Back to chapter

21.6:

Аминокислоты

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Amino acids

Languages

Share

Аминокислоты это органические соединения, состоящие преимущественно из углерода, водорода, кислорода и азота. Хотя существуют сотни аминокислот, есть двадцать, которые функционируют как строительные блоки белков. Эти двадцать аминокислот часто называют трех-или однобуквенными аббревиатурами.Все аминокислоты имеют центральный альфа-углерод, функционирующий как хиральный центр для большинства аминокислот. Он присоединен к аминогруппе, карбоксильной группе, атому водорода и переменной R-группе. Хиральная молекула имеет четыре отдельные группы, расположенные вокруг определенного атома, известного как хиральный центр.Поскольку в качестве группы R глицин имеет атом водорода, он не имеет четырех отдельных групп и, следовательно, не имеет хирального центра. Эти четыре группы могут образовывать две различные конфигурации, которые являются стереоизомерами, называемыми L-и D-изомерами. Эти изомеры представляют собой зеркальные изображения, которые не накладываются друг на друга.Аминокислоты, используемые в синтезе белка, всегда являются L-изомерами. Аминогруппа аминокислоты может действовать как основание и принимать протон, приводя к положительному заряду, тогда как карбоксильная группа может действовать как кислота и отдавать протон, приводя к отрицательному заряду. При физиологическом pH аминокислоты обычно существуют как двухзарядные и называются цвиттерионами, молекулами с равным числом положительных и отрицательных зарядов.Каждая аминокислота имеет уникальную группу R, которая отвечает за их различные характеристики, включая их размер, растворимость и заряд. Аминокислоты широко классифицируются на две категории в зависимости от их R-групп:неполярные и полярные. Неполярные аминокислоты можно разделить на алифатические и ароматические.Полярные аминокислоты можно разделить на кислые, основные и незаряженные при нейтральном pH. Алифатические группы это углеводороды с одинарными связями, существующие в виде прямых, разветвленных или циклических цепей. Аминокислоты с алифатическими группами R представляют собой глицин, простейшую аминокислоту;аланин, валин, лейцин и изолейцин, которые чрезвычайно гидрофобны и связываются друг с другом с образованием стабильных ядерных структур в белках;метионин, серосодержащая аминокислота;и пролин, который имеет алифатическое кольцо.Ароматические группы это углеводороды, существующие в виде ненасыщенных колец с чередующимися одинарными и двойными связями. Ароматические аминокислоты это фенилаланин, тирозин и триптофан, все из которых имеют большие размеры и способны участвовать в гидрофобных взаимодействиях. Кислые аминокислоты это аспартат и глутамат.У них есть карбоксильные группы, которые отдают протон, чтобы стать отрицательно заряженной. Основные аминокислоты это лизин, аргинин и гистидин. На их боковых цепях есть аминогруппы, которые принимают протон, чтобы стать положительно заряженной.Полярные незаряженные аминокислоты это серин, треонин, цистеин, аспарагин и глутамин. Они гидрофильны и содержат различные полярные функциональные группы:гидроксильные группы в серине и треонине, сульфгидрильную группу в цистеине и амидные группы в аспарагине и глутамине.

21.6:

Аминокислоты

Аминокислоты — это мономеры, которые состоят из белков. Каждая аминокислота имеет одинаковую фундаментальную структуру, которая состоит из центрального атома углерода, или альфа (α) углерода, связанного с аминогруппой (NH2), карбоксильной группой (COOH), и атомом водорода. Каждая аминокислота также имеет другой атом или группу атомов, связанных с центральным атомом, известным как группа R. В белках присутствуют 20 общих аминокислот, каждая из которых имеет различную R-группу. Изменение аминокислотной последовательности является причиной огромного изменения структуры и функции белка.

Ученые используют название «аминокислота», так как эти кислоты содержат как аминогруппы, так и группы карбоновых кислот в своей основной структуре. Одна буква в верхнем регистре или трехбуквенное сокращение обозначает аминокислоты. Например, буква V или трехбуквенный символ val представляют валину.

 Image1

Группы R.

Группа R (или боковая цепь) различна для каждой аминокислоты. Химический характер боковой цепи определяет характер аминокислоты (то есть, кислой, основной, полярной или неполярной). Например, аминокислотный глицин имеет атом водорода в качестве группы R. Аминокислоты, такие как валин, метионин и аланин, являются неполярными или гидрофобными по своей природе, в то время как аминокислоты, такие как серин, треонин и цистеин, полярны и имеют гидрофильные боковые цепи. Боковые цепи лизина и аргинина положительно заряжены, и поэтому эти аминокислоты также являются основными аминокислотами. Proline имеет группу R, которая связана с аминогруппой, образуя кольцеобразную структуру. Proline является исключением из стандартной структуры аминокислоты, так как ее аминогруппа не отделена от боковой цепи.

Этот текст адаптирован из Openstax, Biology 2e, Глава 3.4: Белки.