Аминокислоты: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
[непроверенная версия][непроверенная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Исправление опечатки
Метки: через визуальный редактор с мобильного устройства из мобильной версии
 
(не показано 30 промежуточных версий 22 участников)
Строка 1: Строка 1:
[[Файл:AminoAcidball rus.svg|thumb|300px|Общая структура α-аминокислот, составляющих [[белки]] (кроме [[пролин]]а). Составные части молекулы аминокислоты — [[аминогруппа]] NH<sub>2</sub>, [[карбоксильная группа]] COOH, [[Углеводородный радикал|радикал]] (различается у всех α-аминокислот), α-атом углерода (в центре)]]
[[Файл:AminoAcidball rus.svg|thumb|300px|Общая структура α-аминокислот, составляющих [[белки]] (кроме [[пролин]]а). Составные части молекулы аминокислоты — [[аминогруппа]] NH<sub>2</sub>, [[карбоксильная группа]] COOH, [[Углеводородный радикал|радикал]] (различается у всех α-аминокислот), α-атом углерода (в центре)]]
'''Аминокисло́ты''' (''аминокарбо́новые кисло́ты; АМК''— [[органические соединения]], в молекуле которых одновременно содержатся [[карбоксильная группа|карбоксильные]] и [[аминная группа|аминные]] группы. Основные химические элементы аминокислот — это [[углерод]] (C), [[водород]] (H), [[кислород]] (O) и [[азот]] (N), хотя другие элементы также встречаются в радикале определенных аминокислот. Известны около 500 встречающихся в природе аминокислот (хотя только 20 используются в генетическом коде).
'''Аминокисло́ты''', также '''аминокарбо́новые кисло́ты, АМК''' — [[органические соединения]], в молекуле которых одновременно содержатся [[карбоксильная группа|карбоксильные]] и [[аминная группа|аминные]] группы. Основные химические элементы аминокислот — это [[углерод]] (C), [[водород]] (H), [[кислород]] (O) и [[азот]] (N), хотя другие элементы также встречаются в радикале определенных аминокислот. Известны около 500 встречающихся в природе аминокислот (хотя только 21 используется в генетическом коде).<ref name="Wagner" />
<ref name="Wagner" />
Аминокислоты могут рассматриваться как производные [[карбоновые кислоты|карбоновых кислот]], в которых один или несколько [[атом]]ов [[водород]]а заменены на аминогруппы.
Аминокислоты могут рассматриваться как производные [[карбоновые кислоты|карбоновых кислот]], в которых один или несколько [[атом]]ов [[водород]]а заменены на аминогруппы.


== История ==
== История ==
Большинство из около 500 известных аминокислот были открыты после 1953 года, в том числе во время поиска новых антибиотиков в среде микроорганизмов, грибов, семян, растений, фруктов и жидкостях животных. Примерно 240 из них встречаются в природе в свободном виде, а остальные только как промежуточные элементы обмена веществ<ref name="Wagner" />.
Большинство из около 500 известных аминокислот было открыто после 1953 года, в том числе во время поиска новых антибиотиков в среде микроорганизмов, грибов, семян, растений, фруктов и жидкостях животных. Примерно 240 из них встречаются в природе в свободном виде, а остальные только как промежуточные элементы обмена веществ<ref name="Wagner" />.


=== Открытие аминокислот в составе [[Белки|белков]]<ref>{{Книга|ссылка=https://web.archive.org/web/20160615203851/https://www.arginium.de/wp-content/uploads/2015/12/Aminos%C3%A4uren-Entdeckungsgeschichte.pdf|автор=S. Hansen|заглавие=Entdeckung der Aminosäuren|год=2015}}</ref> ===
=== Открытие аминокислот в составе [[Белки|белков]]<ref>{{Книга|ссылка=https://www.arginium.de/wp-content/uploads/2015/12/Aminos%C3%A4uren-Entdeckungsgeschichte.pdf|автор=S. Hansen|заглавие=Entdeckung der Aminosäuren|год=2015|archivedate=2016-06-15|archiveurl=https://web.archive.org/web/20160615203851/https://www.arginium.de/wp-content/uploads/2015/12/Aminos%C3%A4uren-Entdeckungsgeschichte.pdf}}</ref> ===

Жирным шрифтом выделены '''[[незаменимые аминокислоты]]'''.
{| class="wide sortable"
{| class="wide sortable"
|-
|-
Строка 14: Строка 15:
! Год
! Год
! Источник
! Источник
! Впервые выделен<ref>Овчинников Ю. А. «Биоорганическая химия» М:Просвещение, 1987. — 815 с., стр. 25.</ref>
! Впервые выделен<ref>Овчинников Ю. А. «Биоорганическая химия» М:Просвещение, 1987. — 815 с., стр. 25.</ref>
|-
|-
| [[Глицин]]
| [[Глицин]]
Строка 26: Строка 27:
| Leu, L
| Leu, L
| 1820
| 1820
| Мышечные волокна
| [[Мышцы|Мышечные волокна]]
| [[Браконно, Анри|А. Браконно]]
| [[Браконно, Анри|А. Браконно]]
|-
|-
Строка 50: Строка 51:
| Gln, Q
| Gln, Q
|1877
|1877
|Пшеничная мука
|[[Пшеничная мука]]
|Э. Шулце<ref name=":2">{{Статья|ссылка=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ernst_Schulze_(chemist)&oldid=883333595|заглавие=Ernst Schulze (chemist)|год=2019-02-14|язык=en|издание=Wikipedia}}</ref>
|Э. Шулце<ref name=":2">{{Статья|ссылка=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ernst_Schulze_(chemist)&oldid=883333595|заглавие=Ernst Schulze (chemist)|год=2019-02-14|язык=en|издание=Wikipedia}}</ref>
|-
|-
Строка 93: Строка 94:
| 1896
| 1896
| Стурин, [[гистоны]]
| Стурин, [[гистоны]]
| [[Коссель, Альбрехт|А. Коссель]]<ref name="Карпов">{{статья |автор= Карпов В. Л. |заглавие= От чего зависит судьба гена |оригинал= |ссылка=http://ras.ru/FStorage/Download.aspx?id=cb3b3ab4-2d78-4afb-8f54-38082bd5a7f0 |автор издания= |издание=[[Природа (журнал)|Природа]] |тип= |место= |издательство=[[Наука (издательство)|Наука]] |год=2005 |выпуск= |том= |номер= 3 |страницы= 34—43 |язык= ru }}</ref>, [[Гедин, Свен|С. Гедин]]
| [[Коссель, Альбрехт|А. Коссель]]<ref name="Карпов">{{статья |автор= Карпов В. Л. |заглавие= От чего зависит судьба гена |оригинал= |ссылка= http://ras.ru/FStorage/Download.aspx?id=cb3b3ab4-2d78-4afb-8f54-38082bd5a7f0 |автор издания= |издание= [[Природа (журнал)|Природа]] |тип= |место= |издательство= [[Наука (издательство)|Наука]] |год= 2005 |выпуск= |том= |номер= 3 |страницы= 34—43 |язык= ru |archivedate= 2018-02-10 |archiveurl= https://web.archive.org/web/20180210024447/http://www.ras.ru/FStorage/Download.aspx?id=cb3b3ab4-2d78-4afb-8f54-38082bd5a7f0 }}</ref>, [[Гедин, Свен|С. Гедин]]
|-
|-
| [[Цистеин]]
| [[Цистеин]]
Строка 149: Строка 150:
| [[Шрайвер, Сарджент|С. Шрайвер]] и другие
| [[Шрайвер, Сарджент|С. Шрайвер]] и другие
|}
|}

Жирным шрифтом выделены [[незаменимые аминокислоты]].


