouwd als glycine, valine, alanine, leucine;
- oxymonocaminocarbonstoffen: threonine, serine;
- monoaminocarbonzuur: glutaminezuur, asparaginezuur;
- zwavelhoudende verbindingen: methionine, cysteïne;
- diaminomonocarbonstoffen: lysine, histidine, arginine;
- heterocyclisch: proline, histidine,tryptofaan/
Elke aminozuurformule kan in algemene termen worden geschreven, alleen radicale groepen zullen verschillen.
Kwalitatieve definitie
Om kleine hoeveelheden aminozuren te detecteren, wordt een ninhydrinereactie uitgevoerd. Bij het verhitten van aminozuren met een overmaat ninhydrine wordt een paars product verkregen als het zuur een vrije a-aminogroep heeft, en een geel product is typisch voor een beschermde groep. Deze methode heeft een hoge gevoeligheid en wordt gebruikt voor colorimetrische detectie van aminozuren. Op basis hiervan werd de methode van partitiechromatografie op papier gecreëerd, geïntroduceerd door Martin in 1944.
Dezelfde chemische reactie wordt gebruikt in een automatische aminozuuranalysator. Het apparaat, gemaakt door Moore, Shpakman, Stein, is gebaseerd op de scheiding van een aminozuurmengsel in kolommen gevuld met ionenuitwisselingsharsen. Vanuit de kolom komt de eluensstroom de mixer binnen, ook ninhydrine gaat hierheen.
Het kwantitatieve geh alte aan aminozuren wordt beoordeeld aan de hand van de intensiteit van de resulterende kleur. De metingen worden geregistreerd door een foto-elektrische colorimeter, geregistreerd door een recorder.
Vergelijkbare technologie wordt momenteel in de klinische praktijk gebruikt voor bloed-, hersenvocht- en urinetests. Hiermee kunt u een compleet beeld geven van de kwalitatieve samenstelling van aminozuren in biologische vloeistoffen, om niet-standaard stikstofbevattende stoffen erin te identificeren.
Kenmerken van de nomenclatuur
Hoe de juiste naam te gevenaminozuren? De formules en namen van deze verbindingen worden gegeven volgens de internationale IUPAC-nomenclatuur. De positie van de aminogroep wordt toegevoegd aan het overeenkomstige carbonzuur, uitgaande van de koolwaterstof bij de carboxylgroep.
Bijvoorbeeld 2-aminoethaanzuur. Naast de internationale nomenclatuur worden er triviale namen gebruikt in de biochemie. Zo is aminoazijnzuur een glycine dat in de moderne geneeskunde wordt gebruikt.
Als er twee carboxylgroepen in het molecuul zijn, wordt het achtervoegsel -dionisch aan de naam toegevoegd. Bijvoorbeeld 2-aminobutaandizuur.
Voor alle vertegenwoordigers van deze klasse is structurele isomerie kenmerkend, vanwege veranderingen in de structuur van de koolstofketen, evenals de locatie van de carboxyl- en aminogroepen. Naast glycine (de eenvoudigste vertegenwoordiger van deze klasse van zuurstofhoudende organische stoffen)? de overige verbindingen hebben spiegelantipoden (optische isomeren).
Toepassing
Aminozuren komen veel voor in de natuur, ze vormen de basis voor de opbouw van dierlijke en plantaardige eiwitten. Deze verbindingen worden in de geneeskunde gebruikt bij ernstige uitputting van het lichaam, bijvoorbeeld na complexe chirurgische ingrepen. Glutaminezuur helpt bij het bestrijden van zenuwziekten en histidine wordt gebruikt om maagzweren te behandelen. Bij de synthese van synthetische vezels (capron, enanth) fungeren aminocapron- en aminoenanthic zuren als grondstoffen.
Conclusie
Aminozuren zijn organische verbindingen die in hunhebben twee functionele groepen. Het zijn de structurele kenmerken die de dualiteit van hun chemische eigenschappen verklaren, evenals de specifieke kenmerken van hun gebruik. Op basis van de resultaten van onderzoeksexperimenten kon worden vastgesteld dat de biomassa van levende organismen die op onze planeet leven in totaal 1,8 1012-2,4 1012 ton droge stof bedraagt. Aminozuren zijn de initiële monomeren in de biosynthese van eiwitmoleculen, zonder welke het bestaan van mens en dier onmogelijk is.
Afhankelijk van fysiologische kenmerken is er een verdeling van alle aminozuren in essentiële stoffen, waarvan de synthese niet wordt uitgevoerd in het menselijk lichaam en zoogdieren. Om verstoringen in metabolische processen te voorkomen, is het belangrijk om voedingsmiddelen te eten die deze aminozuren bevatten.
Het zijn deze verbindingen die een soort 'stenen' zijn die worden gebruikt om biopolymeereiwitten te bouwen. Afhankelijk van welke aminozuurresten, in welke volgorde ze zich in de eiwitstructuur zullen opstellen, heeft het resulterende eiwit bepaalde fysische en chemische eigenschappen en toepassingen. Dankzij kwalitatieve reacties op functionele groepen bepalen biochemici de samenstelling van eiwitmoleculen, op zoek naar nieuwe manieren om individuele biopolymeren te synthetiseren die nodig zijn voor het menselijk lichaam.
