Аминокислоты

IАминокисло́ты (синоним аминокарбоновые кислоты)органические соединения, молекулы которых содержат аминогруппы (NH2-группы) и карбоксильные группы (СООН-группы). Являются элементами, из которых построены пептиды и белки. Известно около 200 природных А., однако в состав белков входят только 20 аминокислот, которые называют нормальными, основными, или стандартными. В редких случаях в белках встречаются нестандартные А. В коллагене — 4-(гидр) оксипролин и 4-(гидр) оксилизин, в миозине — N-метиллизин, в протромбине — γ-карбоксиглутаминовая кислота, в эластине — десмозин и др. Характерной особенностью нормальных А. Является наличие в их молекуле СООН- и NH2-групп, связанных с одним и тем же α-углеродным атомом.

H2N—(R) C (H)—СООН, где R — углеводородный радикал. Α-Углеродный атом у всех А., за исключением глицина, асимметричен, что объясняет существование А. В виде двух стереоизомеров и делает их оптически активными, т.е. Способными вращать плоскость поляризации проходящего через раствор А, поляризованного света. В зависимости от того, в каком направлении происходит это вращение, различают правовращающие и левовращающие стереоизомеры (энантиомеры) А., обозначаемые знаками «+» и «—» соответственно. Молекулы белков высших организмов построены из строго определенных стереоизомеров аминокислот — L-аминокислот, α-углеродный атом которых соответствует по своей абсолютной конфигурации углеродному атому L-глицеральдегида.

В состав некоторых бактериальных белков и пептидов иногда входят остатки D-аминокислот. Такие аминокислоты, как треонин и изолейцин, содержат два асимметричных атома углерода и имеют по 4 стереоизомера, однако в белках встречаются стереоизомеры этих А. Только одного типа. Некоторые нестандартные А., например β-аланин, γ-аминомасляная кислота, δ-аминолевулиновая кислота (промежуточный продукт биосинтеза порфиринов), отличаются от стандартных А. Местоположением NH2-группы, но главным образом эти различия касаются строения углеводородного радикала. Многие из нестандартных А. Являются предшественниками иди катаболитами других биологически активных соединений. Так, 2,4-диоксифенилаланин (ДОФА) и 5-(гидр) окситриптофан служат биосинтетическими предшественниками фенилэтиламина и серотонина соответственно, α-амино-γ-оксимасляная кислота (гомосерин) и α-амини-γ-тиомасляная кислота (гомоцистеин) принимают участие в обмене серосодержащих аминокислот и т.д.

Классифицируют А. Либо на основании строения их углеводородного радикала, либо с учетом строения всей молекулы в целом. Среди групп углеводородного радикала основных А. Встречаются неполярные (табл., № 1—8), полярные незаряженные (табл., № 9—15), отрицательно заряженные (табл., № 16, 17) и положительно заряженные (табл., № 18—20). В зависимости от строения углеводородного радикала А. Подразделяют на ароматические (табл., № 7, 13), гетероциклические (табл., № 8, 20), иминокислоты (табл., № 5) и алифатические (табл., все остальные аминокислоты). По числу СООН- и NH2- групп А. Делят на диаминомонокарбоновые (табл., № 18—20), моноаминомонокарбоновые (табл., № 16, 17) и моноаминомонокарбоновые кислоты (табл., все остальные аминокислоты).

Иногда выделяют также А., содержащие в своей молекуле спиртовую группу°— оксиаминокислоты (серии, треонин). Серу — серосодержащие аминокислоты (цистеин, цистин, метионин) и др. Таблица Основные аминокислоты, содержание в крови и моче и суточная потребность в них человека------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| №  | Название | Сокращенное название | Содержание  | Содержание в | Рекомендуемое суточное || | аминокислоты,  | в соответствии с | в плазме | суточном | потребление, r (безусловно || | метаболическая  | рекомендациями  | крови, мг  | количестве | достаточным считается || | характеристика  | Международного | /100 мл ( | мочи, мг | вдвое большее количество)  || | | биохимического союза  | мкмоль/л)  | (мкмоль) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 1.

| Аланин (г) | Ala | 3,4 | 21—71 | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (381,5)  | (235,2—795,2) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 2. | Валин* (г) | Val | 2,9 | 4—6  | 0,8  || | | |------------------------------------------------| || | | | (247,9)  | (34—51) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 3. | Лейцин* (к) | Leu | 1,9 | 9—26 | || | | |------------------------------------------------------------------------------------------------ || | | | (144,9)  | (68,7—198,4) | 1,1  ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 4.

| Изолейцин* (г)  | lle | 1,3 | 14—2S  | 0,7  || | | |------------------------------------------------------------------------------------------------ || | | | (99,2) | (106,8—213,6) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 5. | Пролин (г) | Pro | 2,4 | Менее 10 | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (208,8)  | (87) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 6.

| Метионин* (г) | Met  | 0,5 | Менее 5 | 1,1  || | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| | | | (33,6) | (менее 33,5) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 7. | Фенилаланин* (к, | Phe | 0,6—1,45  | Следы — 17  | 1,1  || | г) | |------------------------------------------------------------------------------------------------ || | | | (37—88) | (следы — 103) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 8.

| Триптофан* (к)  | Trp | 1,3 | Следы — 30  | 0,25 || | | |------------------------------------------------------------------------------------------------ || | | | (63—7) | (следы — 16,5) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 9. | Глицин (г) | Gly | 1,5 | 68—199 | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (199,9)  | (904,4— 2646,7) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 10.

 | Серин (г)  | Ser | 1,1 | 27—7^ | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (104,7)  | (256.5—^93,5) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 11.  | Треонин* (г) | Thr | 1,7 | 15—53 | 0,5  || | | |------------------------------------------------------------------------------------------------ || | | | (142,8)  | (126—445,2) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 12.

 | Цистеин (г) | Cys | 1,5 | 10—21 | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (124,9)  | (83—174.3)  | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 13.  | Тирозин (к, г) | Tyrr | 1,0 | 15—49 | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (55,2) | (82,5—2^9,5) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 14.  | Аспарагин (г) | Asn | 0,40—0,91 | 31—83 | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (30—69) | (235—628)  | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 15.

 | Глутамин (г)  | Gln | 5,8—10,4  | 61—2115  | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (396—711) | (417—1402) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 16.  | Аспарагиновая | Asp | 0,03 | Менее 10 | Данных нет  || | кислота (г) | |------------------------------------------------| || | | | (0,023)  | (75) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 17.  | Глутаминовая | Glu | 0,7 | 8—40 | Данных нет  || | кислота (г) | |------------------------------------------------| || | | | (47,6) | (54,4—272)  | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 18.

 | Лизин* (к) | Lys | 2,7 | 7—48 | 0,8  || | | |------------------------------------------------------------------------------------------------ || | | | (184,9)  | (47,6—326,4) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 19.  | Аргинин (г)  | Arg | 1,6 | Следы — 50  | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (91,8) | (следы — 287) | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 20.

 | Гистидин* (г)  | His | 1,4 | 113—320  | Данных нет  || | | |------------------------------------------------| || | | | (90,3) | (728,9—2064)  | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Примечания. * — назаменимые аминонокислоты, к — кетогенные аминокислоты, г — глюкогенные аминокислоты. Важным свойством А., непосредственно обусловленным их структурой, является амфотерность (способность проявлять кислотные и основные свойства). Имея как минимум две диссоциирующие и противоположно заряженные группировки, А. В растворах с нейтральным значением рН практически всегда находятся в виде биполярных ионов, или цвиттер-ионов, в которых противоположные заряды пространственно разделены, например H3+N—СН2—СН2—СОО.

При любом значении рН, превышающем показатель рН, при котором находится ее изоэлектрическая точка (pI), аминокислота имеет общий отрицательный заряд и в поле постоянного электрического тока движется к аноду, а при рН, значение которого ниже pI, — к катоду. Кислотно-основные свойства А. Широко используются для их фракционирования и препаративного выделения с помощью Электрофореза и ионообменной хроматографии, в т.ч. И для разделения А. В автоматических аминокислотных анализаторах в клинико-диагностических лабораториях. Многие химические реакции, характерные для А., включая реакции, предназначенные для обнаружения, идентификации и количественного анализа, также определяются наличием в их молекулах NH2- и СООН-групп.

Наиболее часто для анализа А. Применяются цветная нингидриновая проба, флюорогенная реакция с флюорескамином (флюрамом), а также взаимодействие с 1-фтор-2,4-динитробензолом, используемое при определении последовательности аминокислотных остатков в пептидной цепи. Реакция с нингидрином протекает при высокой температуре и приводит к развитию лилово-фиолетового или желтого (в случае пролина) окрашивания. Интенсивность окраски раствора, измеренная при длине волны 570 нм, пропорциональна концентрации определяемой А. В организме человека синтезируется лишь половина необходимых А., а остальные А. — незаменимые (аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин) должны поступать с пищей (см.

Питание). Суточная потребность человека в каждой незаменимой А. Не превышает 1—2 г (триптофана требуется не более 0,5 г). Рекомендуемые их количества приведены в таблице. Исключение какой-либо незаменимой А. Из рациона ведет к развитию отрицательного азотистого баланса (см. Азотистый обмен), клинически проявляющегося нарушением функций нервной системы, мышечной слабостью и другими признаками патологии обмена веществ (Обмен веществ и энергии) и энергии (Обмен веществ и энергии). Некоторые А. В организме образуются из других А. Тирозин — из фенилаланина, цистеин — из метионина и серина, глицин — из серина. А. Участвуют в образовании пуриновых нуклеотидов (глутамин, глицин и аспарагановая кислота), пиримидиновых нуклеотидов (глутамин и аспарагиовая кислота), серотонина (триптофан), меланина (фенилаланин, тирозин), гистамина (гистидин), адреналина, норадреналина, дофамина, тирамина (тирозин), полиаминов (аргинин), холина (метионин), порфиринов (глицин), креатина (глицин, аргинин, метионин), коферментов, сахаров и полисахаридов, липидов и др.

Важнейшей для организма химической реакцией, общей практически для всех А., является трансаминирование (переаминирование), заключающееся в обратимом ферментативном переносе α-аминогруппы аминокислот или аминов на α-углеродный атом кетокислот или альдегидов. Наиболее активно в реакциях трансаминирования участвуют дикарбоновые аминокислоты — глутаминовая и аспарагиновая. Трансаминирование является реакцией, принципиальной для биосинтеза заменимых А. В организме. Катаболизм А. Может протекать по нескольким различным путям. Все А. Способны декарбоксилироваться при участии ферментов декарбоксилаз с образованием первичных аминов, которые могут окисляться в реакциях, катализируемых ферментами моноаминоксидазой или диаминоксидазой.

Другим путем деградации А. Является их окислительное дезаминирование с образованием аммиака и кетокислот. Прямое дезаминирование L-аминокислот в организме животных и человека протекает крайне медленно, за исключением дезаминирования глутаминовой кислоты, при участии специфического фермента глутаматдегидрогеназы. Дезаминирование других А. Может быть осуществлено в результате трансаминирования этих А. С образованием глутаминовой кислоты и дальнейшего ее дезаминирования с образованием α-кетоглутаровой кислоты и аммиака. Т.о., одним из продуктов разных путей катаболизма А. Служит аммиак, который может образоваться в результате метаболизма и других азотсодержащих соединений (например, при дезаминировании аденина в составе никотинамидадениндинуклеотида — НАД и пр.).

Аминокислоты, способные превращаться в кетоновые тела (например, через ацетоацетил-КоА), называют кетогенными, а те аминокислоты, которые распадаются с образованием α-кетоглутаровой, янтарной (сукцината) и щавелево-уксусной (оксалоацетата) кислот и в конечном счете превращаются в глюкозу (Глюкоза), называются глюкогенными (см. Таблицу). Нарушения обмена А. Часто связаны с аномалиями трансаминирования. С уменьшением активности ферментов, катализирующих реакции трансаминирования, — аминотрансфераз (Аминотрансферазы) при гипо- или авитаминозах В6, нарушением синтеза аминотрансфераз, недостатком кетокислот, необходимых для трансаминирования в связи с угнетением цикла трикарбоновых кислот при гипоксии, сахарном диабете и т.д.

Снижение интенсивности трансаминирования приводит к торможению дезаминирования глутаминовой кислоты, а оно, в свою очередь, — к гипераминоацидемии, т.е. Повышению доли аминокислот в составе остаточного азота крови (см. Азот остаточный) и аминоацидурии. При обширных поражениях печени и других состояниях, сопровождаемых массивным распадом белка, нарушаются процессы дезаминирования А. Раневое истощение, повреждения трубчатых костей, спинного и головного мозга, тяжелые ожоги, гипотиреоз, болезнь Иценко — Кушинга и многие другие тяжелые заболевания сопровождаются аминоацидурией. Она характерна и для состояний, сопровождающихся нарушением процессов реабсорбции в почечных канальцах. Болезни Вильсона — Коновалова, или гепатолентикулярной дистрофии, синдрома Фанкони, или цистиноза, и др.