== Физические свойства ==
== Физические свойства ==
Строка 161: Строка 160:
[[Растворы]] аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами [[Буферный раствор|буферных растворов]], то есть находятся в состоянии внутренних солей.
[[Растворы]] аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами [[Буферный раствор|буферных растворов]], то есть находятся в состоянии внутренних солей.
: <big>{{Химическая формула|N|1|H|2|sort=ne}}{{—}}{{Химическая формула|C|1|H|2|C|1|O|1|O|1|H|1|sort=ne}} {{Стрелка|4|size=50}} {{Химическая формула|N|1|sort=ne|charge=+}}{{Химическая формула|H|3|sort=ne}}{{—}}{{Химическая формула|C|1|H|2|C|1|O|1|O|1|sort=ne|charge=-}}</big>
: <big>{{Химическая формула|N|1|H|2|sort=ne}}{{—}}{{Химическая формула|C|1|H|2|C|1|O|1|O|1|H|1|sort=ne}} {{Стрелка|4|size=50}} {{Химическая формула|N|1|sort=ne|charge=+}}{{Химическая формула|H|3|sort=ne}}{{—}}{{Химическая формула|C|1|H|2|C|1|O|1|O|1|sort=ne|charge=-}}</big>
При определенных условиях могут быть заряжены все три ионогенные группы (например у гистидина), тогда они образуют двойные соли <ref name="автоссылка1">{{Статья|ссылка=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ce/d3ce01164j|автор=Anton P. Novikov, Alexey V. Safonov, Konstantin E. German, Mikhail S. Grigoriev|заглавие=What kind of interactions we may get moving from zwitter to “dritter” ions: C–O⋯Re(O4) and Re–O⋯Re(O4) anion⋯anion interactions make structural difference between L-histidinium perrhenate and pertechnetate|год=2023-12-01|язык=en|издание=CrystEngComm|issn=1466-8033|doi=10.1039/D3CE01164J|archivedate=2023-12-08|archiveurl=https://web.archive.org/web/20231208113341/https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ce/d3ce01164j}}</ref>. Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для [[карбоновые кислоты|карбоновых кислот]] и [[амины|аминов]].
Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для [[карбоновые кислоты|карбоновых кислот]] и [[амины|аминов]].


[[Этерификация]]:
[[Этерификация]]:
Строка 173: Строка 172:
[[Цвиттер-ион]]ом называют молекулу аминокислоты, в которой аминогруппа представлена в виде -NH<sub>3</sub><sup>+</sup>, а карбоксигруппа — в виде -COO<sup>−</sup>. Такая молекула обладает значительным дипольным моментом при нулевом суммарном заряде. Именно из таких молекул построены кристаллы большинства аминокислот.
[[Цвиттер-ион]]ом называют молекулу аминокислоты, в которой аминогруппа представлена в виде -NH<sub>3</sub><sup>+</sup>, а карбоксигруппа — в виде -COO<sup>−</sup>. Такая молекула обладает значительным дипольным моментом при нулевом суммарном заряде. Именно из таких молекул построены кристаллы большинства аминокислот.


Некоторые аминокислоты имеют несколько [[аминогруппа|аминогрупп]] и [[карбоксильная группа|карбоксильных групп.]] Для этих аминокислот трудно говорить о каком-то конкретном [[цвиттер-ион]]е.
Некоторые аминокислоты имеют несколько [[аминогруппа|аминогрупп]] и [[карбоксильная группа|карбоксильных групп.]] Для этих аминокислот трудно говорить о каком-то конкретном [[цвиттер-ион]]е <ref name="автоссылка1" />.

== Получение ==
Большинство аминокислот можно получить в ходе [[гидролиз]]а белков или как результат химических реакций:
: <big>{{Химическая формула|C|1|H|3|C|1|O|1|O|1|H|1|sort=ne}} + {{Химическая формула|Cl|2|sort=ne}} + (катализатор) {{Стрелка|5}} {{Химическая формула|C|1|H|2|Cl|1|C|1|O|1|O|1|H|1|sort=ne}} + {{Химическая формула|H|1|Cl|1|sort=ne}}; {{Химическая формула|C|1|H|2|Cl|1|C|1|O|1|O|1|H|1|sort=ne}} + '''2'''{{Химическая формула|N|1|H|3|sort=ne}} {{Стрелка|5}} {{Химическая формула|N|1|H|2|sort=ne}}{{—}}{{Химическая формула|C|1|H|2|C|1|O|1|O|1|H|1|sort=ne}} + {{Химическая формула|N|1|H|4|Cl|1|sort=ne}}</big>


== [[Оптическая изомерия]] ==
== [[Оптическая изомерия]] ==
Все входящие в состав живых организмов α-аминокислоты, кроме [[глицин]]а, содержат [[асимметрический атом]] углерода ([[треонин]] и [[изолейцин]] содержат два асимметрических атома) и обладают оптической активностью. Почти все встречающиеся в природе α-аминокислоты имеют L-конфигурацию, и лишь D-аминокислоты включаются в состав белка, синтезируемых на [[рибосома]]х.
Все входящие в состав живых организмов α-аминокислоты, кроме [[глицин]]а, содержат [[асимметрический атом]] углерода ([[треонин]] и [[изолейцин]] содержат два асимметрических атома) и обладают оптической активностью. Почти все встречающиеся в природе α-аминокислоты имеют L-конфигурацию, и только они включаются в состав белков, синтезируемых на [[рибосома]]х.


== D-Аминокислоты в живых организмах ==
== D-аминокислоты в живых организмах ==
[[Аспарагиновая кислота|Аспарагин]]<nowiki/>овые остатки в метаболически неактивных структурных белках претерпевают медленную самопроизвольную неферментативную рацемизацию: в белках [[дентин]]а и эмали зубов L-аспартат переходит в D-форму со скоростью ~0,1 % в год<ref>{{статья
[[Аспарагиновая кислота|Аспарагиновые]] остатки в метаболически неактивных структурных белках претерпевают медленную самопроизвольную неферментативную рацемизацию: в белках [[дентин]]а и эмали зубов L-аспартат переходит в D-форму со скоростью ~0,1 % в год<ref>{{статья
|том=72
|том=72
|номер=8
|номер=8
Строка 190: Строка 193:
|тип=journal
|тип=journal
|автор=Helfman, P M; J L Bada
|автор=Helfman, P M; J L Bada
|год=1975
|год=1975}}</ref>, что может быть использовано для определения возраста млекопитающих. [[Рацемизация]] аспартата также отмечена при старении [[коллаген]]а; предполагается, что такая рацемизация специфична для аспарагиновой кислоты и протекает за счёт образования [[сукцинимид]]ного кольца при внутримолекулярном ацилировании атома азота [[пептидная связь|пептидной связи]] свободной карбоксильной группой аспарагиновой кислоты<ref>
|archivedate=2017-09-04
|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170904053917/http://www.pnas.org/content/72/8/2891.abstract
}}</ref>, что может быть использовано для определения возраста млекопитающих. [[Рацемизация]] аспартата также отмечена при старении [[коллаген]]а; предполагается, что такая рацемизация специфична для аспарагиновой кислоты и протекает за счёт образования [[сукцинимид]]ного кольца при внутримолекулярном ацилировании атома азота [[пептидная связь|пептидной связи]] свободной карбоксильной группой аспарагиновой кислоты<ref>
{{Cite web
{{Cite web
|last = CLOOS P
|last = CLOOS P
Строка 202: Строка 208:
}}</ref>.
}}</ref>.


