Mik azok az aminosavak és mik a jótékony tulajdonságaik? Aminosavak a testépítésben Az aminosavak kémiai nevei

Az aminosavak minden élő szervezet fő építőanyagai. Természetüknél fogva a növények elsődleges nitrogéntartalmú anyagai, amelyek a talajból szintetizálódnak. Az aminosavak szerkezete összetételüktől függ.

Aminosav szerkezet

Mindegyik molekulája tartalmaz karboxil- és amincsoportokat, amelyek egy-egy gyökhöz kapcsolódnak. Ha egy aminosav 1 karboxil- és 1 aminocsoportot tartalmaz, szerkezetét az alábbi képlettel jelezhetjük.

Azokat az aminosavakat, amelyekben 1 sav és 1 lúgos csoport van, monoamino-monokarbonsavaknak nevezzük. Az organizmusokban 2 karboxilcsoport vagy 2 amincsoport is szintetizálódik, és ezek funkciói meghatározásra kerülnek. A 2 karboxil- és 1 amincsoportot tartalmazó aminosavakat monoamino-dikarbonsavnak, a 2 amint és 1 karboxilcsoportot tartalmazó aminosavakat diamino-monokarbonsavnak nevezzük.

Az R szerves gyök szerkezetében is különböznek egymástól. Mindegyiknek megvan a maga neve és szerkezete. Innen ered az aminosavak különböző funkciói. A savas és lúgos csoportok jelenléte biztosítja a magas reakcióképességet. Ezek a csoportok összekapcsolják az aminosavakat, és polimert - fehérjét képeznek. A fehérjéket szerkezetük miatt polipeptideknek is nevezik.

Aminosavak, mint építőanyagok

A fehérje molekula több tíz vagy száz aminosavból álló lánc. A fehérjék összetételében, mennyiségében és az aminosavak sorrendjében különböznek, mivel a 20 komponens kombinációinak száma szinte végtelen. Némelyikük az esszenciális aminosavak teljes összetételét tartalmazza, mások nélkülözik egyet vagy többet. Az egyes aminosavakat, amelyek funkciója hasonló az emberi szervezet fehérjéihez, nem használják élelmiszerként, mivel rosszul oldódnak, és a gyomor-bél traktus nem bontja le őket. Ide tartoznak a köröm, a haj, a szőr vagy a toll fehérjéi.

Az aminosavak funkcióit nehéz túlbecsülni. Ezek az anyagok az emberi étrend fő táplálékai. Milyen funkciót töltenek be az aminosavak? Növelik az izomtömeg növekedését, segítik az ízületek és szalagok erősítését, helyreállítják a sérült testszöveteket és részt vesznek az emberi szervezetben végbemenő összes folyamatban.

Esszenciális aminosavak

Kizárólag étrend-kiegészítőkből vagy élelmiszerekből szerezhető be. Nagyon jelentősek a funkciók az egészséges ízületek, erős izmok, szép haj kialakításának folyamatában. Ezek az aminosavak a következők:

• fenilalanin;
• lizin;
• treonin;
• metionin;
• valin;
• leucin;
• triptofán;
• hisztidin;
• izoleucin.

Az esszenciális aminosavak funkciói

Ezek a téglák alapvető funkciókat látnak el az emberi test minden sejtjének működésében. Mindaddig láthatatlanok, amíg kellő mennyiségben bejutnak a szervezetbe, de hiányuk jelentősen rontja az egész szervezet működését.

1. A valin megújítja az izmokat, és kiváló energiaforrásként szolgál.
2. A hisztidin javítja a vér összetételét, elősegíti az izmok regenerálódását és növekedését, valamint javítja az ízületek működését.
3. Az izoleucin segíti a hemoglobin termelődését. Szabályozza a cukor mennyiségét a vérben, növeli az ember energiáját és állóképességét.
4. A leucin erősíti az immunrendszert, figyeli a vércukor- és leukociták szintjét. Ha a leukociták szintje túl magas: csökkenti azokat, és aktiválja a szervezet tartalékait a gyulladás megszüntetésére.
5. A lizin elősegíti a kalcium felszívódását, amely építi és erősíti a csontokat. Segíti a kollagéntermelést, javítja a haj szerkezetét. Férfiak számára ez egy kiváló anabolikus szteroid, mivel izmot épít és növeli a férfi erőt.
6. A metionin normalizálja az emésztőrendszer és a máj működését. Részt vesz a zsírok lebontásában, megszünteti a toxikózist terhes nőknél, jótékony hatással van a hajra.
7. A treonin javítja a gyomor-bél traktus működését. Növeli az immunitást, részt vesz az elasztin és a kollagén képződésében. A treonin megakadályozza a zsír lerakódását a májban.
8. A triptofán felelős az emberi érzelmekért. Szerotonint termel - a boldogság hormonját, ezáltal normalizálja az alvást és javítja a hangulatot. Csillapítja az étvágyat, jótékony hatással van a szívizomra és az artériákra.
9. A fenilalanin az idegsejtektől a fej agyába irányuló jelek továbbítójaként szolgál. Javítja a hangulatot, elnyomja az egészségtelen étvágyat, javítja a memóriát, növeli az érzékenységet, csökkenti a fájdalmat.

Az esszenciális aminosavak hiánya növekedési visszamaradáshoz, anyagcserezavarokhoz és izomtömeg csökkenéshez vezet.

Nem esszenciális aminosavak

Ezek olyan aminosavak, amelyek szerkezetét és funkcióit a szervezet termeli:

• arginin;
• alanin;
• aszparagin;
• glicin;
• prolin;
• taurin;
• tirozin;
• glutamát;
• szerin;
• glutamin;
• ornitin;
• cisztein;
• karnitin

A nem esszenciális aminosavak funkciói

1. A cisztein eltávolítja a mérgező anyagokat, részt vesz a bőr- és izomszövetek létrehozásában, valamint természetes antioxidáns.
2. A tirozin csökkenti a fizikai fáradtságot, felgyorsítja az anyagcserét, megszünteti a stresszt és a depressziót.
3. Az alanin az izomnövekedést szolgálja, és energiaforrás.
4. fokozza az anyagcserét és csökkenti az ammóniaképződést erős edzés során.
5. A cisztin megszünteti a fájdalmat, ha a szalagok és az ízületek megsérülnek.
6. Az agyi tevékenységért felelős, hosszan tartó fizikai aktivitás során glükózzá alakul, energiát termelve.
7. A glutamin helyreállítja az izmokat, javítja az immunitást, felgyorsítja az anyagcserét, javítja az agyműködést és növekedési hormont termel.
8. A glicin szükséges az izomműködéshez, a zsírlebontáshoz, a vérnyomás és a vércukorszint stabilizálásához.
9. A karnitin a zsírsavakat a sejtekbe mozgatja, ahol azok lebomlanak, és energiát szabadítanak fel, ami a felesleges zsír elégetését és energiatermelést eredményez.
10. Az ornitin növekedési hormont termel, részt vesz a vizelet képződésében, lebontja a zsírsavakat és segíti az inzulintermelést.
11. A prolin biztosítja a kollagén termelődését, szükséges a szalagokhoz és az ízületekhez.
12. A szerin javítja az immunitást és energiát termel, szükséges a zsírsavak gyors anyagcseréjéhez és az izomnövekedéshez.
13. A taurin lebontja a zsírt, növeli a szervezet ellenálló képességét, és epesókat szintetizál.

A fehérje és tulajdonságai

A fehérjék vagy fehérjék nitrogént tartalmazó, nagy molekulájú vegyületek. A „fehérje” fogalma, amelyet először Berzelius nevezett meg 1838-ban, a görög szóból származik, és jelentése „elsődleges”, ami a fehérjék természetben betöltött vezető szerepét tükrözi. A fehérjék sokfélesége lehetővé teszi hatalmas számú élőlény létezését: a baktériumoktól az emberi testig. Lényegesen több van belőlük, mint más makromolekulákból, mivel a fehérjék az élő sejt alapját képezik. Az emberi test tömegének körülbelül 20%-át, a sejt száraz tömegének több mint 50%-át teszik ki. Ez a sokféle fehérje húsz különböző aminosav tulajdonságaival magyarázható, amelyek kölcsönhatásba lépnek egymással és polimer molekulákat hoznak létre.

A fehérjék kiemelkedő tulajdonsága, hogy képesek önállóan létrehozni egy bizonyos fehérjére jellemző térbeli struktúrát. A fehérjék peptidkötéseket tartalmazó biopolimerek. A fehérjék kémiai összetételét állandó, körülbelül 16%-os átlagos nitrogéntartalom jellemzi.

Az élet, valamint a test növekedése és fejlődése lehetetlen a fehérje aminosavak új sejteket építő funkciója nélkül. A fehérjék más elemekkel nem helyettesíthetők, szerepük az emberi szervezetben rendkívül fontos.

A fehérjék funkciói

A fehérjék iránti igény a következő funkciókban rejlik:

• szükséges a növekedéshez és fejlődéshez, mivel ez a fő építőanyag az új sejtek létrehozásához;
• szabályozza az anyagcserét, melynek során energia szabadul fel. Az étel elfogyasztása után az anyagcsere sebessége megnövekszik, például ha az étel szénhidrátból áll, az anyagcsere 4% -kal, ha fehérjékből áll - 30% -kal gyorsul;
• szabályozza a szervezetben annak hidrofilitása miatt - a víz vonzásának képessége;
• erősíti az immunrendszert olyan antitestek szintetizálásával, amelyek védenek a fertőzésektől és megszüntetik a betegségek veszélyét.

Termékek - fehérjeforrások

Az emberi izomzat és csontváz élő szövetekből áll, amelyek nemcsak működnek, hanem az élet során megújulnak is. Felépülnek a sérülésekből, és megőrzik erejüket és tartósságukat. Ehhez nagyon speciális tápanyagokra van szükségük. Az élelmiszer biztosítja a szervezet számára az összes folyamathoz szükséges energiát, beleértve az izomműködést, a szövetek növekedését és helyreállítását. A szervezetben lévő fehérjét pedig energiaforrásként és építőanyagként is használják.

Ezért nagyon fontos megfigyelni az élelmiszerekben való napi felhasználását. Fehérjében gazdag ételek: csirke, pulyka, sovány sonka, sertés, marha, hal, garnélarák, bab, lencse, szalonna, tojás, dió. Mindezek a termékek ellátják a szervezetet fehérjével és biztosítják az élethez szükséges energiát.

Ahhoz, hogy jó eredményeket érjen el a testépítésben, a sportolónak hozzáértően kell hozzáállnia a táplálkozáshoz és a fizikai aktivitáshoz. A legtöbb modern sportoló a sporttáplálkozást részesíti előnyben, különösen az aminosavakat. A megfelelő aminosav-kiegészítők kiválasztásához tudnia kell, mire szánják őket, és hogyan kell használni őket.

Háromféle aminosav létezik: nem esszenciális, feltételesen esszenciális és esszenciális. Az esszenciális aminosavakat a szervezet nem állítja elő önmagában, ezért a sportolónak hozzá kell adnia az étrendjéhez.

Az aminokarbonsavak a fehérjék egyik eleme. Jelenlétük nagy jelentőséggel bír a szervezet normális működéséhez, hiszen bizonyos hormonok, enzimek és antitestek termeléséhez szükségesek.

Az aminosav az állati és növényi szervezetek összes fehérje felépítésének fő eleme.

Az aminosavak jelentősége a testépítésben

Mivel az aminosavak részt vesznek a test minden fizikai aktivitással kapcsolatos folyamatában (az izomszövet növekedésének helyreállítása és aktiválása, a katabolikus folyamatok elnyomása), nehéz túlbecsülni fontosságukat a modern sportolók számára. A tény az, hogy még a mérsékelt intenzitású fizikai aktivitás is jelentős szabad aminosavak fogyasztásához vezet (akár 80%). És a hiány időben történő pótlása segít az izomtömeg felépítésében és az edzés hatékonyságának növelésében.
A BCAA-k (elágazó láncú aminokarbonsavak - valin, izoleucin és leucin) különösen fontosak a testépítők számára, mivel az összes izom közel 35%-a ezekből áll. Ezenkívül a BCAA-k erőteljes antikatabolikus tulajdonságokkal és egyéb hasznos funkciókkal rendelkeznek, ezért sok sporttáplálék-gyártó készít ezek alapján táplálék-kiegészítőket.

A BCAA három esszenciális aminosav: leucin, izoleucin és valin, a testsejtek felépítésének és regenerációjának kiindulási anyaga.

Az aminosavak típusai

Az aminosavkomplexek összetételében, aminosavarányában és hidrolízis fokában különböznek. Az aminosavak szabad formában, általában izolált formában, már említettük, a glutamin, arginin, glicin stb., de előfordulnak komplexek is. A hidrolizátumok olyan lebontott fehérjék, amelyek rövid aminosavláncokat tartalmaznak, amelyek gyorsan felszívódnak. A di- és tripeptid formák lényegében szintén hidrolizátumok, csak az aminosavak láncai rövidebbek, 2 illetve 3 aminosavból állnak, és nagyon gyorsan felszívódnak. A BCAA három aminosav – leucin, izoleucin és valin – komplexe, amelyekre az izmokban van a legnagyobb szükség, és nagyon gyorsan felszívódnak.

Az aminosavak por, tabletta, oldat, kapszula formájában kaphatók, de ezek a formák mindegyike egyenértékű hatékonysággal. Az aminosavak injekciós formái is léteznek, amelyeket intravénásan adnak be. Az aminosavak injekció formájában történő alkalmazása nem javasolt, mivel ennek nincs semmi előnye az orális adagolással szemben, de nagy a szövődmények és mellékhatások kockázata.

Az aminosav felszabadulás egyik leggyakoribb formája a tabletták és kapszulák.

Az aminosavak osztályozása

Az aminokarbonsavak a következő osztályozással rendelkeznek:

1. Helyettesíthető. Ezek az aminosavvegyületek egymástól függetlenül is szintetizálhatók, különösen enzimek, ásványi anyagok és vitaminok bevétele után. A nem esszenciális aminosavak közé tartozik: glutamin, arginin, taurin, aszparagin, glicin, karnitin és mások.
2. Részben cserélhető (vagy feltételesen pótolhatatlan). A szervezetben korlátozott mennyiségben szintetizálódik, ezek közé tartozik a tirozin, alanin, hisztidin és cisztein.
3. Pótolhatatlan. Ezeket a szervezet nem állítja elő, csak táplálék- és sportkiegészítőkből származnak, ezért hiányosságuk gyakran megfigyelhető.

Az ember ilyen típusú savakat (EAA) csak élelmiszerből kap. Hiányuk a szervezetben egészségromláshoz, anyagcserezavarokhoz és csökkent immunitáshoz vezet.

Ugyanakkor az EAA-igényt csak bőséges és kiegyensúlyozott táplálkozással lehet kielégíteni, ami gyakorlatilag lehetetlen.
Ez az oka annak, hogy sok testépítő úgy dönt, hogy az esszenciális aminosavakat rendszeres pótlással szerzi be. A fehérjeszintézis és az izomnövekedés serkentése érdekében az ilyen gyógyszereket edzés előtt és után is ajánlott bevenni.

A valin, metionin, triptofán az esszenciális aminosavakat tartalmazó gyógyszerek részét képezik.

Esszenciális aminosavak listája

Több EAA-t tartalmaz:

1. Valin. Részt vesz a glikogén képződésében és serkenti az energiatermelést az alacsony kalóriatartalmú étrend során.
2. Izoleucin. Lebontja a koleszterint, szükséges a hemoglobin és glikogén képződéséhez, valamint a szénhidrát anyagcseréhez.
3. Leucin. Cukorbetegségben csökkenti a vércukorszintet, energiával tölti fel a szervezetet, részt vesz a szénhidrát anyagcserében és aktiválja a koleszterin lebontását.
4. Lizin. Metioninnal és C-vitaminnal kombinálva metabolizálva karnitint képez, amely javítja a szervezet stressz- és fáradtságállóságát. Emellett serkenti a szellemi aktivitást, támogatja az immunrendszer magas teljesítményét, pozitív hatással van a kalcium felszívódására, valamint a kötő- és csontszövetek helyreállítására.
5. metionin. Erőteljes antioxidáns, aktiválja a vese- és májszövet regenerációs folyamatát, lipotróp hatású, részt vesz a kreatin, cisztein, adrenalin és kolin képződésében.
6. Treonin. Szükséges az elasztin és a kollagén képződéséhez, a szövetek növekedéséhez, az izoleucin bioszintéziséhez és az immunrendszer aktiválásához. Elősegíti az energiacsere folyamatát az izomsejtekben.
7. triptofán. Egyfajta antidepresszáns. B6-vitaminnal és biotinnal kombinálva segít normalizálni az alvást. Részt vesz a szerotonin és a nikotinsav képződésében is, valamint serkenti a növekedési hormon szintjének növekedését a vérben.
8. Fenilalanin (CNS stimuláns). Szükséges a kollagén és a neurotranszmitterek termeléséhez, részt vesz a trijódtironin, tiroxin, dopamin, noradrenalin, adrenalin, melanin, inzulin képződésében. Jótékony hatással van a keringési rendszer működésére, segít csökkenteni az étvágyat és javítja a hangulatot, a figyelmet, a memóriát és a teljesítményt.

Mivel az esszenciális aminok nem szintetizálhatók a szervezetben, ezekre mind szüksége van a szervezetnek. A sportolók számára azonban a legfontosabbak az elágazó láncú aminok, más néven BCAA. Ebbe a csoportba három anyag tartozik: izoleucin, valin, leucin.

Ezeknek az anyagoknak a neve a molekulaszerkezetükhöz kapcsolódik, amely további szénhidrátláncot tartalmaz. Ezek egyedülálló aminok, mert az izomszövetben metabolizálódnak, míg más aminosavvegyületek a májban dolgoznak fel. Most már teljesen világos, hogy miért nevezik a BCAA-kat gyakran izom-aminoknak.
A BCAA csoport aminoi közül a leucin rendelkezik a legnagyobb anabolikus tulajdonságokkal. Ma a BCAA külön kiegészítőként vásárolható meg, és ezek az anyagok számos egyéb kiegészítőben is megtalálhatók, például tömegnövelőkben, edzés előtti komplexekben stb.

BCAA-k

A BCAA-k számos pozitív hatást fejtenek ki, amelyekről most beszélünk.

Ezen aminosavak használata serkenti az új izomszövet képződését, felgyorsítja a felépülést és lelassítja a meglévő izomszövet pusztulási folyamatát, normalizálja a zsíranyagcsere folyamatokat, felgyorsítja a zsírégetést és javítja az anyagcserét.

• Antikatabolikus hatás

A BCAA csoport aminoi hatékonyan védhetik az izmokat a pusztulástól. Az anyagoknak ezt a tulajdonságát a testépítők aktívan használják vágás közben, amikor alacsony szénhidráttartalmú étrendet kell követniük.

Az edzés során a szervezet glikogéntartalékai meglehetősen gyorsan elfogynak, és az izomszövetet alkotó fehérjevegyületek elkezdenek energiaszerzésre fordítani.
Mivel a szárítás során a szénhidrátok mennyisége korlátozott, a szervezet energiatartaléka kicsi. Ez komoly fogyáshoz vezethet. Megjegyezzük azonban, hogy minél kevesebb a test zsírtömege, annál nagyobb az izomszövet elvesztésének valószínűsége. Ha BCAA-kat használ kardió edzés előtt, ez elkerülhető.

• Növeli az edzés hatékonyságát

Sok kezdő sportolót érdekel, hogy a BCAA növelheti-e az edzés hatékonyságát. A kérdés megválaszolásához íme egy tanulmány eredményei. A kísérlet résztvevőit két csoportra osztották. Az első képviselői placebót, a második BCAA-t használtak. A képzési folyamat minden csoportban azonos volt.
Ennek eredményeként a tudósok kijelentették, hogy az aminok fogyasztása során csökkent a kortizol és egy speciális, az izomszövetet elpusztító enzim, a kreatin-kináz szekréciójának sebessége. Ugyanakkor a férfi hormon koncentrációjának növekedését észlelték. Azt is el kell mondani, hogy a nagy zsírtömegű alanyok nagyobb mennyiségben fogyasztottak aminokat, hogy a kiegészítő anabolikus hatása megnyilvánuljon.

• Az anabolikus hormonális anyagok termelésének serkentése

Az anabolikus hormonok csoportjába tartozik a szomatotropin, az inzulin és a tesztoszteron. Mindegyik képes ellenállni a kortizol szervezetre gyakorolt ​​pusztító hatásának. Számos tanulmány kimutatta, hogy a BCAA felgyorsíthatja mindezen anyagok termelődését.
Ez a tény magyarázza a BCAA csoport aminoinak erős antikatabolikus tulajdonságait is. Például a leucin képes fokozni az inzulin munkáját, ami a fehérjevegyületek felgyorsult termeléséhez vezet az izomszövetben. Vannak olyan kutatási eredmények is, amelyek a leucin pozitív hatásait jelzik a zsírszövet redukciós folyamataival kapcsolatban. Azt is megjegyezzük, hogy a BCAA csoportba tartozó aminokat tartalmazó étrend-kiegészítők hatékonysága fokozható a B1-vitamin segítségével.

Glutamin

A glutamin egy feltételesen esszenciális aminosav, amely a fehérje része, és szükséges a hatékony izomnövekedéshez és az immunrendszer támogatásához. A glutamin nagyon elterjedt a természetben, és feltételesen esszenciális aminosav az ember számára. A glutamin meglehetősen nagy mennyiségben kering a vérben, és felhalmozódik az izmokban. A glutamin a legnagyobb mennyiségben előforduló aminosav a szervezetben, és 60%-ban az izmok állnak belőle, ami még egyszer hangsúlyozza fontosságát a testépítésben.

A glutamin szükséges az izomszövet hatékony és produktív növekedéséhez. Ez az aminosav bőségesen megtalálható az izomsejtekben, és kering a vérben.

A glutamin hatásai

• Részt vesz az izomfehérjék szintézisében.
• A glükóz mellett energiaforrás.
• Antikatabolikus hatása van (elnyomja a kortizol szekréciót).
• A növekedési hormon szintjének növekedését okozza (napi 5 g fogyasztása esetén a GH szintje 4-szeresére nő).
• Erősíti az immunrendszert.
• Felgyorsítja az edzés utáni felépülést és megakadályozza a túledzettség kialakulását.

Hogyan kell bevenni a glutamint?

A glutamin ajánlott adagja napi 4-8 g. Optimális ezt az adagot két adagra osztani: közvetlenül edzés után és lefekvés előtt éhgyomorra. Edzés után a glutamin gyorsan feltölti a kimerült medencét, elnyomja a katabolizmust és beindítja az izomnövekedést. A glutamint ajánlott lefekvés előtt bevenni, mert a növekedési hormon éjszaka termelődik, és a glutamin fokozhatja ezt a folyamatot. Pihenőnapokon vegyen be glutamint ebédre és lefekvés előtt éhgyomorra.

A glutamin és a sporttáplálkozás kombinációja

A glutamin jól kombinálható számos sportkiegészítővel, és a hatások kölcsönösen fokozzák. A legoptimálisabb kombináció: glutamin + kreatin, fehérje. Ez a csomag tartalmazhat edzés előtti komplexeket, anabolikus komplexeket (tesztoszteron-fokozó) és egyéb kiegészítőket. Ne keverje össze a glutamint és a fehérjét, mert ez csökkenti az előbbi felszívódási sebességét, de legalább 30 perc különbséggel vegye be őket. A kreatint és a glutamint összekeverhetjük és egyszerre is bevehetjük.

Mellékhatások

A glutamin egy természetben előforduló aminosav, amelyet folyamatosan táplálékkal szállítanak. A glutamin kiegészítő bevitele nem káros az egészségre, és általában nem okoz mellékhatásokat.

Egyéb aminosavak, amelyek gyakoriak a testépítésben

• Arginin - jobb izomtáplálás, tápanyagszállítás, pumpálás.
• Az L-karnitin az egyik legjobb zsírégető, amely teljesen biztonságos az egészségre.
• Béta-alanin – izom antioxidáns és regeneráló
• A citrullin erőteljes energia-visszaállító edzés után, megelőzi a túledzettséget, és javítja az izomtáplálást.

Aminosavak a gyógyszertárból

A modern orvoslás nagy jelentőséget tulajdonít az aminosavakon alapuló gyógyszereknek. A szervezet összes biokémiai rendszere ezekből a vegyületekből áll, és ez szükségessé teszi azok előállítását (a legtöbb aminosav megvásárolható a gyógyszertárban).

Az aminosavak fő célja az enzimek szintézise, ​​amelyek a szervezetben zajló összes kémiai reakció természetes gyorsítói. Minél jobban és hatékonyabban mennek végbe a fehérjeszintézis folyamatai, annál több energiát szabadít fel az ember.

Becslések szerint a sportolók szervezetében az aminosavak hatása a teljes energiájuk körülbelül 10%-át adja. Ha az izmok az edzés során kimerítették energiatartalékaikat, akkor a fizikai teljesítőképesség helyreállításához és a fejlődéshez jelentős mennyiségű aminosav fogyasztása szükséges.
Egyes aminosavak befolyásolhatják a növekedési hormonok termelődését, ami hasznossá teszi azokat az erősítő sportolók számára. Ez a tény a kísérlet során bebizonyosodott: L-arginin és L-ornitin bevétele után az alanyok rövid távú, de meglehetősen jelentős természetes növekedési hormonszint-emelkedést tapasztaltak.
Az öt hétig tartó kísérlet huszonkét résztvevőjének erősítő programot írtak. Az egyik csoport bizonyos mennyiségű L-arginint adott az étrendjéhez, míg a másik csoport placebót (gyenge kémiai és anabolikus aktivitású anyagot) szedett. A tréning befejezése után minden tanuló erejét és izomgyarapodását megmérték. Az eredmények azt mutatták, hogy az aminosavakat szedő sportolók szignifikánsan nagyobb nyereséget értek el.

Fenilalanin

A szervezet számára az egyik legértékesebb aminosav a fenilalanin. Fontos hatással van a szervezetre. Egyik funkciója az endorfinok védelme. Ezek a sejtek szabályozzák a fájdalmat a testben, és a D- és L-fenilalanin jelenléte segít hosszú távon enyhíteni az akut fájdalmat. Ez az aminosav természetesen termelődik a szervezetben, és ezerszer erősebb, mint a morfium. Kis mennyiségű fenilalanin bevétele jó fájdalomcsillapító hatású.

glicin

Ugyanilyen értékes aminosav a gyógyszertárból a glicin – egy optikai izomereket nem tartalmazó aminosav, amely számos fehérje és különféle biológiai vegyület része. Használata javasolt központi idegrendszeri betegségek, hosszan tartó stressz, álmatlanság, fokozott ingerlékenység, erős fizikai megterhelés, ischaemiás stroke esetén. Napi 0,3 g fogyasztása javasolt egy hónapig. Szükség esetén a tanfolyam megismételhető.

A glicin hatása

• A hangulatod javul.
• Az agresszió csökken.
• Az alvás normalizálódik.
• A mentális teljesítmény növekszik.
• Az idegrendszer további védelmet kap az alkohol és más káros anyagok hatásaival szemben.

A glicin bármely gyógyszertárban megtalálható, az átlagos ár 50 rubel. csomagonként. Sokan glicint szednek az agyi aktivitás serkentésére; ez a gyógyszerészeti aminosav nagyon népszerű a sportolók körében.

metionin

A metionin egy esszenciális aminosav, amely a fehérjék része, továbbá:

• csökkenti a vér koleszterinszintjét
• antidepresszánsként használják
• javítja a májműködést

A metionin nagy mennyiségben megtalálható a húsban (marha és csirke), valamint a túróban, tojásban, búzában, rizsben, zabpehelyben, gyöngy árpában, hajdinában és tésztákban is. Nem sok található belőle a banánban, szójában és babban. Naponta háromszor 0,5 g-ot ajánlott bevenni. Ezt a gyógyszerészeti aminosavat általában májbetegségekre vagy fehérjehiányra írják fel. Használata ellenjavallt, ha súlyos érzékenysége van a metioninra. Költség a gyógyszertárakban - 100 rubel. csomagonként.

Glutamin

Az izomzatban található aminosavak 60%-a glutamin, sokféle funkciót lát el a szervezetben, így étrend-kiegészítő formájában nem árt.

A glutamin esszenciális aminosav, amelyet a gyógyszertárban vásárolhat, a fehérjék része, és szükséges a megfelelő izomnövekedéshez és az immunitás fenntartásához. A glutamin ára sokkal magasabb, mint a glicin, de lehet, hogy olcsóbb a gyógyszertárban, mint a sporttáplálék boltban. Naponta kétszer 5 g glutamint javasolt bevenni.
A glutamin hatása

• Energiaforrás.
• Antikatabolikus védelem.
• Segít megerősíteni az immunrendszert.
• Javítja a helyreállítási folyamatok minőségét.
• Serkenti az izomnövekedést.

A sokféle aminosav közül csak 20 vesz részt az intracelluláris fehérjeszintézisben ( proteinogén aminosavak). Ezenkívül körülbelül 40 további nem-proteinogén aminosavat találtak az emberi szervezetben. Minden proteinogén aminosav α- aminosavak és példájuk bemutatható további módokon osztályozások.

Az oldalgyök szerkezete szerint

Kiemel

• alifás(alanin, valin, leucin, izoleucin, prolin, glicin),
• aromás(fenilalanin, tirozin, triptofán),
• kéntartalmú(cisztein, metionin),
• tartalmazó OH csoport(szerin, treonin, ismét tirozin),
• tartalmaz további COOH csoport(aszparaginsav és glutaminsav),
• további NH 2 csoport(lizin, arginin, hisztidin, glutamin is, aszparagin).

Az aminosavak nevét általában 3 betűs jelöléssel rövidítik. A molekuláris biológiai szakemberek minden aminosavhoz egybetűs szimbólumokat is használnak.

A proteinogén aminosavak szerkezete

Az oldalgyök polaritása szerint

Létezik nem poláris aminosavak (aromás, alifás) és poláris(töltésmentes, negatív és pozitív töltésű).

Sav-bázis tulajdonságok szerint

Sav-bázis tulajdonságaik szerint a következőkre oszthatók semleges(többség), savanyú(aszparaginsav és glutaminsav) és alapvető(lizin, arginin, hisztidin) aminosavak.

A pótolhatatlanság által

A szervezet szükségletének megfelelően elkülönítik azokat, amelyek nem szintetizálódnak a szervezetben, és táplálékkal kell ellátni őket - pótolhatatlan aminosavak (leucin, izoleucin, valin, fenilalanin, triptofán, treonin, lizin, metionin). NAK NEK helyettesíthető Ide tartoznak azok az aminosavak, amelyek szénváza metabolikus reakciók során képződik, és valamilyen módon képes aminocsoportot kinyerni a megfelelő aminosav képzése céljából. A két aminosav az feltételesen pótolhatatlan (arginin, hisztidin), azaz. szintézisük nem elegendő mennyiségben megy végbe, különösen a gyermekek számára.

A fehérjék képezik a sejt kémiai aktivitásának anyagi alapját. A fehérjék funkciói a természetben univerzálisak. Név fehérjék, az orosz irodalom legelfogadottabb kifejezése a kifejezésnek felel meg fehérjék(görögből proteios- első). Napjainkig nagy előrelépés történt a fehérjék szerkezete és funkciói közötti kapcsolat megállapításában, a szervezet életének legfontosabb folyamataiban való részvételük mechanizmusában, valamint számos betegség patogenezisének molekuláris alapjainak megértésében.

Molekulatömegüktől függően peptideket és fehérjéket különböztetnek meg. A peptidek molekulatömege kisebb, mint a fehérjéké. A peptidek nagyobb valószínűséggel rendelkeznek szabályozó funkcióval (hormonok, enzimgátlók és aktivátorok, membránokon áthaladó iontranszporterek, antibiotikumok, toxinok stb.).

12.1. α -Aminosavak

12.1.1. Osztályozás

A peptidek és a fehérjék α-aminosav-maradékokból épülnek fel. A természetben előforduló aminosavak összszáma meghaladja a 100-at, de egy részük csak egy bizonyos élőlényközösségben található meg, a 20 legfontosabb α-aminosav folyamatosan megtalálható minden fehérjében (12.1. ábra).

Az α-aminosavak heterofunkcionális vegyületek, amelyek molekulái ugyanazon a szénatomon aminocsoportot és karboxilcsoportot is tartalmaznak.

12.1.A legfontosabb α-aminosavak*

* A rövidítéseket csak a peptid- és fehérjemolekulák aminosav-maradékainak írásakor használjuk. ** Esszenciális aminosavak.

Az α-aminosavak nevei megszerkeszthetők szubsztitív nómenklatúra segítségével, de gyakrabban használják triviális elnevezéseiket.

Az α-aminosavak triviális nevei általában az izolációs forrásokhoz kapcsolódnak. A szerin a selyemfibroin része (a lat. serieus- selymes); A tirozint először sajtból izolálták (a görög. tyros- sajt); glutamin - gabonagluténből (németből. Glutén- ragasztó); aszparaginsav - spárgacsírából (lat. spárga- spárga).

Számos α-aminosav szintetizálódik a szervezetben. A fehérjeszintézishez szükséges aminosavak egy része nem termelődik a szervezetben, és kívülről kell származnia. Ezeket az aminosavakat ún pótolhatatlan(lásd a 12.1. ábrát).

Az esszenciális α-aminosavak közé tartoznak:

valin izoleucin metionin triptofán

leucin lizin treonin fenilalanin

Az α-aminosavakat többféleképpen osztályozzák, attól függően, hogy milyen jellemzők alapján csoportosíthatók.

Az egyik osztályozási jellemző az R gyök kémiai természete. E tulajdonság alapján az aminosavakat alifás, aromás és heterociklusos csoportokra osztják (lásd a 12.1. ábrát).

Alifásα -aminosavak. Ez a legnagyobb csoport. Ezen belül az aminosavakat további osztályozási jellemzők segítségével osztják fel.

A molekulában lévő karboxilcsoportok és aminocsoportok számától függően a következőket különböztetjük meg:

Semleges aminosavak - egy-egy NH csoport 2 és COOH;

Bázikus aminosavak - két NH csoport 2 és egy csoport

COOH;

Savas aminosavak - egy NH 2 csoport és két COOH csoport.

Megjegyezhető, hogy az alifás semleges aminosavak csoportjában a szénatomok száma a láncban nem haladja meg a hatot. Ugyanakkor a láncban nincsenek négy szénatomos aminosavak, az öt és hat szénatomos aminosavak pedig csak elágazó szerkezetűek (valin, leucin, izoleucin).

Egy alifás gyök tartalmazhat „további” funkciós csoportokat:

Hidroxil - szerin, treonin;

karbonsav - aszparaginsav és glutaminsav;

tiol - cisztein;

Amid - aszparagin, glutamin.

Aromásα -aminosavak. Ebbe a csoportba tartozik a fenilalanin és a tirozin, amelyek úgy vannak megszerkesztve, hogy a benzolgyűrűket a -CH metiléncsoport választja el a közös α-aminosav fragmentumtól. 2-.

Heterociklikus α -aminosavak. Az ebbe a csoportba tartozó hisztidin és triptofán heterociklusokat tartalmaz - imidazolt és indolt. Ezeknek a heterociklusoknak a szerkezetét és tulajdonságait az alábbiakban tárgyaljuk (lásd 13.3.1; 13.3.2). A heterociklusos aminosavak előállításának általános elve megegyezik az aromás aminosavak előállításával.

A heterociklusos és aromás α-aminosavak az alanin β-szubsztituált származékainak tekinthetők.

Az aminosav a gerociklikushoz is tartozik prolin, amelyben a szekunder aminocsoport szerepel a pirrolidinben

Az α-aminosavak kémiájában nagy figyelmet fordítanak az R „oldalsó” gyökök szerkezetére és tulajdonságaira, amelyek fontos szerepet játszanak a fehérjék szerkezetének kialakításában és biológiai funkcióik ellátásában. Nagy jelentőséggel bírnak olyan jellemzők, mint az „oldalsó” gyökök polaritása, a funkciós csoportok jelenléte a gyökökben és ezen funkciós csoportok ionizációs képessége.

Az oldalgyöktől függően aminosavak a nem poláris(hidrofób) gyökök és aminosavak c poláris(hidrofil) gyökök.

Az első csoportba tartoznak az alifás oldalgyököket tartalmazó aminosavak - alanin, valin, leucin, izoleucin, metionin - és aromás oldalgyökök - fenilalanin, triptofán.

A második csoportba azok az aminosavak tartoznak, amelyek gyököiben poláris funkciós csoportok találhatók, amelyek képesek ionizálni (ionogén), vagy nem képesek ionos állapotba (nemionos) átalakulni testkörülmények között. Például a tirozinban a hidroxilcsoport ionos (fenolos természetű), a szerinben nemionos (alkoholos jellegű).

Az ionos csoportokat tartalmazó poláris aminosavak bizonyos körülmények között ionos (anionos vagy kationos) állapotúak lehetnek.

12.1.2. Sztereoizoméria

Az α-aminosavak felépítésének fő típusa, azaz ugyanazon szénatom kötése két különböző funkciós csoporttal, egy gyökkel és egy hidrogénatommal, önmagában előre meghatározza az α-szénatom kiralitását. A kivétel a legegyszerűbb aminosav, a glicin H 2 NCH 2 COOH, amelynek nincs kiralitási központja.

Az α-aminosavak konfigurációját a konfigurációs standard - gliceraldehid - határozza meg. Az aminocsoport elhelyezkedése a standard Fischer-projekciós képletben a bal oldalon (hasonlóan az l-gliceraldehidben lévő OH-csoporthoz) az l-konfigurációnak, a jobb oldalon pedig a királis szénatom d-konfigurációjának felel meg. Által R, Az S-rendszerben az l-sorozat összes α-aminosavában az α-szénatom S-konfigurációjú, a d-sorozatban pedig R-konfigurációjú (a kivétel a cisztein, lásd 7.1.2). .

A legtöbb α-aminosav molekulánként egy aszimmetrikus szénatomot tartalmaz, és két optikailag aktív enantiomerként és egy optikailag inaktív racemátként létezik. Szinte az összes természetes α-aminosav az l-sorozathoz tartozik.

Az izoleucin, treonin és 4-hidroxiprolin aminosavak két kiralitási centrumot tartalmaznak a molekulában.

Az ilyen aminosavak négy sztereoizomerként létezhetnek, amelyek két enantiomerpárt képviselnek, amelyek mindegyike racemátot képez. Állati fehérjék felépítéséhez csak az egyik enantiomer kerül felhasználásra.

Az izoleucin sztereoizomériája hasonló a treonin korábban tárgyalt sztereoizomériájához (lásd 7.1.3). A négy sztereoizomer közül a fehérjék l-izoleucint tartalmaznak, amelynek mindkét aszimmetrikus C-α és C-β szénatomja S konfigurációjú. Egy másik enantiomerpár neve, amely a leucin tekintetében diasztereomer, az előtagot használja Helló-.

A racemátok hasítása. Az l-sorozat α-aminosavainak forrása a fehérjék, amelyeket ebből a célból hidrolitikus hasításnak vetünk alá. Az egyedi enantiomerek nagy igénye miatt (fehérjék, gyógyászati ​​anyagok stb. szintéziséhez) kémiai módszerek a szintetikus racém aminosavak lebontására. Előnyben részesített enzimatikus emésztési módszer enzimekkel. Jelenleg királis szorbenseken végzett kromatográfiát alkalmaznak a racém keverékek elválasztására.

12.1.3. Sav-bázis tulajdonságok

Az aminosavak amfoterségét a savas (COOH) és a bázikus (NH) határozza meg 2) funkcionális csoportok molekuláiban. Az aminosavak sókat képeznek lúgokkal és savakkal egyaránt.

Kristályos állapotban az α-aminosavak dipoláris ionok formájában léteznek H3N+ - CHR-COO- (általánosan használt jelölés

Az aminosav szerkezete nem ionizált formában csak a kényelem kedvéért).

Vizes oldatban az aminosavak dipoláris ionok, kationos és anionos formák egyensúlyi keveréke formájában léteznek.

Az egyensúlyi helyzet a közeg pH-jától függ. Valamennyi aminosav esetében a kationos formák dominálnak erősen savas (pH 1-2), az anionos formák pedig erősen lúgos (pH > 11) környezetben.

Az ionos szerkezet az aminosavak számos specifikus tulajdonságát meghatározza: magas olvadáspont (200°C felett), vízben való oldhatóság és nem poláris szerves oldószerekben való oldhatatlanság. A legtöbb aminosav vízben való jól oldódása fontos tényező biológiai működésük biztosításában, ehhez kapcsolódik az aminosavak felszívódása, a szervezetben való szállítása stb.

A teljesen protonált aminosav (kationos forma) Brønsted elmélete szempontjából kétbázisú sav,

Egy proton adományozásával egy ilyen kétbázisú sav gyenge egybázisú savvá - egy NH savcsoporttal rendelkező dipoláris ionná - alakul. 3 + . A dipoláris ion deprotonációja az aminosav anionos formájának, a karboxilát ionnak a képződéséhez vezet, amely egy Brønsted-bázis. Az értékek jellemzik

Az aminosavak karboxilcsoportjának bázikus savas tulajdonságai általában 1-3; értékeket pK a2 az ammóniumcsoport savasságát jellemzi - 9-től 10-ig (12.1. táblázat).

