«Ամինաթթու»–ի խմբագրումների տարբերություն

Jump to navigation Jump to search
չ
Բոտ: կոսմետիկ փոփոխություններ
չ (Բոտ: կոսմետիկ փոփոխություններ)
[[Պատկեր:D+L-Alanine.gif|մինի]]
'''Ամինաթթուները''' երկֆունկցիոնալ միացություններ են, որոնց կազմի մեջ մտնում են մեկ կամ մի քանի ամինա և կարբօքսիլ խմբեր։ Ամինաթթուները ունեն կարևոր նշանակություն բոլոր կենսաբանական համակարգերի համար։ Նրանցից շատերն ունեն կարգավորիչ ֆունկցիա զանազան [[հյուսվածք]]ներում։Արոմատիկ ամինաթթուների ներկայացուցիչները ([[բենզոլ]]ի ածանցյալները) մտնում են մի շարք կյանքի համար անհրաժեշտ միացությունների կազմի մեջ և կիրառվում են որպես դեղանյութեր։ Օրինակ՝ պարաամինաբենզոաթթուն (ՊԱԲԹ) որոշ [[բակտերիաներ]] օգտագործում են տետրահիդրաֆոլաթթվի (վիտամին) սինթեզի համար։
 
[[Պատկեր:Sulfanilamide-skeletal.svg|thumb|Սուլֆանիլամիդ]]
[[Պատկեր:Procaine Structural Formulae.png|thumb|Նովոկաին]]
 
Ամինաթթուների առավել կարևոր դերը կայանում է նրանում, որ [[սպիտակուց]]ները,որոնք կենդանի օրգանիզմներում, կատարում են բազմաթիվ ֆունկցիաներ (կարգավորիչ, կատալիտիկ, պաշտպանողական, տրանսպորտային, ռեցեպտոր, կառուցվածքային և այլն),կազմված են ամինաթթուներից։ Մի շարք անտիբիոտիկներ, հորմոններ և տոքսիններ նույնպես ունեն պեպտիդ-սպիտակուցային կառուցվածք։ Պեպտիդները և սպիտակուցները α-ամինաթթուներից կառուցված բարձրամոլեկուլյար միացություններ են։ Սպիտակուցների կազմի մեջ մտնող ամինաթթուները բոլորը Լ-շարքի α-ամինաթթուներ են, այսինքն ամին և կարբօքսիլ խմբերը գտնվում են նույն ածխածնի մոտ և ամինաթթուները տարբերվում են միայն ռադիկալների կառուցվածքով։<ref>{{cite web| url = http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/AminoAcid/AA1n2.html | title = Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides | publisher = IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature | year = 1983 | accessdate = նոյեմբերի 17, 2008| archiveurl= http://web.archive.org/web/20081009023202/http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/AminoAcid/AA1n2.html| archivedate= հոկտեմբերի 9, 2008 | deadurl= no}}</ref>
 
Այժմ գոյություն ունեն ամինաթթուների մի շարք դասակարգումներ՝ ըստ ածխածնաին շղթայի կառուցվածքի, ամինախմբի դիրքի, կարբօքսիլ- և ամինախմբերի քանակի, ստերեոիզոմերների, կենսաբանական դերի և այլն։ Օրինակ, ըստ ամինախմբի դիրքի տարբերում են α,β,γ և այլն ամինաթթուներ։<ref name=Reetz>[[Manfred T. Reetz]]: ''Biocatalysis in Organic Chemistry and Biotechnology: Past, Present, and Future'', [[J. Am. Chem. Soc.]] 135 (2013) S.&nbsp;12480−12496.</ref>
 
[[Պատկեր:Alanina.svg|thumb|α-ալանին (Ալա),α-ամինապրոպիոնաթթու,2-ամինապրոպանաթթու]]
 