С развитием следового аминокислотного анализа [[D-аминокислоты]] были обнаружены сначала в составе [[Клеточная стенка|клеточных стенок]] некоторых [[Бактерии|бактерий]] ([[1966 год|1966]]), а затем и в тканях высших организмов<ref>{{Статья|автор=J. van Heijenoort|заглавие=Formation of the glycan chains in the synthesis of bacterial peptidoglycan|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11320055|издание=Glycobiology|год=2001-3|том=11|выпуск=3|страницы=25R—36R|issn=0959-6658}}</ref>. Так, D-аспартат и D-метионин предположительно являются [[нейромедиатор]]ами у млекопитающих<ref>{{Статья|автор=Herman Wolosker, Elena Dumin, Livia Balan, Veronika N. Foltyn|заглавие=D-amino acids in the brain: D-serine in neurotransmission and neurodegeneration|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18564180|издание=The FEBS journal|год=2008-7|том=275|выпуск=14|страницы=3514—3526|issn=1742-464X|doi=10.1111/j.1742-4658.2008.06515.x}}</ref>.
С развитием следового аминокислотного анализа [[D-аминокислоты]] были обнаружены сначала в составе [[Клеточная стенка|клеточных стенок]] некоторых [[Бактерии|бактерий]] ([[1966 год|1966]]), а затем и в тканях высших организмов<ref>{{Статья|автор=J. van Heijenoort|заглавие=Formation of the glycan chains in the synthesis of bacterial peptidoglycan|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11320055|издание=Glycobiology|год=2001-3|том=11|выпуск=3|страницы=25R—36R|issn=0959-6658|archivedate=2018-08-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180820160454/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11320055}}</ref>. Так, D-аспартат и D-метионин предположительно являются [[нейромедиатор]]ами у млекопитающих<ref>{{Статья|автор=Herman Wolosker, Elena Dumin, Livia Balan, Veronika N. Foltyn|заглавие=D-amino acids in the brain: D-serine in neurotransmission and neurodegeneration|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18564180|издание=The FEBS journal|год=2008-7|том=275|выпуск=14|страницы=3514—3526|issn=1742-464X|doi=10.1111/j.1742-4658.2008.06515.x|archivedate=2018-09-15|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180915102933/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18564180}}</ref>.


В состав некоторых пептидов входят D-аминокислоты, образующиеся при [[Посттрансляционная модификация|посттрансляционной модификации]]. Например, D-[[метионин]] и D-[[аланин]] входят в состав [[Опиоидные пептиды|опиоидных гептапептидов]] кожи южноамериканских амфибий [[Филломедузы|филломедуз]] ([[дерморфин]]а, [[дермэнкефалин]]а и [[делторфин]]ов). Наличие D-аминокислот определяет высокую биологическую активность этих пептидов как [[анальгетик]]ов.
В состав некоторых пептидов входят D-аминокислоты, образующиеся при [[Посттрансляционная модификация|посттрансляционной модификации]]. Например, D-[[метионин]] и D-[[аланин]] входят в состав [[Опиоидные пептиды|опиоидных гептапептидов]] кожи южноамериканских амфибий [[Филломедузы|филломедуз]] ([[дерморфин]]а, [[дермэнкефалин]]а и [[делторфин]]ов). Наличие D-аминокислот определяет высокую биологическую активность этих пептидов как [[анальгетик]]ов.


Сходным образом образуются пептидные антибиотики бактериального происхождения, действующие против грамположительных бактерий — [[низин]], [[Субтилизин|субтилин]] и эпидермин<ref>{{Статья|автор=H. Brötz, M. Josten, I. Wiedemann, U. Schneider, F. Götz|заглавие=Role of lipid-bound peptidoglycan precursors in the formation of pores by nisin, epidermin and other lantibiotics|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9791177|издание=Molecular Microbiology|год=1998-10|том=30|выпуск=2|страницы=317—327|issn=0950-382X}}</ref>.
Сходным образом образуются пептидные антибиотики бактериального происхождения, действующие против грамположительных бактерий — [[низин]], [[Субтилизин|субтилин]] и эпидермин<ref>{{Статья|автор=H. Brötz, M. Josten, I. Wiedemann, U. Schneider, F. Götz|заглавие=Role of lipid-bound peptidoglycan precursors in the formation of pores by nisin, epidermin and other lantibiotics|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9791177|издание=Molecular Microbiology|год=1998-10|том=30|выпуск=2|страницы=317—327|issn=0950-382X|archivedate=2018-08-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180820160512/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9791177}}</ref>.


Гораздо чаще D-аминокислоты входят в состав пептидов и их производных, образующихся путём [[нерибосомный синтез пептидов|нерибосомного синтеза]] в клетках грибов и бактерий. Видимо, в этом случае исходным материалом для синтеза служат также L-аминокислоты, которые [[Изомерия|изомер]]<nowiki/>изуются одной из субъединиц [[Ферменты|ферментного]] [[комплекс]]а, осуществляющего синтез [[Пептиды|пептида]].
Гораздо чаще D-аминокислоты входят в состав пептидов и их производных, образующихся путём [[нерибосомный синтез пептидов|нерибосомного синтеза]] в клетках грибов и бактерий. Видимо, в этом случае исходным материалом для синтеза служат также L-аминокислоты, которые [[Изомерия|изомеризуются]] одной из субъединиц [[Ферменты|ферментного]] комплекса, осуществляющего синтез [[Пептиды|пептида]].


