Аминқышқылдары және олардың организмдегі атқаратын ролі туралы қазақша реферат
Молекула құрамында бір немесе бірнеше аминтоптары бар карбон және дикарбон қышқылдарының туындылары, аминкарбонды қышқылдары немесе жай амин қышқылдары сияқты органикалық қосылыстардың маңызды тобын құрайды.
Аминқышқылдары ақуыздар түзетін құрылымдық, химиялық бірліктер немесе құрылыс кірпішіктері болып табылады. Аминқышқылдарының құрамында 16% азот бар, бұл басқаша екіншілік тамақатану элементтері болып табылатын көміртектер мен майлардан құралған негізгі химиялық айырмашылық. Амин қышқылдарының организмдегі маңыздылығы ақуыздардың барлық өмірлік процестердегі үлкен рөлімен анықталады. Ең ірі жануардан, ең кіші микробқа дейінгі ағзалар ақуыздардан тұрады. Ақуыздардың неше түрлі формалары тірі ағзадағы болып жатқан барлық процестерге қатысады. Адам денесінде ақуыздардан бұлшықеттер, сіңірлер, барлық мүшелер және шаш, тырнақтар қалыптасады; ақуыздар сұйықтықтар мен сүйектің құрамына кіреді.Ағзадағы барлық процестерді тездететін және реттейтін ферменттер мен гормондар да ақуыздар болып табылады.
Ағзада ақуыздың аздығы ісікке шалдықтыратын су балансының бұзылуына әкеліп соқтырады. Ағзадағы әрбір ақуыз қайталанбас және арнайы мақсаттар үшін өмір сүреді. Ақуыздар өзара алмастырылмайды. Олар ағзада тамақ өнімдеріндегі ақуыздардың ыдырауы кезінде пайда болатын амин қышқылдарынан синтезделеді. Бұдан келе ақуыздардың өзі емес, дәл аминқышқылдары тамақтанудағы құнды элемент болатынын түсінеміз.Аминқышқылдары адам ағзасының мүшелері мен құрамына кіретін ақуыздарды тудырумен қоса, олардың кейбіреулері неймедиаторлар (нейтротрансмиттерлер) рөлін атқарады. Нейромедиаторлар дегеніміз – жүйке импульсын бір клеткасынан екіншісіне беріп жіберетін химиялық заттар. Бұдан түсінгеніміз, кейбір амин қышқылдары бас миының қалыпты жұмыс істеуіне қажет. Аминқышқылдары дәрумендердің және минералдардың өздерінің функцияларын дұрыс орынауына әсер етеді. Кейбір аминқышқылдары бұлшықеттерінің терісін энергиямен тікелей қамтамасыз етеді.
α- аминқышқылдарын табиғи заттардан және синтетикадан алынады. Ақуыздардың сулфо ерітінділерде гидролиз кезінде қышқыл қатысында α –амин қышқылдарының қоспасын береді. Осы қоспалардан әр түрлі тәсілдермен ерекше α – амин қышқылдарын бөліп алуға болады. Ақуыздардан алынған барлық α — амин қышқылдар (аминсірке қышқылынан басқа) белсенді болып табылады. Аминқышқылдардың синтезі үшін бастапқы заттар ретінде α — гомогенкарбонды қышқылдарды, альдегидтерді, галогенсутектерді алады.
β –аминқышқылдарын аммиакты α -, β — қанықпаған карбон қышқылдармен қосқанда алады. В.М.Радионов 1926 жылы аммиактың қосылуымен қанықпаған қышқылдың алынуын бір сатыда қоса отырып, осы реакцияның жүруінің қолайлы әдісін тапты.
γ-, δ-, ε-, және ω— аминқышқылдарының алынуы карбоксил тобынан алыстанған аминотоппен амин қышқылдарын алу үшін әр түрлі спецификалық әдістер қолданылады. Бұл әдістердің бір бөлігінің мәні α — аминқышқылдарының сәйкес циклдік амидтері — лактамдардың және олардың сілтілік гидролизде алынуы болып табылады[1,2].
Бүгінгі күнде ғалымдар аминқышқылдарын жан-жақты зерттеуде, мысалы, Gaussian 03 программалар пакетінің көмегімен B3 LYP 6-31G тығыздық функционал теориясы әдісімен әр түрлі қайталанатын тізбек құрамды санмен глицин- полиамидті қышқыл комплексінің есептеулері жүргізілді. Алынған нәтижелер полимердің аминқышқылдың молекулярлы дақтарымен синтезі кезінде полимер-глицин шегінде болып жатқан процесстерін толық түсіндіру үшін қолданылды. Полимерде элементарлы тізбек санының көбеюімен комплекс тұрақтылығының жоғарлайтыны анықталды. Глицин молекуласы полимердің ішкімолекулярлы құрылымына координирлеуші әсер етеді[3].
Белгілі болғандай [4], су протеиндердің құрылысы мен олардың сұйық ортада фунционалналдануында негізгі роль атқарады. Осыған байланысты ақуыздардың модельді қосылыстарының сумен әрекеттесуін зерттеу биологиялық және медициналық профильдегі қосылыстардың (ферменттердің, фармакологиялық рецепторлардың), генді инженерліктің, дәрілік қосылыстардың әрлендіруде, жаңа аналитикалық және диагностикалық процедураларда белсенді топтардың функционалдық бағалауда маңызы үлкен [5]. Соңғы жылдары фармакологияда маңызды бағыты жаңа дәрілердің жасалуы , олардың басты ерекшелігі адам ағзасына тән қосылыстар болуы. Соңғылардың қатарына ақуыздардың модельді қосылыстарын – аминқышқылдары, пептидтерді және олардың туындыларын жатқызуға болады. Осындай қосылыстардың синтездерінің оптималды технологиялың режімін дайындау үшін, интермениаттардың түзілуін термодинамикалық циклін құрастыру үшін термодинамикалық параметрлерін білу керек, оның ішінде сублимация энтальпиясын және ергіштігін.
Жұмыста экспериментальды термохимиялық зерттеулердің нәтижелері берілген және есептеулердің берілгендері еру энтальпиясын, сублимациясын және дәрілер ретінде кейбір аминокарбон қышқылдарының қолданылатын (глицин) немесе ферменттердің субстартты немесе каталистік фермент центрлерінің (аланин, L-фенилаланин және т.б.)модельдеуші қасиеттерінің гидратациясын есептеуге мүмкіндік береді. Тірі табиғатта кең тараған аминқышқышқылы лейцин, екінші орында – аланин, сосын –серин [6], осыған байланысты ол зерттеулердің объектісі ретінде алынған. Айтып кететін бір жағдай, аминқышқылдарының молекулалары ерітіндіде де, кристалдық күйінде де биполярлы күйде немесе цвиттерионды формада NH+3-CH(R) – COO болады. Эффективті заряд тасушы NH+3 және COO—топтарынан басқа, аминқышқылдарының құрылысында әр түрлі полярлы және гидрофобты топтар бар. ақуыздардағы аминқышқылдарының химиялық қасиеттері, яғни олардың реакцияға түсу қабілеті, шеткі R-радикалының қасиетімен анықталады. