Аминокислоты: биохимия, классификация

Для полноценной деятельности человеческого организма, выполнения всех функций, необходимо употреблять продукты, обогащенные белками, жирами, углеводами. Протеины и белки являются компонентами клеток, поэтому человек нуждается в белковой пище. Что представляют собой аминокислоты? Биохимия данных соединений – важный вопрос, заслуживающий детального рассмотрения и изучения.

Особенности аминокислот

Эти соединения необходимы для синтеза белковых молекул. В природе есть более ста пятидесяти различных аминокислот, но далеко не все они жизненно необходимы организму человека. Какие именно нужны нам аминокислоты? Биохимия 20 таких соединений подробно изучена отечественными и зарубежными учеными. Оказалось, что двенадцать из них способны синтезироваться внутри человеческого организма, и только восемь аминокислот человек должен получать с пищей.

Классификация

Рассмотрим некоторые аминокислоты. Биохимия, классификация этих органических соединений предполагает выделение трех основных групп:

• незаменимые, получаемые вместе с пищей. Такие вещества не могут синтезироваться в человеческом организме;
• заменимые, образующиеся в организме, попадающие в него вместе с белковой пищей;
• условно заменимые, вырабатываемые из незаменимых соединений.

Основные свойства

Какими физическими и химическими свойствами обладают аминокислоты? Биохимия этих соединений дает представление об их основных характеристиках. Аминокислоты имеют высокие температуры плавления, отлично растворяются в воде, обладают кристаллической формой.

Чем еще характеризуются аминокислоты? Биохимия, формулы их свидетельствуют о наличии в молекулах углерода, обладающего оптической активностью.

Химические характеристики

Интерес представляет их биохимия. Аминокислоты – пептиды первичной структуры. Именно при объединении нескольких аминокислотных остатков в одну линейную структуру происходит синтез белковой молекулы. При употреблении человеком глицина в виде порошка либо таблеток, происходит быстрое и легкое попадание органического вещества в кровь. Интерес представляет их биохимия. Аминокислоты, белки, углеводы, жиры – вещества, которые необходимы для функционирования живого организма. При их недостатке возникают различные заболевания.

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, проявляющими двойственные химические свойства.

Биологическое значение

Данный класс азотсодержащих соединений отвечает за синтез белковых молекул в организме человека. В случае его дефицита возникают серьезные проблемы с нервной системой. Чем еще важны для организма аминокислоты? Биохимия этих амфотерных соединений объясняет их значение для биосинтеза в печени гликогена. Его недостаточное количество приводит к серьезным заболеваниям. Среди основных причин недостатка 20 важнейших аминокислот, врачи называют нарушения в питании, злоупотребление крепкими спиртными напитками, систематические стрессовые ситуации. Для того чтобы не допускать истощения организма (избежать белкового голодания), необходимо включать в пищу молочные, мясные, соевые продукты.

Двойственность свойств

Какими особенностями обладают аминокислоты? Биохимия данных соединений объясняется наличием в молекулах двух функциональных групп. Данные химические соединения имеют карбоксильную (кислотную) группу СООН, а также являются аминами. Такие особенности строения поясняют их химические возможности.

Сходство с органическими и минеральными кислотами проявляется в реакциях с активными металлами, основными оксидами, щелочами, солями слабых кислот. Кроме того аминокислоты способны вступать в химическое взаимодействие со спиртами, образуя сложные эфиры. Наличие аминогруппы объясняет их взаимодействие с кислотами по донорно-акцепторному механизму связи.

Классификация и номенклатура

В зависимости от расположения карбоксильной группы, возможно деление этих органических соединений на альфа-, бета-, аминокислоты. Нумерация углеродного атома при этом начинается с углерода, следующего после кислотной группы.

В органической химии выделяют аминокислоты по числу функциональных групп: основные, нейтральные, кислые.

В зависимости от характера углеводородного радикала принято подразделять все аминокислоты на жирные (алифатические), гетероциклические, ароматические, а также серосодержащие соединения. В качестве примера ароматической аминокислоты можно представить 2 аминобензойную кислоту.

По систематической номенклатуре при названии данного класса органических соединений указывают цифрой положение аминогруппы, затем добавляют название углеродной цепочки, в состав которой входит карбоксильная группа. Греческий алфавит применяется в том случае, если аминокислота будет названа по тривиальной номенклатуре.

При наличии в молекуле двух функциональных (аминогрупп), в названии применяют уточняющие приставки: диамино-, триамино-. Для многоосновных аминокислот в названии добавляют триоловая либо диоловая кислота.

Особенности изомерии и получения аминокислот

Учитывая специфику химического строения представителей данного класса органических веществ, выделяют несколько видов изомерии. Аналогично карбоновых кислотам, в этих амфотерных соединениях, существуют изомеры углеродного скелета.

Также можно составить изомеры с разным расположением функциональной аминогруппы. Интерес представляет оптическая изомерия данного класса, позволяющая объяснять их биологическое значение для живых организмов.

В качестве исходного сырья для синтеза капрона выступает аминокапроновая кислота. Путем гидролиза можно получить 25 важных аминокислот. Существуют определенные проблемы, связанные с разделением получаемой смеси амфотерных соединений. Помимо гидролиза белковых молекул, можно синтезировать аминокислоты путем взаимодействия галогенхзамещенных кислот по реакции Геля-Фольгарда-Зелинского.

Образуются аминокислоты при процессах гидролиза белков, входящих в состав продуктов питания. Именно эти вещества являются теми кирпичиками, благодаря которым происходит выстраивание растительных и животных белков, насыщение организма важнейшими компонентами для его полноценной жизнедеятельности.

Например, в случае сильного истощения организма, вызванного тяжелой операцией, пациенту назначается специальный курс аминокислот. С помощью глутаминовой кислоты осуществляется лечение нервных заболеваний, при язвах желудка необходимо употребление гистидина. В сельском хозяйстве аминокислоты применяют в качестве подкормки для животных, стимулирующих их рост и развитие.

Заключение

Аминокислоты являются амфотерными органическими соединениями, играющими важную роль в жизнедеятельности человека и животных. При недостаточном количестве одной из важнейших аминокислот, появляются серьезные проблемы со здоровьем. Полноценное белковое питание особенно важно в подростковом возрасте, а также тем людям, которые испытывают постоянные физические нагрузки, активно занимаются спортом.