== Протеиногенные аминокислоты ==
== Протеиногенные аминокислоты ==
{{основная статья|Белки}}
{{основная статья|Белки}}
В процессе [[Биосинтез белка|биосинтеза белка]] в полипептидную цепь включаются 20 α-аминокислот, кодируемых [[Генетический код|генетическим кодом]]. Помимо этих аминокислот, называемых ''протеиногенными'', или ''стандартными'', в некоторых белках присутствуют специфические [[нестандартные аминокислоты]], возникающие из стандартных в процессе посттрансляционных модификаций. В последнее время к протеиногенным аминокислотам иногда причисляют трансляционно включаемые [[селеноцистеин]] (Sec, U) и [[пирролизин]] (Pyl, O)<ref>{{Статья|автор=Linda Johansson, Guro Gafvelin, Elias S.J. Arnér|заглавие=Selenocysteine in proteins—properties and biotechnological use|ссылка=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304416505001522|издание=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects|год=2005-10|том=1726|выпуск=1|страницы=1—13|issn=0304-4165|doi=10.1016/j.bbagen.2005.05.010}}</ref><ref>{{Статья|автор=Joseph A. Krzycki|заглавие=The direct genetic encoding of pyrrolysine|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16256420|издание=Current Opinion in Microbiology|год=2005-12|том=8|выпуск=6|страницы=706—712|issn=1369-5274|doi=10.1016/j.mib.2005.10.009}}</ref>. Это так называемые 21-я и 22-я аминокислоты<ref>{{Статья|автор=Alexandre Ambrogelly, Sotiria Palioura, Dieter Söll|заглавие=Natural expansion of the genetic code|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17173027|издание=Nature Chemical Biology|год=2007-1|том=3|выпуск=1|страницы=29—35|issn=1552-4450|doi=10.1038/nchembio847}}</ref>.
В процессе [[Биосинтез белка|биосинтеза белка]] в полипептидную цепь включаются 20 α-аминокислот, кодируемых [[Генетический код|генетическим кодом]]. Помимо этих аминокислот, называемых ''протеиногенными'', или ''стандартными'', в некоторых белках присутствуют специфические [[нестандартные аминокислоты]], возникающие из стандартных в процессе посттрансляционных модификаций. В последнее время к протеиногенным аминокислотам иногда причисляют трансляционно включаемые [[селеноцистеин]] (Sec, U) и [[пирролизин]] (Pyl, O)<ref>{{Статья|автор=Linda Johansson, Guro Gafvelin, Elias S.J. Arnér|заглавие=Selenocysteine in proteins—properties and biotechnological use|ссылка=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304416505001522|издание=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects|год=2005-10|том=1726|выпуск=1|страницы=1—13|issn=0304-4165|doi=10.1016/j.bbagen.2005.05.010|archivedate=2018-07-05|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180705232913/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304416505001522}}</ref><ref>{{Статья|автор=Joseph A. Krzycki|заглавие=The direct genetic encoding of pyrrolysine|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16256420|издание=Current Opinion in Microbiology|год=2005-12|том=8|выпуск=6|страницы=706—712|issn=1369-5274|doi=10.1016/j.mib.2005.10.009|archivedate=2018-08-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180820160434/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16256420}}</ref>. Это так называемые 21-я и 22-я аминокислоты<ref>{{Статья|автор=Alexandre Ambrogelly, Sotiria Palioura, Dieter Söll|заглавие=Natural expansion of the genetic code|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17173027|издание=Nature Chemical Biology|год=2007-1|том=3|выпуск=1|страницы=29—35|issn=1552-4450|doi=10.1038/nchembio847|archivedate=2018-08-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180820160448/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17173027}}</ref>.


Вопрос, почему именно эти 20 аминокислот стали «избранными», остаётся нерешённым<ref>{{Статья|автор=Andrei S. Rodin, Eörs Szathmáry, Sergei N. Rodin|заглавие=On origin of genetic code and tRNA before translation|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21342520|издание=Biology Direct|год=2011-02-22|том=6|страницы=14|issn=1745-6150|doi=10.1186/1745-6150-6-14}}</ref>. Не совсем ясно, чем эти аминокислоты оказались предпочтительнее других похожих. Например, ключевым промежуточным метаболитом пути биосинтеза [[треонин]]а, [[изолейцин]]а и [[метионин]]а является α-аминокислота гомосерин. Очевидно, что гомосерин — очень древний [[Метаболиты|метаболит]], но для [[треонин]]а, [[изолейцин]]а и [[метионин]]а существуют [[Аминоацил-тРНК-синтетаза|аминоацил-тРНК-синтетазы]], [[тРНК]], а для гомосерина — нет.
Вопрос, почему именно эти 20 аминокислот стали «избранными», остаётся нерешённым<ref>{{Статья|автор=Andrei S. Rodin, Eörs Szathmáry, Sergei N. Rodin|заглавие=On origin of genetic code and tRNA before translation|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21342520|издание=Biology Direct|год=2011-02-22|том=6|страницы=14|issn=1745-6150|doi=10.1186/1745-6150-6-14|archivedate=2018-06-15|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180615224038/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21342520}}</ref>. Не совсем ясно, чем эти аминокислоты оказались предпочтительнее других похожих. Например, ключевым промежуточным метаболитом пути биосинтеза [[треонин]]а, [[изолейцин]]а и [[метионин]]а является α-аминокислота гомосерин. Очевидно, что гомосерин — очень древний [[Метаболиты|метаболит]], но для [[треонин]]а, [[изолейцин]]а и [[метионин]]а существуют [[Аминоацил-тРНК-синтетаза|аминоацил-тРНК-синтетазы]], [[тРНК]], а для гомосерина — нет.


Структурные формулы 20 протеиногенных аминокислот обычно приводят в виде так называемой ''таблицы протеиногенных аминокислот'':
Структурные формулы 20 протеиногенных аминокислот обычно приводят в виде так называемой ''таблицы протеиногенных аминокислот'':
Строка 225: Строка 231:
! 3-буквы<ref name=":0">{{Книга|автор=Cooper, Geoffrey M.|заглавие=The cell : a molecular approach|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/52121379|издание=3rd ed|место=Washington, D.C.|издательство=ASM Press|год=2004|страниц=xx, 713 pages|isbn=0878932143, 9780878932146, 0878930760, 9780878930760}}</ref>
! 3-буквы<ref name=":0">{{Книга|автор=Cooper, Geoffrey M.|заглавие=The cell : a molecular approach|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/52121379|издание=3rd ed|место=Washington, D.C.|издательство=ASM Press|год=2004|страниц=xx, 713 pages|isbn=0878932143, 9780878932146, 0878930760, 9780878930760}}</ref>
! 1-буква<ref name=":0" />
! 1-буква<ref name=":0" />
![[Генетический код|аминокислот]]
![[Генетический код]]
! Мнемоническое
! мнемоническое
правило<ref>''Р. Б. Соловьев, учитель биологии.'' [http://bio.1september.ru/view_article.php?ID=200003703 Несколько мнемонических правил]</ref>
правило<ref>''Р. Б. Соловьев, учитель биологии.'' [http://bio.1september.ru/view_article.php?ID=200003703 Несколько мнемонических правил] {{Wayback|url=http://bio.1september.ru/view_article.php?ID=200003703 |date=20180418225946 }}</ref>
![[Полярные вещества|Полярность]]<ref name=":1">{{Книга|автор=Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.|часть=Классификация аминокислот|заглавие=Биологическая химия|ответственный=|издание=3-е изд., перераб. и доп.|место=М.|издательство=Медицина|год=1998|страницы=|страниц=704|isbn=5-225-02709-1}}</ref>
![[Полярные вещества|Полярность]]<ref name=":1">{{Книга|автор=Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.|часть=Классификация аминокислот|заглавие=Биологическая химия|ответственный=|издание=3-е изд., перераб. и доп.|место=М.|издательство=Медицина|год=1998|страницы=|страниц=704|isbn=5-225-02709-1}}</ref>
![[Углеводородный радикал|радикалу]]
!Класс по [[Углеводородный радикал|радикалу]]
![[Молекулярная масса|Mr]]
![[Молекулярная масса|Mr]]
!''[[Радиус Ван-дер-Ваальса|V<sub>w</sub>]]''
!''[[Радиус Ван-дер-Ваальса|V<sub>w</sub>]]''
(Å<sup>3</sup>)
(Å<sup>3</sup>)
![[Изоэлектрическая точка|pI]]
![[Изоэлектрическая точка|pI]]
!шкала гидрофобности<ref>{{Статья|автор=J. Kyte, R. F. Doolittle|заглавие=A simple method for displaying the hydropathic character of a protein|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7108955|издание=Journal of Molecular Biology|год=1982-05-05|том=157|выпуск=1|страницы=105—132|issn=0022-2836}}</ref>
!Гидрофобность<ref>{{Статья|автор=J. Kyte, R. F. Doolittle|заглавие=A simple method for displaying the hydropathic character of a protein|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7108955|издание=Journal of Molecular Biology|год=1982-05-05|том=157|выпуск=1|страницы=105—132|issn=0022-2836|archivedate=2018-07-06|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180706174748/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7108955}}</ref>
!частота в белках (%)<ref>{{Статья|автор=Lukasz P. Kozlowski|заглавие=Proteome-pI: proteome isoelectric point database|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27789699|издание=Nucleic Acids Research|год=2017-01-04|том=45|выпуск=D1|страницы=D1112—D1116|issn=1362-4962|doi=10.1093/nar/gkw978}}</ref>
!Частота в белках (%)<ref>{{Статья|автор=Lukasz P. Kozlowski|заглавие=Proteome-pI: proteome isoelectric point database|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27789699|издание=Nucleic Acids Research|год=2017-01-04|том=45|выпуск=D1|страницы=D1112—D1116|issn=1362-4962|doi=10.1093/nar/gkw978|archivedate=2018-07-02|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180702150831/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27789699}}</ref>
|-
|-
| [[Глицин]] || Gly || G
| [[Глицин]] || Gly || G
Строка 342: Строка 348:
|GAU, GAC|| aspar'''D'''ic acid
|GAU, GAC|| aspar'''D'''ic acid
|Полярные
|Полярные
заряженные