Цистиноз на фоне общей аминоацидурии характеризуется избирательным нарушением реабсорбции цистина и цистинурией, сопровождающей генерализованные нарушения обмена цистина, который в виде кристаллов откладывается в клетках ретикулоэндотелиальной системы. Известно наследственное заболевание Фенилкетонурия, при котором нарушено превращение фенилаланина в тирозин. В крови и моче при этом заболевании резко повышается содержание фенилаланина и продуктов его обмена — фенилпировиноградной и фенилуксусной кислот. Нарушение обмена этих А. Характерно и для вирусного гепатита. Врожденная аномалия окислительных превращений тирозина лежит в основе алкаптонурии, при которой в соединительной ткани накапливается метаболит тирозина гомогентизиновая кислота (большие количества этой кислоты выводятся с мочой).

Алкаптонурия, клинически проявляющаяся во второй половине жизни, характеризуется патологией суставов и позвоночника, а также других богатых соединительной тканью органов. Самую большую группу наследственных дефектов обмена составляют генетически обусловленные аминоацидопатии. Метаболический сдвиг при аминоацидопатиях и их клинические проявления связаны с накоплением в крови и выделением с мочой либо самой непревращенной аминокислоты, либо ее метаболитов. Общим биохимическим признаком таких патологических состояний являются Ацидоз и аминоацидурия, с чем связаны такие неспецифические клинические признаки, как рвота, обезвоживание организма, сонливость или, наоборот, возбуждение, судороги. Ряд аминоацидопатии характеризуется специфическими признаками, например гомоцистинурия — эктопией хрусталика, аномалиями скелета, васкулярной патологией.

Способы получения А. Весьма разнообразны. Многие А. Получают с помощью микроорганизмов. Используется также химический синтез аминокислот, например с помощью аминирования галоидопроизводных органических кислот аммиаком. Для нужд медицины и пищевой промышленности А., как правило, получают из гидролизатов белков. Растворы отдельных А. И гидролизаты белков применяют в медицине для парентерального питания, а некоторые из А. Используют в качестве лекарственных средств. Так, метионин назначают при циррозах и жировой дистрофии печени, глутаминовая и γ-аминомасляная кислоты эффективны при ряде нервных и психических заболеваний, цистеин используется при многих глазных болезнях. А. Служат также исходными веществами для синтеза биологически активных пептидов, применяемых в качестве лекарственных средств.

Глутаминовая кислота используется в кулинарии в качестве пищевой добавки. Триптофан, лизин, метионин и другие А. Добавляют в процессе производства к некоторым пищевым продуктам, биологическая ценность которых низка, а также используют для кормления с.-х. Животных. Активность ферментов, участвующих в обмене А., — аминотрансфераз, моноаминоксидазы, диаминоксидазы, гистидазы и др. Является информативным диагностическим тестом при ряде тяжелых заболеваний. Инфаркте миокарда, миопатиях, некоторых болезнях печени. Библиогр. Березов Т.Т. И Коровкин Б.Ф. Биологическая химия, М., 1982. Гринштейн Дж. И Виниц М. Химия аминокислот и пептидов, пер. С англ., М., 1965. Збарский И.Б. И Симакова Р.А. Аминокислоты, БМЭ, 3-е изд., т. 1, с. 364, М., 1974.

Ленинджер А. Основы биохимии, пер. С англ., т. 1—2, М., 1985.IIАминокисло́ты (син. Аминокарбоновые кислоты)органические (карбоновые) кислоты, содержащие одну или более аминогрупп. Являются основными структурными единицами молекул белков, определяют их биологическую специфичность и пищевую ценность. Нарушение обмена А. Является причиной многих болезней. Наборы А. И отдельные А. Применяются как лекарственные средства. По положению аминогруппы в молекуле А. Различают α-аминокислоты, β-аминокислоты, γ-аминокислоты и т.д. Природные белки состоят только из α-аминокислот. Аминокисло́ты антикетоге́нные — А., препятствующие образованию в организме кетоновых тел (ацетона, ацетоуксусной и β-оксимасляной кислот). К А. А. Относятся аланин, аргинин, аспарагиновая кислота и др.

Аминокисло́ты гликоге́.