12.1. táblázat.A legfontosabb α-aminosavak sav-bázis tulajdonságai

Az egyensúlyi helyzet, azaz az aminosavak különböző formáinak aránya vizes oldatban bizonyos pH-értékeken jelentősen függ a gyök szerkezetétől, elsősorban a benne lévő ionos csoportok jelenlététől, amelyek további szerepet játszanak. savas és bázikus centrumok.

Azt a pH-értéket, amelynél a dipoláris ionok koncentrációja maximális, és egy aminosav kationos és anionos formáinak minimális koncentrációja egyenlő, ún.izoelektromos pont (p/).

Semlegesα -aminosavak. Ezek az aminosavak számítanakpIvalamivel alacsonyabb, mint 7 (5,5-6,3), mivel az NH 2 csoport -/- hatásának hatására nagyobb a karboxilcsoport ionizációs képessége. Például az alanin izoelektromos pontja 6,0 pH-n van.

Savanyúα -aminosavak. Ezek az aminosavak a gyökben további karboxilcsoportot tartalmaznak, és erősen savas környezetben teljesen protonált formában vannak. A savas aminosavak hárombázisúak (Brøndsted szerint), három jelentésselpK a,mint az aszparaginsav példáján is látható (p/ 3,0).

A savas aminosavak (aszparaginsav és glutaminsav) esetében az izoelektromos pont pH-ja sokkal alacsonyabb, mint 7 (lásd a 12.1. táblázatot). A szervezetben fiziológiás pH-értékeken (például a vér pH-ja 7,3-7,5) ezek a savak anionos formában vannak, mivel mindkét karboxilcsoport ionizált.

Alapvetőα -aminosavak. A bázikus aminosavak esetében az izoelektromos pontok a 7 feletti pH-tartományban helyezkednek el. Erősen savas környezetben ezek a vegyületek is hárombázisú savak, amelyek ionizációs szakaszait a lizin példájával szemléltetjük (p/ 9,8) .

A szervezetben a bázikus aminosavak kationok formájában találhatók meg, vagyis mindkét aminocsoport protonált.

Általában nincs α-aminosav in vivonincs az izoelektromos pontján, és nem esik a legalacsonyabb vízoldhatóságnak megfelelő állapotba. A szervezetben minden aminosav ionos formában van.

12.1.4. Analitikailag fontos reakciók α -aminosavak

Az α-aminosavak, mint heterofunkcionális vegyületek, mind a karboxil-, mind az aminocsoportokra jellemző reakciókba lépnek. Az aminosavak bizonyos kémiai tulajdonságai a gyökben lévő funkciós csoportoknak köszönhetők. Ez a rész olyan reakciókat tárgyal, amelyek gyakorlati jelentőséggel bírnak az aminosavak azonosítása és elemzése szempontjából.

Észterezés.Amikor az aminosavak alkoholokkal reagálnak savas katalizátor (például hidrogén-klorid gáz) jelenlétében, az észterek hidrokloridok formájában jó kitermeléssel képződnek. A szabad észterek izolálásához a reakcióelegyet ammóniagázzal kezeljük.

Az aminosav-észterek nem dipoláris szerkezetűek, ezért az alapsavakkal ellentétben szerves oldószerekben oldódnak és illékonyak. Így a glicin magas olvadáspontú (292°C) kristályos anyag, metil-észtere pedig 130°C forráspontú folyadék. Az aminosav-észterek analízise gáz-folyadék kromatográfiával is elvégezhető.

Reakció formaldehiddel. Gyakorlati jelentőségű a formaldehiddel való reakció, amely az aminosavak módszerrel történő mennyiségi meghatározásának alapja. formol titrálás(Sørensen-módszer).

Az aminosavak amfoter jellege nem teszi lehetővé a lúggal történő közvetlen titrálást analitikai célokra. Az aminosavak formaldehiddel való kölcsönhatása során viszonylag stabil aminoalkoholok keletkeznek (lásd 5.3) - N-hidroxi-metil-származékok, amelyek szabad karboxilcsoportját ezután lúggal titrálják.

Kvalitatív reakciók. Az aminosavak és fehérjék kémiájának sajátossága, hogy számos minőségi (szín) reakciót alkalmaznak, amelyek korábban a kémiai elemzés alapját képezték. Napjainkban, amikor a kutatás fizikai-kémiai módszerekkel folyik, továbbra is számos kvalitatív reakciót alkalmaznak az α-aminosavak kimutatására, például a kromatográfiás elemzésben.

Kelát. A nehézfémek kationjaival az α-aminosavak, mint bifunkciós vegyületek komplexen belüli sókat képeznek, például frissen készített réz(11)-hidroxiddal enyhe körülmények között jól kristályosodó kelátokat kapunk.

kék réz(11) sók (az α-aminosavak kimutatásának egyik nem specifikus módszere).

Ninhidrin reakció. Az α-aminosavak általános kvalitatív reakciója a ninhidrinnel való reakció. A reakciótermék kék-ibolya színű, amelyet aminosavak kromatogramon (papíron, vékony rétegben) történő vizuális kimutatására, valamint aminosav-analizátorokon történő spektrofotometriás meghatározásra (a termék a fényt abszorbeál 550-570 nm).

Dezaminálás. Laboratóriumi körülmények között ezt a reakciót salétromsav α-aminosavak hatására hajtják végre (lásd 4.3). Ilyenkor a megfelelő α-hidroxisav keletkezik és nitrogéngáz szabadul fel, melynek térfogata alapján határozzuk meg a reagált aminosav mennyiségét (Van-Slyke módszer).

Xantoprotein reakció. Ezt a reakciót aromás és heterociklusos aminosavak - fenilalanin, tirozin, hisztidin, triptofán - kimutatására használják. Például, amikor koncentrált salétromsav hat a tirozinra, nitro-származék képződik, amely sárga színű. Lúgos környezetben a szín narancssárgává válik a fenolos hidroxilcsoport ionizációja és az anion konjugációhoz való hozzájárulásának növekedése miatt.

Számos privát reakció is létezik, amelyek lehetővé teszik az egyes aminosavak kimutatását.

triptofán p-(dimetil-amino)-benzaldehiddel kénsavas reakcióban mutatható ki vörös-lila szín megjelenésével (Ehrlich-reakció). Ezt a reakciót a fehérjebomlástermékekben lévő triptofán mennyiségi elemzésére használják.

cisztein A benne lévő merkaptocsoport reaktivitása alapján számos kvalitatív reakcióval detektálható. Például, amikor egy ólom-acetátot (CH3COO)2Pb-t tartalmazó fehérjeoldatot lúgos közegben melegítünk, fekete ólom-szulfid PbS csapadék képződik, ami cisztein jelenlétét jelzi a fehérjékben.

12.1.5. Biológiailag fontos kémiai reakciók

A szervezetben különféle enzimek hatására az aminosavak számos fontos kémiai átalakulása megy végbe. Az ilyen átalakulások közé tartozik a transzaminálás, dekarboxilezés, elimináció, aldolhasítás, oxidatív dezamináció és a tiolcsoportok oxidációja.

Transzamináció az α-aminosavak α-oxosavakból történő bioszintézisének fő útja. Az aminocsoport donora a sejtekben elegendő mennyiségben vagy feleslegben jelen lévő aminosav, akceptorja pedig egy α-oxosav. Ebben az esetben az aminosav oxosavvá, az oxosav pedig a megfelelő gyökszerkezetű aminosavvá alakul. Ennek eredményeként a transzamináció az amino- és oxocsoportok cseréjének reverzibilis folyamata. Ilyen reakcióra példa az l-glutaminsav 2-oxo-glutársavból történő előállítása. A donor aminosav lehet például l-aszparaginsav.

Az α-aminosavak elektronszívó aminocsoportot (pontosabban protonált aminocsoportot, NH) tartalmaznak a karboxilcsoport α-helyzetében 3 +), és ezért képes a dekarboxilezésre.

FelszámolásAzokra az aminosavakra jellemző, amelyekben a karboxilcsoport β-helyzetében lévő oldalsó gyök elektronvonó funkciós csoportot tartalmaz, például hidroxil- vagy tiolcsoportot. Eltávolításuk közbenső reakcióképes α-enaminosavakat eredményez, amelyek könnyen átalakulnak tautomer iminosavakká (analógia a keto-enol tautomerizmussal). A C=N kötésnél bekövetkező hidratáció és az ammónia molekula ezt követő eliminációja eredményeként az α-iminosavak α-oxosavakká alakulnak.