отрицательно
|заряженные отрицательно
|заряженные отрицательно
|133,104
|133,104
Строка 367: Строка 371:
|GAA, GAG|| glu'''E'''tamic acid
|GAA, GAG|| glu'''E'''tamic acid
|Полярные
|Полярные
заряженные


отрицательно
|заряженные отрицательно
|заряженные отрицательно
|147,131
|147,131
Строка 467: Строка 469:
** Диаминомонокарбоновые: [[лизин]], [[аргинин]], несут в растворе положительный заряд
** Диаминомонокарбоновые: [[лизин]], [[аргинин]], несут в растворе положительный заряд
** Серосодержащие: [[цистеин]], [[метионин]]
** Серосодержащие: [[цистеин]], [[метионин]]
* [[Ароматичность|Ароматические]]: фенилаланин, тирозин, триптофан,
* [[Ароматичность|Ароматические]]: [[фенилаланин]], [[тирозин]], [[триптофан]],
* [[Гетероциклические соединения|Гетероциклические]]: триптофан, гистидин, [[пролин]]
* [[Гетероциклические соединения|Гетероциклические]]: [[триптофан]], [[гистидин]], [[пролин]]
* [[Иминокислоты]]: пролин
* [[Иминокислоты]]: пролин


==== По классам [[Аминоацил-тРНК-синтетаза|аминоацил-тРНК-синтетаз]] ====
==== По классам [[Аминоацил-тРНК-синтетаза|аминоацил-тРНК-синтетаз]] ====
* Класс I: [[валин]], [[изолейцин]], [[лейцин]], [[цистеин]], [[метионин]], [[Глутаминовая кислота|глутамат]], [[глутамин]], [[аргинин]], тирозин, [[триптофан]]
* Класс I: [[валин]], [[изолейцин]], [[лейцин]], [[цистеин]], [[метионин]], [[Глутаминовая кислота|глутамат]], [[глутамин]], [[аргинин]], [[тирозин]], [[триптофан]]
* Класс II: [[глицин]], аланин, [[пролин]], [[серин]], [[треонин]], [[Аспарагиновая кислота|аспартат]], [[аспарагин]], [[гистидин]], фенилаланин
* Класс II: [[глицин]], [[аланин]], [[пролин]], [[серин]], [[треонин]], [[Аспарагиновая кислота|аспартат]], [[аспарагин]], [[гистидин]], [[фенилаланин]]


Для аминокислоты [[лизин]] существуют аминоацил-тРНК-синтетазы обоих классов.
Для аминокислоты [[лизин]] существуют аминоацил-тРНК-синтетазы обоих классов.
Строка 481: Строка 483:
* Семейство аспартата: [[Аспарагиновая кислота|аспартат]], [[аспарагин]], [[треонин]], [[изолейцин]], [[метионин]], [[лизин]].
* Семейство аспартата: [[Аспарагиновая кислота|аспартат]], [[аспарагин]], [[треонин]], [[изолейцин]], [[метионин]], [[лизин]].
* Семейство глутамата: [[Глутаминовая кислота|глутамат]], [[глутамин]], [[аргинин]], [[пролин]].
* Семейство глутамата: [[Глутаминовая кислота|глутамат]], [[глутамин]], [[аргинин]], [[пролин]].
* Семейство пирувата: аланин, [[валин]], [[лейцин]].
* Семейство пирувата: [[аланин]], [[валин]], [[лейцин]].
* Семейство серина: [[серин]], [[цистеин]], [[глицин]].
* Семейство серина: [[серин]], [[цистеин]], [[глицин]].
* Семейство пентоз: [[гистидин]], фенилаланин, тирозин, [[триптофан]].
* Семейство пентоз: [[гистидин]], [[фенилаланин]], [[тирозин]], [[триптофан]].


Фенилаланин, тирозин, [[триптофан]] иногда выделяют в [[Шикиматный путь|семейство шикимата]].
[[Фенилаланин]], [[тирозин]], [[триптофан]] иногда выделяют в [[Шикиматный путь|семейство шикимата]].


==== По способности организма синтезировать из предшественников ====
==== По способности организма синтезировать из предшественников ====
Строка 519: Строка 521:
Важной особенностью аминокислот является их способность к [[Поликонденсация|поликонденсации]], приводящей к образованию [[полиамид]]ов, в том числе [[пептид]]ов, [[Белки|белков]], [[нейлон]]а, [[капрон]]а, [[Энантовая кислота|энанта]]<ref>{{Статья|автор=Fumio Sanda, Takeshi Endo|заглавие=Syntheses and functions of polymers based on amino acids|ссылка=http://doi.wiley.com/10.1002/%28SICI%291521-3935%2819991201%29200%3A12%3C2651%3A%3AAID-MACP2651%3E3.0.CO%3B2-P|язык=en|издание=Macromolecular Chemistry and Physics|том=200|выпуск=12|issn=1521-3935|doi=10.1002/(sici)1521-3935(19991201)200:12%3C2651::aid-macp2651%3E3.0.co;2-p}}</ref>.
Важной особенностью аминокислот является их способность к [[Поликонденсация|поликонденсации]], приводящей к образованию [[полиамид]]ов, в том числе [[пептид]]ов, [[Белки|белков]], [[нейлон]]а, [[капрон]]а, [[Энантовая кислота|энанта]]<ref>{{Статья|автор=Fumio Sanda, Takeshi Endo|заглавие=Syntheses and functions of polymers based on amino acids|ссылка=http://doi.wiley.com/10.1002/%28SICI%291521-3935%2819991201%29200%3A12%3C2651%3A%3AAID-MACP2651%3E3.0.CO%3B2-P|язык=en|издание=Macromolecular Chemistry and Physics|том=200|выпуск=12|issn=1521-3935|doi=10.1002/(sici)1521-3935(19991201)200:12%3C2651::aid-macp2651%3E3.0.co;2-p}}</ref>.