Ըստ կենսաբանական դերի ամինաթթուները բաժանվում են երկու խմբի՝ փոխարինելի և անփոխարինելի (ոչ էսենցիալ և էսենցիալ)։Կենդանի օրգանիզմի ամինաթթվային պահանջը բավարարվում է երկու ճանապարհով.
* 1.օրգանիզմում որոշ ամինաթթուներ սինթեզվում են համապատասխան կետոթթուներից (այդ պրոցեսը կոչվում է սինթեզ de novo),
* 2.ամինաթթուները առաջանում են սննդամթերքի սպիտակուցների հիդրոլիզից։ Այն ամինաթթուները, որոնք կարող են սինթեզվել կենդանի օրգանիզմում, կոչվում են փոխարի նելի, մնացած ամինաթթուները կոչվում են անփոխարինելի և օրգանիզմում չեն սինթեզվում։ Անփոխարինելի ամինաթթուների խմբին են պատկանում վալինը, լեյցինը, իզոլեյցինը, տրեոնինը, մեթիոնինը, ֆենիլալանինը, տրիպտոֆանը։ Բնության մեջ հայտնաբերված մոտ 300 ամինաթթուներից միայն 20 (22) են մտնում սպիտակուցների կազմի մեջ։ Պինդ վիճակում և ջրային լուծույթներում չեզոքին մոտ pH-ի պայմաններում α-ամինաթթուները գտնվում են ներքին աղերի ձևով։<ref>{{Cite book|first=Anthony D. |last=Smith |title=Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology |publisher=Oxford University Press |location=Oxford |year=1997 |page=535 |isbn=978-0-19-854768-6 |oclc=37616711}}</ref>
 
[[Պատկեր:Alanin-Zwitterion.svg|thumb|Երկբևեռ (բիպոլյար) իոն]]
 
== Ամինաթթուների ստերեոիզոմերիա ==
Քանի որ α-[[ածխածին]]ը ասիմետրիկ է (խիրալ կենտրոն է),α-ամինաթթուները (գլիցինի բացառությամբ) գոյություն ունեն տարբեր կոնֆիգուրացիոն ստերեոիզոմերների ձևով՝ L և D α-ամինաթթուների ձևով։α-ամինաթթուների, ինչպես և օքսիթթուների կոնֆիգուրացիան, որոշվում է կոնֆիգուրացիոն ստանդարտների օգնությամբ։ Ամինաթթուների բանաձը նույնպես ընդունված է գրել Ֆիշերի կառուցվածքային բանաձևերով։
 
[[Պատկեր:L-D-Alanin.jpg|thumb|L-D-Ալանին]]
Մի շարք ամինաթթուներ ունեն մեկից ավելի խիրալ կենտրոն.օրինակ իզոլեյցինը, տրեոնինը,4-հիդրօքսիպրոլինը նույնպես ունեն երկու խիրալ կենտրոն և համապատասխանաբար չորս դիաստերեոմերներ։
 
Կենդական օրգանիզմներում սպիտակուցների կազմի մեջ մտնում են միայն L-շարքի ամինաթթուներ,[[մանրէ]]ների մոտ հանդիպում են նաև D-շարքի ներկայացուցիչներ։
|}
 
Սպիտակուցի սինթեզին մասնակցող ամինաթթուների ժամանակակից դասակարգումը հիմնված է ամինաթթուների ռադիկալների հատկությունների վրա։ Ըստ ռադիկալների կառուցվածքային յուրահատկությունների սպիտակուցների կազմի մեջ մտնող ամինաթթուները բաժանվում են երկու հիմնական խմբերի՝ հիդրոֆիլ և հիդոֆոբ։ Հիդրոֆիլ ամինաթթուները իրենց հերթին բաժանվում են երկու խմբի՝ լիցքավորված (դրական և բացասական) և բևեռացված չլիցքավորված ամինաթթուների։ Դրական լիցքավորված ամինաթթուների խմբին են պատկանում արգինինը, լիզինը և հիստիդինը, բացասական լիցքավորվածների՝ ասպարագինաթթուն և գլուտամինաթթուն։ Բևեռացված չլիցքավորված ամինաթթուների խմբին են պատկանում սերինը, ցիստեինը, թիրոզինը, տրեոնինը, գլուտամինը, ասպարագինը։ Հիդրոֆոբ ամինաթթուներն են ալանինը, մեթիոնինը, վալինը, լեյցինը, իզոլեյցինը, տրիպտոֆանը, ֆենիլալանինը։
 