Ezt a fajta transzformációt ún elimináció-hidratálás. Ilyen például a piroszőlősav szerinből történő előállítása.

Aldol dekoltázs α-aminosavak esetében fordul elő, amelyek β-helyzetben hidroxilcsoportot tartalmaznak. Például a szerin lebomlik, glicin és formaldehid keletkezik (utóbbi nem szabad formában szabadul fel, hanem azonnal kötődik a koenzimhez).

Oxidatív dezamináció enzimek és a NAD+ vagy NADP+ koenzim részvételével végezhető (lásd 14.3). Az α-aminosavak nem csak transzaminációval, hanem oxidatív dezaminációval is α-oxosavakká alakulhatnak. Például az α-oxoglutársav l-glutaminsavból képződik. A reakció első szakaszában a glutaminsavat dehidrogénezik (oxidálják) α-iminoglutársavvá.

savak. A második szakaszban hidrolízis megy végbe, ami α-oxoglutársavat és ammóniát eredményez. A hidrolízis szakasz enzim részvétele nélkül megy végbe.

Az α-oxosavak reduktív aminálásának reakciója ellentétes irányban megy végbe. A sejtekben mindig megtalálható α-oxoglutársav (mint a szénhidrát-anyagcsere terméke) ily módon L-glutaminsavvá alakul.

A tiolcsoportok oxidációja a cisztein és cisztinmaradékok interkonverziójának hátterében áll, számos redox folyamatot biztosítva a sejtben. A cisztein, mint minden tiol (lásd 4.1.2), könnyen oxidálódik, és diszulfiddá, cisztinné alakul. A cisztinben lévő diszulfidkötés könnyen redukálódik ciszteinné.

A tiolcsoport könnyű oxidációs képessége miatt a cisztein védő funkciót lát el, amikor a szervezet nagy oxidációs kapacitású anyagoknak van kitéve. Ezenkívül ez volt az első olyan gyógyszer, amely sugárzásellenes hatást mutatott. A ciszteint a gyógyszerészeti gyakorlatban a gyógyszerek stabilizátoraként használják.

A cisztein cisztinné alakulása diszulfid kötések kialakulását eredményezi, például redukált glutationt

(lásd 12.2.3).

12.2. A peptidek és fehérjék elsődleges szerkezete

Hagyományosan úgy gondolják, hogy a peptidek legfeljebb 100 aminosavat tartalmaznak egy molekulában (ami legfeljebb 10 ezer molekulatömegnek felel meg), a fehérjék pedig több mint 100 aminosavat tartalmaznak (molekulatömege 10 ezertől több millióig). .

A peptidek csoportjában viszont szokás megkülönböztetni oligopeptidek(kis molekulatömegű peptidek), amelyek a láncban legfeljebb 10 aminosavat tartalmaznak, és polipeptidek, amelynek lánca legfeljebb 100 aminosavból áll. Azok a makromolekulák, amelyekben az aminosavak száma megközelíti vagy valamivel meghaladja a 100-at, nem tesznek különbséget polipeptidek és fehérjék között; ezeket a kifejezéseket gyakran szinonimákként használják.

Egy peptid és fehérje molekula formálisan az α-aminosavak polikondenzációjának termékeként ábrázolható, amely a monomer egységek közötti peptid (amid) kötés kialakulásával jön létre (12.2. ábra).

A poliamid lánc felépítése a peptidek és fehérjék teljes változatánál azonos. Ez a lánc el nem ágazó szerkezetű, és váltakozó peptid (amid) csoportokból -CO-NH- és -CH(R)- fragmentumokból áll.

A lánc egyik vége szabad NH-csoportot tartalmazó aminosavat tartalmaz 2, N-terminálisnak, a másikat C-terminálisnak nevezik,

12.2. séma.A peptidlánc felépítésének elve

amely szabad COOH csoporttal rendelkező aminosavat tartalmaz. A peptid- és fehérjeláncok az N-terminálisról íródnak.

12.2.1. A peptidcsoport felépítése

A -CO-NH- peptid (amid) csoportban a szénatom sp2 hibridizációs állapotban van. A nitrogénatom magányos elektronpárja konjugációba lép a C=O kettős kötés π-elektronjaival. Elektronszerkezeti szempontból a peptidcsoport egy háromközpontú p,π-konjugált rendszer (lásd 2.3.1), amelyben az elektronsűrűség az elektronegatívabb oxigénatom felé tolódik el. A konjugált rendszert alkotó C, O és N atomok ugyanabban a síkban helyezkednek el. Az amidcsoportban az elektronsűrűség-eloszlást az (I) és (II) határszerkezetekkel, illetve az NH, illetve C=O csoportok +M-, illetve -M-hatásából adódó elektronsűrűség-eltolódással ábrázolhatjuk. (III).

A konjugáció eredményeként a kötéshosszak bizonyos mértékig igazodnak. A C=O kettős kötés a szokásos 0,121 nm-es hosszhoz képest 0,124 nm-re bővül, a C-N kötés pedig rövidebbé válik - 0,132 nm a szokásos esetben 0,147 nm-hez képest (12.1. ábra). A peptidcsoportban a planáris konjugált rendszer nehézséget okoz a C-N kötés körüli forgásban (a rotációs gát 63-84 kJ/mol). Így az elektronikus szerkezet meglehetősen merev lakás a peptidcsoport szerkezete.

ábrából látható. A 12.1. ábrán látható, hogy az aminosavak α-szénatomjai a peptidcsoport síkjában, a C-N kötés ellentétes oldalán helyezkednek el, azaz előnyösebb transz pozícióban: az aminosavmaradékok R oldalgyökei ebben az esetben a térben egymástól legtávolabbiak.

A polipeptidlánc meglepően egységes szerkezetű, és egymás szögben elhelyezkedő sorozataként ábrázolható.

Rizs. 12.1.A -CO-NH- peptidcsoport és az aminosavmaradékok α-szénatomjainak síkbeli elrendezése

peptidcsoportok egymáshoz síkjai, amelyek α-szénatomokon keresztül kapcsolódnak egymáshoz Cα-N és Cα-Csp kötésekkel 2 (12.2. ábra). Az egyes kötések körüli forgás nagyon korlátozott az aminosavak oldalgyökeinek térbeli elhelyezésének nehézségei miatt. Így a peptidcsoport elektron- és térbeli szerkezete nagymértékben meghatározza a polipeptidlánc egészének szerkezetét.

Rizs. 12.2.A peptidcsoportok síkjainak egymáshoz viszonyított helyzete a polipeptidláncban

12.2.2. Összetétel és aminosav sorrend

Egy egyenletes felépítésű poliamid lánc esetén a peptidek és fehérjék specificitását két legfontosabb jellemző határozza meg - az aminosav-összetétel és az aminosav-szekvencia.

A peptidek és fehérjék aminosav-összetétele az α-aminosavak természete és mennyiségi aránya.

Az aminosav-összetétel meghatározása peptid- és fehérjehidrolizátumok elemzésével, elsősorban kromatográfiás módszerekkel történik. Jelenleg az ilyen elemzéseket aminosav-analizátorokkal végzik.

Az amidkötések savas és lúgos környezetben egyaránt képesek hidrolízisre (lásd 8.3.3). A peptidek és a fehérjék hidrolizálva vagy rövidebb láncokká alakulnak - ez az ún részleges hidrolízis, vagy aminosavak keverékei (ionos formában) - teljes hidrolízis. A hidrolízist általában savas környezetben végzik, mivel sok aminosav instabil lúgos hidrolízis körülményei között. Megjegyzendő, hogy az aszparagin és a glutamin amidcsoportjai szintén hidrolízisnek vannak kitéve.

A peptidek és fehérjék elsődleges szerkezete az aminosavszekvencia, azaz az α-aminosavak váltakozási sorrendje.

Az elsődleges szerkezetet úgy határozzák meg, hogy egymást követően eltávolítják az aminosavakat a lánc mindkét végéről, és azonosítják azokat.