Аминокислоты входят в состав [[Спортивное питание|спортивного питания]] и [[Комбинированный корм|комбикорма]]. Аминокислоты применяются в [[пищевая промышленность|пищевой промышленности]] в качестве [[вкусовые добавки|вкусовых добавок]], например, [[глутамат натрия|натриевая соль глутаминовой кислоты]]<ref>Садовникова М. С., Беликов В. М. Пути применения аминокислот в промышленности. //[[Успехи химии]]. 1978. Т. 47. Вып. 2. С. 357―383.</ref>.
Аминокислоты входят в состав [[Спортивное питание|спортивного питания]] и [[Комбинированный корм|комбикорма]]. Аминокислоты применяются в [[пищевая промышленность|пищевой промышленности]] в качестве [[вкусовые добавки|вкусовых добавок]], например, [[глутамат натрия|натриевая соль глутаминовой кислоты]]<ref>Садовникова М. С., Беликов В. М. Пути применения аминокислот в промышленности. //[[Успехи химии]]. 1978. Т. 47. Вып. 2. С. 357―383.</ref>.


== Примечания ==
== Примечания ==

Текущая версия от 09:46, 6 мая 2024

Общая структура α-аминокислот, составляющих белки (кроме пролина). Составные части молекулы аминокислоты — аминогруппа NH2, карбоксильная группа COOH, радикал (различается у всех α-аминокислот), α-атом углерода (в центре)

Аминокисло́ты, также аминокарбо́новые кисло́ты, АМКорганические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы. Основные химические элементы аминокислот — это углерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N), хотя другие элементы также встречаются в радикале определенных аминокислот. Известны около 500 встречающихся в природе аминокислот (хотя только 21 используется в генетическом коде).[1] Аминокислоты могут рассматриваться как производные карбоновых кислот, в которых один или несколько атомов водорода заменены на аминогруппы.

Большинство из около 500 известных аминокислот было открыто после 1953 года, в том числе во время поиска новых антибиотиков в среде микроорганизмов, грибов, семян, растений, фруктов и жидкостях животных. Примерно 240 из них встречаются в природе в свободном виде, а остальные — только как промежуточные элементы обмена веществ[1].

Открытие аминокислот в составе белков[2]

[править | править код]

Жирным шрифтом выделены незаменимые аминокислоты.

Аминокислота Аббревиатура Год Источник Впервые выделен[3]
Глицин Gly, G 1820 Желатин А. Браконно
Лейцин Leu, L 1820 Мышечные волокна А. Браконно
Тирозин Tyr, Y 1848 Казеин Ю. фон Либих
Серин Ser, S 1865 Шёлк Э. Крамер
Глутаминовая кислота Glu, E 1866 Растительные белки Г. Риттхаузен[нем.]
Глутамин Gln, Q 1877 Пшеничная мука Э. Шулце[4]
Аспарагиновая кислота Asp, D 1868 Конглутин, легумин (ростки спаржи) Г. Риттхаузен[англ.]
Аспарагин Asn, N 1806 Сок спаржи Л.-Н. Воклен и П. Ж. Робике
Фенилаланин Phe, F 1881 Ростки люпина Э. Шульце[4], Й. Барбьери
Аланин Ala, A 1888 Фиброин шёлка А. Штреккер, Т. Вейль
Лизин Lys, K 1889 Казеин Э. Дрексель
Аргинин Arg, R 1895 Вещество рога С. Гедин
Гистидин His, H 1896 Стурин, гистоны А. Коссель[5], С. Гедин
Цистеин Cys, C 1899 Вещество рога К. Мёрнер
Валин Val, V 1901 Казеин Э. Фишер
Пролин Pro, P 1901 Казеин Э. Фишер
Гидроксипролин Hyp, hP 1902 Желатин Э. Фишер
Триптофан Trp, W 1902 Казеин Ф. Хопкинс, Д. Кол
Изолейцин Ile, I 1904 Фибрин Ф. Эрлих
Метионин Met, M 1922 Казеин Д. Мёллер
Треонин Thr, T 1925 Белки овса С. Шрайвер и другие
Гидроксилизин Hyl, hK 1925 Белки рыб С. Шрайвер и другие

Физические свойства

[править | править код]

По физическим свойствам аминокислоты резко отличаются от соответствующих кислот и оснований. Все они кристаллические вещества, лучше растворяются в воде, чем в органических растворителях, имеют достаточно высокие температуры плавления; многие из них имеют сладкий вкус. Эти свойства отчётливо указывают на солеобразный характер этих соединений. Особенности физических и химических свойств аминокислот обусловлены их строением — присутствием одновременно двух противоположных по свойствам функциональных групп: кислотной и основной.

Общие химические свойства

[править | править код]

Все аминокислоты — амфотерные соединения, они могут проявлять как кислотные свойства, обусловленные наличием в их молекулах карбоксильной группы  —COOH, так и основные свойства, обусловленные аминогруппой  —NH2. Аминокислоты взаимодействуют с кислотами и щелочами:

NH2 —CH2 —COOH + HCl HCl · NH2 —CH2 —COOH (Хлороводородная соль глицина)
NH2 —CH2 —COOH + NaOH H2O + NH2 —CH2 —COONa (натриевая соль глицина)

Растворы аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами буферных растворов, то есть находятся в состоянии внутренних солей.

NH2 —CH2COOH N+H3 —CH2COO-

При определенных условиях могут быть заряжены все три ионогенные группы (например у гистидина), тогда они образуют двойные соли [6]. Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для карбоновых кислот и аминов.

Этерификация:

NH2 —CH2 —COOH + CH3OH H2O + NH2 —CH2 —COOCH3 (метиловый эфир глицина)

Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков, нейлона, капрона.

Реакция образования пептидов:

HOOC —CH2 —NH —H + HOOC —CH2 —NH2 HOOC —CH2 —NH —CO —CH2 —NH2 + H2O

Изоэлектрической точкой аминокислоты называют значение pH, при котором максимальная доля молекул аминокислоты обладает нулевым зарядом. При таком pH аминокислота наименее подвижна в электрическом поле, и данное свойство можно использовать для разделения аминокислот, а также белков и пептидов.

Цвиттер-ионом называют молекулу аминокислоты, в которой аминогруппа представлена в виде -NH3+, а карбоксигруппа — в виде -COO. Такая молекула обладает значительным дипольным моментом при нулевом суммарном заряде. Именно из таких молекул построены кристаллы большинства аминокислот.

Некоторые аминокислоты имеют несколько аминогрупп и карбоксильных групп. Для этих аминокислот трудно говорить о каком-то конкретном цвиттер-ионе [6].