Սպիտակուցների հիդրոլիզատներում հաճախ հայտնաբերվում են մի շարք այլ ամինաթթուներ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ բավականին հաճախ սպիտակուցների սինթեզը ավարտելուց հետո սպիտակուցի կազմում որոշ ամինաթթուներ ենթարկվում են մոդիֆիկացիաների, առաջացնելով մի շարք նոր, տվյալ սպիտակուցների ֆունկցիաները կատարելու համար կարևոր ամինաթթուներ։ Օրինակ՝ կոլագեն սպիտակուցում պրոլինի հիդրօքսիլացման հետևանքով առաջանում է 4-հիդրօքսիպրոլին, բոլոր սպիտակուցների երրորդային կառուցվածքի ձևավորման ժամանակ ցիստեինի օքսիդացման շնորհիվ առաջանում է ցիստին, մակարդելիությանը մասնակից պրոտրոմբին սպիտակուցի կազմում գլուտամինաթթուն ենթակվումէ կարբօքսիլացման γ-կարբօքսիգլուտամինաթթվի առաջացումով և այլն։
NH<sub>3</sub><sup>+</sup>-CH(R)-COOH(Կատիոնային ձև)+H<sup>+</sup>→NH<sub>3</sub><sup>+</sup>-CH(R)-COO<sup>-</sup>(Երկբևեռ իոն)→NH<sub>2</sub>-CH(R)-COO<sup>-</sup>(Անիոնային ձև)
 
Լրիվ պրոտոնացված α-ամինաթթուն (կատիոնային ձևը) ըստ Բրենստեդի, երկհիմն թթու է, ենթարկվում է աստիճանական դիսոցման և ունի դիսոցման հաստատունի երկու արժեք՝ pK<sub>a1</sub> և pK<sub>a2</sub>։pK<sub>a1</sub>,որի մեծությունը տատանվում է 1-3 սահմաններում, բնութագրում է կարբօքսիլ խմբի թթվային հատկություններ։pK<sub>a2</sub> բնութագրում է ամոնիումային խմբի թթվայնությունը և գտնվում է 9-ից մինչև 10 տիրույթում։
 
pH-ի այն արժեքը, որի դեպքում բիպոլյար իոնների կոնցենտրացիան առավելագույնն է, իսկ կատիոնային և անիոնային ձևերի մինիմալ կոնցենտրացիաները հավասարվում են, կոչվում են իզոէլեկտրիկ կետ (pl)։
 
pl=1/2(pK<sub>a1</sub>+pK<sub>a2</sub>)
 
Իզոէլեկտրիկ կետում α-ամինաթթուների մոլեկուլների գումարային լիցքը հավասար է զրոյի։ Բիպոլյար իոնները չեն տեղաշարժվում էլեկտրական դաշտում։ Եթե միջավայրի pH-ը ցածր է ամինաթթվի pl-ից, ամինաթթուն գտնվում է կատիոնային ձևով և շարժվում է դեպի կատոդ, եթե բարձր է՝ ապա անիոնային ձևով և շարժվում է դեպի անոդ։ Այս հատկության վրա է հիմնված ամինաթթուների բաժանումը էլեկտրաֆորեզի եղանակով։
 
== Ամինաթթուների առաջացման եղանակները ==
HOOC-CH<sub>2</sub>-CH(NH<sub>2</sub>)-COOH→HO<sub>2</sub>CCH=CHCO<sub>2</sub>H+NH<sub>3</sub>
 
բ)Կաթնասունների մոտ ամոնիակը հիմնականում առաջանում է ամինաթթուների օքսիդացնող դեզամինացման ճանապարհով։ Հյուսվածքների ֆիզիոլոգիական pH-ի պայմաններում առավել ակտիվ է ընթանում գլուտամինաթթվի ֆերմենտային դեզամինացումը գլուտամատդեհիդրոգենազ ֆերմենտի մասնակցությամբ։ Ռեակցիայի առաջին փուլում օքսիդացման հետևանքով առաջանում է իմինաթթու, որը ինքնաբերաբար ենթարկվում է հիդրոլիզի, անջատելով ամոնիակ և վերածվելով կետոթթվի։
 
HOOC-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CH(NH<sub>2</sub>)-COOH→HOOC-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-CO-COOH
Նման եղանակով է կատարվում ցիստեինի դեսուլֆհիդրինային դեզամինացումը։
 