12.2.3. A peptidek szerkezete és nómenklatúrája

A peptidneveket az aminosavak szekvenciális felsorolásával állítják elő, az N-terminálistól kezdve, egy utótag hozzáadásával-il, kivéve az utolsó C-terminális aminosavat, amelynek teljes neve megmarad. Más szóval a nevek

Azok az aminosavak, amelyek „COOH-csoportjuk” miatt beléptek peptidkötés kialakításába, a peptid nevében végződnek -il: alanil, valil stb. (az aszparaginsav- és glutaminsavmaradékokra az „aszpartil” és „glutamil” elnevezést használják). Az aminosavak nevei és szimbólumai jelzik a hovatartozásukat l -sor, hacsak másképp nem jelezzük ( d vagy dl).

Néha a rövidített jelölésekben a H (aminocsoport részeként) és OH (karboxilcsoport részeként) szimbólumok a terminális aminosavak funkciós csoportjainak helyettesítetlenségét jelzik. Ez a módszer alkalmas peptidek funkcionális származékainak ábrázolására; például a fenti peptid amidja a C-terminális aminosavnál H-Asn-Gly-Phe-NH2.

A peptidek minden szervezetben megtalálhatók. A fehérjéktől eltérően heterogénebb aminosav-összetételűek, különösen gyakran tartalmaznak aminosavakat d -sor. Szerkezetileg is változatosabbak: ciklikus fragmentumokat, elágazó láncokat stb.

A tripeptidek egyik leggyakoribb képviselője az glutation- minden állat, növény és baktérium szervezetében megtalálható.

A glutation összetételében található cisztein lehetővé teszi, hogy a glutation redukált és oxidált formában is létezzen.

A glutation számos redox folyamatban vesz részt. Fehérjevédőként funkcionál, azaz olyan anyag, amely megvédi a szabad SH-tiol-csoportokat tartalmazó fehérjéket az oxidációtól -S-S- diszulfid kötések képződésével. Ez azokra a fehérjékre vonatkozik, amelyeknél az ilyen eljárás nem kívánatos. Ezekben az esetekben a glutation felveszi oxidálószer hatását, és így „védi” a fehérjét. A glutation oxidációja során két tripeptid fragmentum intermolekuláris térhálósodása következik be egy diszulfid kötés következtében. A folyamat visszafordítható.

12.3. Polipeptidek és fehérjék másodlagos szerkezete

A nagy molekulatömegű polipeptideket és fehérjéket az elsődleges szerkezettel együtt magasabb szintű szerveződés is jellemzi, amelyek ún. másodlagos, harmadlagosÉs negyedidőszak szerkezetek.

A másodlagos szerkezetet a fő polipeptidlánc térbeli orientációja, a harmadlagos szerkezetét a teljes fehérjemolekula háromdimenziós architektúrája írja le. Mind a másodlagos, mind a harmadlagos szerkezet összefügg a makromolekuláris láncok térbeli rendezett elrendezésével. A fehérjék harmadlagos és kvaterner szerkezetét egy biokémia tantárgy tárgyalja.

Számítással kimutatták, hogy a polipeptidláncok egyik legkedvezőbb konformációja a térben való elrendeződés jobbkezes hélix formájában, ún. α-hélix(12.3. ábra, a).

Egy α-helikális polipeptidlánc térbeli elrendezése elképzelhető úgy, hogy elképzeljük, hogy egy bizonyos

Rizs. 12.3.A polipeptidlánc α-helikális konformációja

henger (lásd 12.3. ábra, b). Átlagosan 3,6 aminosav található a hélix fordulatánként, a hélix osztásköze 0,54 nm, átmérője 0,5 nm. Két szomszédos peptidcsoport síkjai 108°-os szöget zárnak be, az aminosavak oldalgyökei pedig a hélix külső oldalán helyezkednek el, vagyis mintha a henger felületéről irányulnának.

Az ilyen lánckonformáció biztosításában a fő szerepet a hidrogénkötések játsszák, amelyek az α-hélixben mindegyik első karbonil-oxigénatomja és minden ötödik aminosav NH-csoportjának hidrogénatomja között jönnek létre.

A hidrogénkötések az α-hélix tengelyével közel párhuzamosan irányulnak. Csavarva tartják a láncot.

A fehérjeláncok jellemzően nem teljesen spirálisak, hanem csak részben. Az olyan fehérjék, mint a mioglobin és a hemoglobin meglehetősen hosszú α-helikális régiókat tartalmaznak, például a mioglobinláncot

75%-a spiralizált. Sok más fehérjében a helikális régiók aránya a láncban kicsi lehet.

A polipeptidek és fehérjék másodlagos szerkezetének egy másik típusa az β-szerkezet, más néven összehajtott lap, vagy hajtogatott réteg. A megnyúlt polipeptid láncok hajtogatott lapokba rendeződnek, amelyeket sok hidrogénkötés köt össze e láncok peptidcsoportjai között (12.4. ábra). Sok fehérje α-hélikális és β-lemez szerkezeteket egyaránt tartalmaz.

Rizs. 12.4.A polipeptid lánc másodlagos szerkezete hajtogatott lap formájában (β-struktúra)

Az aminosavak heterofunkcionális vegyületek, amelyek szükségszerűen tartalmaznak két funkciós csoportot: egy aminocsoportot - NH 2 és egy karboxilcsoportot - COOH, amely szénhidrogéncsoporthoz kapcsolódik. A legegyszerűbb aminosavak általános képlete a következőképpen írható fel:

Mivel az aminosavak két különböző funkciós csoportot tartalmaznak, amelyek befolyásolják egymást, a jellegzetes reakciók eltérnek a karbonsavak és aminok reakcióitól.

Az aminosavak tulajdonságai

Az aminocsoport - NH 2 meghatározza az aminosavak alapvető tulajdonságait, mivel a nitrogénatomon egy szabad elektronpár jelenléte miatt donor-akceptor mechanizmuson keresztül képes magához hidrogénkationt kapcsolni.

A -COOH csoport (karboxilcsoport) határozza meg ezeknek a vegyületeknek a savas tulajdonságait. Ezért az aminosavak amfoter szerves vegyületek. Lúgokkal, mint savakkal reagálnak:

Erős savakkal - például bázisokkal - aminokkal:

Ezenkívül az aminosav aminocsoportja kölcsönhatásba lép a karboxilcsoportjával, és belső sót képez:

Az aminosavmolekulák ionizációja a környezet savas vagy lúgos természetétől függ:

Mivel a vizes oldatokban az aminosavak tipikus amfoter vegyületekként viselkednek, az élő szervezetekben pufferként töltik be a hidrogénionok bizonyos koncentrációját fenntartó szerepüket.

Az aminosavak színtelen kristályos anyagok, amelyek 200 °C feletti hőmérsékleten megolvadnak és lebomlanak. Vízben oldódnak és éterben nem oldódnak. Az R-gyöktől függően lehetnek édesek, keserűek vagy íztelenek.

Az aminosavakat természetes (élő szervezetekben található) és szintetikus aminosavra osztják. A természetes aminosavak közül (kb. 150) megkülönböztetik a proteinogén aminosavakat (kb. 20), amelyek a fehérjék részét képezik. L-alakúak. Ezeknek az aminosavaknak körülbelül a fele pótolhatatlan, mert az emberi szervezetben nem szintetizálódnak. Esszenciális savak a valin, leucin, izoleucin, fenilalanin, lizin, treonin, cisztein, metionin, hisztidin, triptofán. Ezek az anyagok táplálékkal kerülnek az emberi szervezetbe. Ha mennyiségük a táplálékban nem elegendő, az emberi szervezet normális fejlődése és működése megzavarodik. Bizonyos betegségekben a szervezet nem képes más aminosavakat szintetizálni. Így fenilketonuriában a tirozin nem szintetizálódik. Az aminosavak legfontosabb tulajdonsága, hogy képesek molekuláris kondenzációba lépni víz felszabadulásával és az -NH-CO- amidcsoport képződésével, például:

A reakció eredményeként kapott nagy molekulatömegű vegyületek nagyszámú amid fragmentumot tartalmaznak, ezért ún. poliamidok.

Ezek a fent említett szintetikus nejlonszálak mellett például az aminoenantsav polikondenzációja során keletkező enant. A molekulák végén amino- és karboxilcsoportokat tartalmazó aminosavak alkalmasak szintetikus rostok előállítására.

Az alfa-aminosav-poliamidokat ún peptidek. Az aminosavak számától függően megkülönböztetjük őket dipeptidek, tripeptidek, polipeptidek. Az ilyen vegyületekben az -NH-CO- csoportokat peptidcsoportoknak nevezik.