Большинство аминокислот можно получить в ходе гидролиза белков или как результат химических реакций:

CH3COOH + Cl2 + (катализатор) CH2ClCOOH + HCl; CH2ClCOOH + 2NH3 NH2 —CH2COOH + NH4Cl

Все входящие в состав живых организмов α-аминокислоты, кроме глицина, содержат асимметрический атом углерода (треонин и изолейцин содержат два асимметрических атома) и обладают оптической активностью. Почти все встречающиеся в природе α-аминокислоты имеют L-конфигурацию, и только они включаются в состав белков, синтезируемых на рибосомах.

D-аминокислоты в живых организмах

[править | править код]

Аспарагиновые остатки в метаболически неактивных структурных белках претерпевают медленную самопроизвольную неферментативную рацемизацию: в белках дентина и эмали зубов L-аспартат переходит в D-форму со скоростью ~0,1 % в год[7], что может быть использовано для определения возраста млекопитающих. Рацемизация аспартата также отмечена при старении коллагена; предполагается, что такая рацемизация специфична для аспарагиновой кислоты и протекает за счёт образования сукцинимидного кольца при внутримолекулярном ацилировании атома азота пептидной связи свободной карбоксильной группой аспарагиновой кислоты[8].

С развитием следового аминокислотного анализа D-аминокислоты были обнаружены сначала в составе клеточных стенок некоторых бактерий (1966), а затем — и в тканях высших организмов[9]. Так, D-аспартат и D-метионин предположительно являются нейромедиаторами у млекопитающих[10].

В состав некоторых пептидов входят D-аминокислоты, образующиеся при посттрансляционной модификации. Например, D-метионин и D-аланин входят в состав опиоидных гептапептидов кожи южноамериканских амфибий филломедуз (дерморфина, дермэнкефалина и делторфинов). Наличие D-аминокислот определяет высокую биологическую активность этих пептидов как анальгетиков.

Сходным образом образуются пептидные антибиотики бактериального происхождения, действующие против грамположительных бактерий — низин, субтилин и эпидермин[11].

Гораздо чаще D-аминокислоты входят в состав пептидов и их производных, образующихся путём нерибосомного синтеза в клетках грибов и бактерий. Видимо, в этом случае исходным материалом для синтеза служат также L-аминокислоты, которые изомеризуются одной из субъединиц ферментного комплекса, осуществляющего синтез пептида.

Протеиногенные аминокислоты

[править | править код]

В процессе биосинтеза белка в полипептидную цепь включаются 20 α-аминокислот, кодируемых генетическим кодом. Помимо этих аминокислот, называемых протеиногенными, или стандартными, в некоторых белках присутствуют специфические нестандартные аминокислоты, возникающие из стандартных в процессе посттрансляционных модификаций. В последнее время к протеиногенным аминокислотам иногда причисляют трансляционно включаемые селеноцистеин (Sec, U) и пирролизин (Pyl, O)[12][13]. Это так называемые 21-я и 22-я аминокислоты[14].

Вопрос, почему именно эти 20 аминокислот стали «избранными», остаётся нерешённым[15]. Не совсем ясно, чем эти аминокислоты оказались предпочтительнее других похожих. Например, ключевым промежуточным метаболитом пути биосинтеза треонина, изолейцина и метионина является α-аминокислота гомосерин. Очевидно, что гомосерин — очень древний метаболит, но для треонина, изолейцина и метионина существуют аминоацил-тРНК-синтетазы, тРНК, а для гомосерина — нет.

Структурные формулы 20 протеиногенных аминокислот обычно приводят в виде так называемой таблицы протеиногенных аминокислот:

Классификация

[править | править код]
Аминокислота 3-буквы[16] 1-буква[16] Генетический код Мнемоническое

правило[17]

Полярность[18] Класс по радикалу Mr Vw

3)

pI Гидрофобность[19] Частота в белках (%)[20]
Глицин Gly G GGU, GGC, GGA, GGG Glycine Неполярные Алифатические 75,067 48 6,06 −0,4 7,03
Аланин Ala A GCU, GCC, GCA, GCG Alanine Неполярные Алифатические 89,094 67 6,01 1,8 8,76
Валин Val V GUU, GUC, GUA, GUG Valine Неполярные Алифатические 117,148 105 6,00 4,2 6,73
Изолейцин Ile I AUU, AUC, AUA Isoleucine Неполярные Алифатические 131,175 124 6,05 4,5 5,49
Лейцин Leu L UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG Leucine Неполярные Алифатические 131,175 124 6,01 3,8 9,68
Пролин Pro P CCU, CCC, CCA, CCG Proline Неполярные Гетероциклические 115.132 90 6,30 −1,6 5,02
Серин Ser S UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC Serine Полярные Оксимоноаминокарбоновые 105,093 73 5,68 −0,8 7,14
Треонин Thr T ACU, ACC, ACA, ACG Threonine Полярные Оксимоноаминокарбоновые 119,119 93 5,60 −0,7 5,53
Цистеин Cys C UGU, UGC Cysteine Полярные Серосодержащие 121,154 86 5,05 2,5 1,38
Метионин Met M AUG Methionine Неполярные Серосодержащие 149,208 124 5,74 1,9 2,32
Аспарагиновая

кислота

Asp D GAU, GAC asparDic acid Полярные заряженные отрицательно 133,104 91 2,85 −3,5 5,49
Аспарагин Asn N AAU, AAC asparagiNe Полярные Амиды 132,119 96 5,41 −3,5 3,93
Глутаминовая

кислота

Glu E GAA, GAG gluEtamic acid Полярные заряженные отрицательно 147,131 109 3,15 −3,5 6,32
Глутамин Gln Q CAA, CAG Q-tamine Полярные Амиды 146,146 114 5,65 −3,5 3,9
Лизин Lys K AAA, AAG before L Полярные заряженные положительно 146,189 135 9,60 −3,9 5,19
Аргинин Arg R CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG aRginine Полярные заряженные положительно 174.203 148 10,76 −4,5 5,78
Гистидин His H CAU, CAC Histidine Полярные

заряженные

положительно

Гетероциклические 155,156 118 7,60 −3,2 2,26
Фенилаланин Phe F UUU, UUC Fenylalanine Неполярные Ароматические 165,192 135 5,49 2,8 3,87
Тирозин Tyr Y UAU, UAC tYrosine Полярные Ароматические 181,191 141 5,64 −1,3 2,91
Триптофан Trp W UGG tWo rings Неполярные Ароматические,

Гетероциклические

204,228 163 5,89 −0,9 6,73

Для аминокислоты лизин существуют аминоацил-тРНК-синтетазы обоих классов.

Пути биосинтеза протеиногенных аминокислот разноплановы. Одна и та же аминокислота может образовываться разными путями. К тому же совершенно различные пути могут иметь очень похожие этапы. Тем не менее, имеют место и оправданы попытки классифицировать аминокислоты по путям их биосинтеза. Существует представление о следующих биосинтетических семействах аминокислот: аспартата, глутамата, серина, пирувата и пентоз. Не всегда конкретную аминокислоту можно однозначно отнести к определённому семейству; делаются поправки для конкретных организмов и учитывая преобладающий путь. По семействам аминокислоты обычно распределяют следующим образом:

Фенилаланин, тирозин, триптофан иногда выделяют в семейство шикимата.