4.Ամինաթթուներ դեկարբօքսիլացումը լաբորատոր պայմաններում,in vitro,կատարվում է բարձր ջերմաստիճանում Ba(OH)<sub>2</sub> ներկայությամբ ամինների առաջացումով։ Կենդանի օրգանիզմներում դեկարբօքսիլացումը ընթանում է դեկարբօքսիլազ ֆերմենտների մասնակցությամբ և արդյունքում առաջանում են բիոգեն ամիններ։
 
[[Պատկեր:Histidine decarboxylase.svg|thumb|Հիստիդինի դեկարբօքսիլացումը]]
[[Պատկեր:Ninhydrin Reaction Mechanism.svg|thumb|Նինհիդրինային ռեակցիայի մեխանիզմը]]
 
Ունիվերսալ ռեակցիաների խմբին է պատկանում նաև բիուրետային ռեակցիան, որը տալիս են մեկից ավելի պեպտիդային կապ ունեցող միացություններ։ Հիմնային միջավայրում երկարժեք պղնձի (II) իոնները պեպտիդային կապի հետ փոխազդելով, առաջացնում են կապտամանուշակագույն կոմպլեքսներ։ Ռեակցիան կոչվում է բիուրետային, քանի որ բիուրետը նույնպես տալիս է այս ռեակցիան։ Գոյություն ունեն նաև ամինաթթուների հայտնաբերման մի շարք յուրահատուկ (սպեցիֆիկ), առանձին ամինաթթուների համար բնորոշ ռեակցաներ։ Օրինակ, քսանտոպրոտեինային ռեակցիան, որի օգնությամբ հայտնաբերվում են արոմատիկ ցիկլեր պարունակող ամինաթթուները՝ խիտ ազոտական թթվով թիրոզինի վրա ազդելիս առաջանում է դեղին գունավորում ունեցող նիտրոմիացություն։
 
[[Պատկեր:Xanthoproteinereaction.png|thumb|Քսանտոպրոտեինային ռեակցիա]]
 
== Պեպտիդներ,սպիտակուցներ ==
Պեպտիդները և սպիտակուցները բիպոլիմերներ են, որոնց մոնոմերներ են հանդիսանում ամինաթթուները։ Պայմանականորեն ընդունված է մինչև 50-100 ամինաթթվային մնացորդ ունեցող շղթան անվանել պեպտիդ, ավելի մեծ թվով ամինաթթուների դեպքում՝ սպիտակուց։ Պոլիպեպտիդները իրենց հերթին բաժանում են օլիգոպեպտիդների (մինչև 10 ամինոթթվային մնացորդ) և պոլիպեպտիդների։ Պեպտիդները և սպիտակուցները բնական կամ արհեստական ծագում ունեցող նյութեր են, որոնցում ամինաթթուները կախված են միմյանց հետ պեպտիդային կապով։
 
Սպիտակուցներում և պեպտիդներում ազատ ամինախումբ կրող ծայրը անվանվում է N-ծայրային և համարվում շղթայի սկիզբը (ձախ ծայրը),ազատ կարբօքսիլ խումբ կրող
ծայրը անվանվում է C-ծայրային և համարվում է շղթայի վերջը (աջ ծայրը)։Պեպտիդների անվանումը սկսվում է N-ծայրից։ Բոլոր ամինաթթվային մնացորդների, բացի C-ծայրային ամինաթթվից, անվան «-ին» վերջավորությունը փոխվում է «-իլ»-ով, օրինակ ալանին, ֆենիլալանին և հիստիդին ամինաթթուներից կազմված պեպտիդը կանվանվի ալանիլֆենիլալանիլհիստիդին։
 
Օրինակ երեք ամինաթթվային մնացորդից կարելի է կազմել 6 տարբեր պեպտիդ, իսկ ութ ամինաթթուներից կազմված հնարավոր պեպտիդների թիվը հասնում է 40000:Ամինաթթուների հաջորդականությունը պեպտիդներում և սպիտակուցներում ապահովում է այդ միացությունների յուրահատկությունները և ապացուցում սերտ կապը կառուցվածքի և ֆունկցիայի միջև։ Օրինակ, [[ասպարտամ]]ի (ասպարտիլֆենիլալանինի մեթիլ էսթեր) յուրահատուկ կառուցվածքով է (կազմված է Լ-ամինաթթուներից) պայմանավորված նրա բացառիկ քաղցր համը։
 
[[Պատկեր:Aspartame.svg|thumb|Ասպարտամ]]
 
Այլ ստերեոքիմիական շարքի պատկանող ամինաթթուների ցանկացած համադրության դեպքում ստացվում են շատ ավելի անհամ միացություններ։ Նույն ամինաթթուներից կազմված տարբեր հաջորդականություն ունեցող միացությունների հատկությունները զգալիորեն տարբերվում են։ Բայց, սովորաբար, այդ բազմությունից միայն մեկ տարբերակն է դրսևորում բարձր կենսաբանական ակտիվություն։ Սպիտակուցների և պեպտիդների առաջնային կառուցվածքը պայմանավորված է ամինաթթվային հաջորդականությամբ, որը կարելի է որոշել շղթայի որևէ ծայրից ամինաթթուները հաջորդաբար անջատելով։
 
== Սպիտակուցների և պեպտիդների առաջնային կառուցվածքի որոշման եղանակները ==
Սպիտակուցների և պեպտիդների առաջնային կառուցվածքի որոշման առաջին եղանակներից մեկը Սենջերի կողմից մշակված պեպտիդային շղթայի N-ծայրային ամինաթթվի որոշման եղանակն է։ Առաջին փուլում պոլիպեպտիդային շղթան (սպիտակուցը) փոխազդում է դինիտրոֆտորբենզոլի (ԴՆՖԲ) հետ, անջատվում է HF և դինիտրոբենզոլը (ԴՆԲ) միանում է շղթայի N-ծայրային ամինաթթվին։ Երկրորդ փուլում անց է կացվում հիդրոլիզ, առաջանում է ամինաթթուների խառնուրդ, որում միայն N-ծայրային ամինաթթուն է հանդիսանում ԴՆԲ-ածանցյալ։ Երրորդ փուլում կատարվում է նշակիր ամինաթթվի ԴՆԲ-ածանցյալի իդենտիֆիկացում։
 
[[Պատկեր:Sanger peptide end-group analysis.svg|thumb|Առաջին փուլի ռեակցիայի մեխանիզմը]]
 
Երկրորդ եղանակը՝ Էդմանի եղանակն է, որն ավելի լայն կիրառում ունի, քանի որ ավելի շահավետ է և ռացիոնալ։ Այս մեթոդում որպես «նիշ» օգտագործվում է ֆենիլիզոթիոցիանատը։ Փուլերի հաջորդականությունը համարյա նույնն է՝ նիշի միացում (1),որի հետևանքով առաջանում է N-ծայրային ամինաթթվի ֆենիլթիոգիդանտոինային (ՖԹԳ) ածանցյալ, ամինաթթվի ածանցյալ անջատում (2) և իդենտիֆիկացում (3)։
 
[[Պատկեր:EdmanDegradation.png|thumb|Էդմանի եղանակ]]
Առաջնային կառուցվածքի որոշման համար կիրառվում են նաև բազմաթիվ այլ եղանակներ, որոնց էությունը նույնն է։ Պեպտիդային կապը իրենից ներկայացնում է եռկենտրոն զուգորդված համակարգ, որում C-N կապերի շուրջ պտույտ չի կատարվում։ Սպիտակուցների համար հայտնի են ավելի բարդ կառուցվածքներ՝ երկրորդային կառուցվածք՝ α-պարույր կամ β-կառուցվածք (ծալքավոր կառուցվածք),երրորդային կառուցվածք, չորրորդային կառուցվածք։
 
α-պարույրի յուրաքանչյուր պտույտ՝ «փոքր քայլ»,պարունակում է միջին թվով 3,6 ամինաթթվային մնացորդ, որոնք ջրածնական կապերով կապված են վեր և վար գտնվող պեպտիդային շղթայի հատվածների հետ։α-պարույրի մեծ քայլը կազմված է հինգ «փոքր քայլերից»,կամ 18 ամինաթթվային մնացորդից։
 
[[Պատկեր:Alpha sheet bonding schematic-color.svg|thumb|α-պարույր]]
Երրոդային կառուցվածքը ավելի բարդ է՝ դա α-շղթայի կամ β-ստրուկտուրայի տարածական դասավորվածությունն է։ Հիմնականում տարբերում են կծիկաձև (գլոբուլյար) և թելաձև (ֆիբրիլյար) երրորդային կառուցվածք։ Երրորդային կառուցվածքի ձևավորմանը մասնակցում են կովալենտ դիսուլֆիդային կապը (ցիստին ամինաթթուների միջև՝ օքսիդացման հետևանքով) և չորս տիպի ոչ կովալենտ փոխազդեցություններ։
 
Դիսուլֆիդային կապեր («կամրջակներ») կարող են առաջանալ ինչպես նույն սպիտակուցի տարբեր հատվածներում գտնվող ցիստեինների միջև, այնպեսլ էլ տարբեր պոլիպեպտիդային շղթաների միջև։ Օրինակ, ինսուլինում, գլյուկոզի փոխանակությունը կարգավորող սպիտակուցային բնույթի հորմոնեւոմ, երեք դիսուլֆիդային կապերից երկուսը կապում են միմյանց հետ A (21 ամինաթթվային մնացորդ) և B (30 ամինաթթվային մնացորդ) շղթաները, իսկ երրորդը առաջանում է A շղթայի վեցերորդ և տասնմեկերորդ դիրքերում գտվող ցիստեինների միջև։
 
== Սպիտակուցների երրորդային կառուցվածքի ձևավորմանը մասնակից ոչ կովալենտ կապերը ==
Երրորդային կառուցվածքի ձևավորման ժամանակ, երկրորդային կառուցվածքի նմանությամբ, առաջանում են ջրածնական կապեր առաջնային կառուցվածքի -NH և -C=O խմբերի միջև։ Ջրածնական կապեր են առաջանում նաև այն ամինաթթուների միջև, որոնց ռադիկալներում կան բևեռացված, ոչ իոնացված ֆունկցիոնալ խմբեր։
 
Ռադիկալներում կարբօքսիլ և ամինախումբ պարունակող ամինաթթուները ֆիզիոլոգիական պայմաններում իոնացված են, կրում են համապատասխան բացասական և դրական լիցք, որի հետևանքով, երբ նման ամինաթթուների զույգերը հայտնվում են բավականին մոտ դիրքերում (տարածական),նրանց միջև առաջանում է իոնական կապ (աղային կամրջակ)։
 
Ամինաթթուների ոչ բևեռային (հիդրոֆոբ) ռադիկալները միավորվում են հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների շնորհիվ (նման յուղի մոլեկուլների փոխազդեցությունները ջրի մակերեսին)։Ջրի մոլեկուլների միջմոլեկուլային փոխազդեցությունները այնքան ուժեղ են, որ հիդրոֆոբ խմբերը չեն կարող ներխուժել նրանց միջև և առաջացնում են «գրպանիկ»:
 
Սպիտակուցների չորրորդային կառուցվածքն առաջանում է, երբ երկու և ավելի սպիտակուցային շղթաներ միավորված են միմյանց հետ կովալենտ կամ ոչ կովալնետ փոխազդեցություններով և միայն այդ դեպքում կարող են կատարել իրենց ֆունկցիան։ Սպիտակուցների կենսաբանական ակտիվությունը, այսպես կոչված նատիվ հատկությունները, պայմանավորված են երրորդային և չորրդային կառուցվածքներով։ Բոլոր գործոնները, որոնք խախտում են երրորդային և չորրորդային կառուցվածքներով։ Բոլոր գործոնները, որոնք խախտում են երրորդային և չորրորդային կառուցվածք բերում են բնափոխման։ Բարձր ջերմաստիճանի, ֆիզիկական այլ գործոնների, դետերգենտների, օրգանական լուծիչների,pH-ի փոփոխության, անօրգանական աղերի ազդեցության դեպքում սպիտակուցները ենթարկվում են բնափոխման (դենատուրացիայի)։
 
== Գրականություն ==
274 658

edits

Նավարկման ցանկ