По способности организма синтезировать из предшественников

[править | править код]

Классификация аминокислот на заменимые и незаменимые не лишена недостатков. К примеру, тирозин является заменимой аминокислотой только при условии достаточного поступления фенилаланина. Для больных фенилкетонурией тирозин становится незаменимой аминокислотой. Аргинин синтезируется в организме человека и считается заменимой аминокислотой, но в связи с некоторыми особенностями его метаболизма при определённых физиологических состояниях организма может быть приравнен к незаменимым. Гистидин также синтезируется в организме человека, но не всегда в достаточных количествах, потому должен поступать с пищей.

По характеру катаболизма у животных

[править | править код]

Биодеградация аминокислот может идти разными путями.

По характеру продуктов катаболизма у животных протеиногенные аминокислоты делят на три группы:

Аминокислоты:

«Миллеровские» аминокислоты

[править | править код]

«Миллеровские» аминокислоты — обобщенное название аминокислот, получающихся в условиях, близких к эксперименту Стенли Л. Миллера 1953 года. Установлено образование в виде рацемата множества различных аминокислот, в том числе: глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин, пролин, серин, треонин, аспартат, глутамат

Родственные соединения

[править | править код]

В медицине ряд веществ, способных выполнять некоторые биологические функции аминокислот, также называют аминокислотами:[источник не указан 1020 дней]

Применение

[править | править код]

Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков, нейлона, капрона, энанта[21].

Аминокислоты входят в состав спортивного питания и комбикорма. Аминокислоты применяются в пищевой промышленности в качестве вкусовых добавок, например, натриевая соль глутаминовой кислоты[22].

Примечания

[править | править код]
  1. 1 2 Wagner I., Musso H. New Naturally Occurring Amino Acids (нем.) // Angewandte Chemie International Edition in English : magazin. — 1983. — November (Bd. 22, Nr. 11). — S. 816—828. — doi:10.1002/anie.198308161.
  2. S. Hansen. Entdeckung der Aminosäuren. — 2015. Архивировано 15 июня 2016 года.
  3. Овчинников Ю. А. «Биоорганическая химия» М:Просвещение, 1987. — 815 с., стр. 25.
  4. 1 2 Ernst Schulze (chemist) (англ.) // Wikipedia. — 2019-02-14.
  5. Карпов В. Л. От чего зависит судьба гена // Природа. — Наука, 2005. — № 3. — С. 34—43. Архивировано 10 февраля 2018 года.
  6. 1 2 Anton P. Novikov, Alexey V. Safonov, Konstantin E. German, Mikhail S. Grigoriev. What kind of interactions we may get moving from zwitter to “dritter” ions: C–O⋯Re(O4) and Re–O⋯Re(O4) anion⋯anion interactions make structural difference between L-histidinium perrhenate and pertechnetate (англ.) // CrystEngComm. — 2023-12-01. — ISSN 1466-8033. — doi:10.1039/D3CE01164J. Архивировано 8 декабря 2023 года.
  7. Helfman, P M; J L Bada. Aspartic acid racemization in tooth enamel from living humans (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1975. — Vol. 72, no. 8. — P. 2891—2894. Архивировано 4 сентября 2017 года.
  8. CLOOS P; FLEDELIUS C.: Collagen fragments in urine derived from bone resorption are highly racemized and isomerized: a biological clock of protein aging with clinical potential (1 февраля 2000). Дата обращения: 5 сентября 2011. Архивировано 2 февраля 2012 года.
  9. J. van Heijenoort. Formation of the glycan chains in the synthesis of bacterial peptidoglycan // Glycobiology. — 2001-3. — Т. 11, вып. 3. — С. 25R—36R. — ISSN 0959-6658. Архивировано 20 августа 2018 года.
  10. Herman Wolosker, Elena Dumin, Livia Balan, Veronika N. Foltyn. D-amino acids in the brain: D-serine in neurotransmission and neurodegeneration // The FEBS journal. — 2008-7. — Т. 275, вып. 14. — С. 3514—3526. — ISSN 1742-464X. — doi:10.1111/j.1742-4658.2008.06515.x. Архивировано 15 сентября 2018 года.
  11. H. Brötz, M. Josten, I. Wiedemann, U. Schneider, F. Götz. Role of lipid-bound peptidoglycan precursors in the formation of pores by nisin, epidermin and other lantibiotics // Molecular Microbiology. — 1998-10. — Т. 30, вып. 2. — С. 317—327. — ISSN 0950-382X. Архивировано 20 августа 2018 года.
  12. Linda Johansson, Guro Gafvelin, Elias S.J. Arnér. Selenocysteine in proteins—properties and biotechnological use // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects. — 2005-10. — Т. 1726, вып. 1. — С. 1—13. — ISSN 0304-4165. — doi:10.1016/j.bbagen.2005.05.010. Архивировано 5 июля 2018 года.
  13. Joseph A. Krzycki. The direct genetic encoding of pyrrolysine // Current Opinion in Microbiology. — 2005-12. — Т. 8, вып. 6. — С. 706—712. — ISSN 1369-5274. — doi:10.1016/j.mib.2005.10.009. Архивировано 20 августа 2018 года.
  14. Alexandre Ambrogelly, Sotiria Palioura, Dieter Söll. Natural expansion of the genetic code // Nature Chemical Biology. — 2007-1. — Т. 3, вып. 1. — С. 29—35. — ISSN 1552-4450. — doi:10.1038/nchembio847. Архивировано 20 августа 2018 года.
  15. Andrei S. Rodin, Eörs Szathmáry, Sergei N. Rodin. On origin of genetic code and tRNA before translation // Biology Direct. — 2011-02-22. — Т. 6. — С. 14. — ISSN 1745-6150. — doi:10.1186/1745-6150-6-14. Архивировано 15 июня 2018 года.
  16. 1 2 Cooper, Geoffrey M. The cell : a molecular approach. — 3rd ed. — Washington, D.C.: ASM Press, 2004. — xx, 713 pages с. — ISBN 0878932143, 9780878932146, 0878930760, 9780878930760.
  17. Р. Б. Соловьев, учитель биологии. Несколько мнемонических правил Архивная копия от 18 апреля 2018 на Wayback Machine
  18. 1 2 Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Классификация аминокислот // Биологическая химия. — 3-е изд., перераб. и доп.. — М.: Медицина, 1998. — 704 с. — ISBN 5-225-02709-1.
  19. J. Kyte, R. F. Doolittle. A simple method for displaying the hydropathic character of a protein // Journal of Molecular Biology. — 1982-05-05. — Т. 157, вып. 1. — С. 105—132. — ISSN 0022-2836. Архивировано 6 июля 2018 года.
  20. Lukasz P. Kozlowski. Proteome-pI: proteome isoelectric point database // Nucleic Acids Research. — 2017-01-04. — Т. 45, вып. D1. — С. D1112—D1116. — ISSN 1362-4962. — doi:10.1093/nar/gkw978. Архивировано 2 июля 2018 года.
  21. Fumio Sanda, Takeshi Endo. Syntheses and functions of polymers based on amino acids (англ.) // Macromolecular Chemistry and Physics. — Vol. 200, iss. 12. — ISSN 1521-3935. — doi:10.1002/(sici)1521-3935(19991201)200:12%3C2651::aid-macp2651%3E3.0.co;2-p.
  22. Садовникова М. С., Беликов В. М. Пути применения аминокислот в промышленности. //Успехи химии. 1978. Т. 47. Вып. 2. С. 357―383.

Литература

[править | править код]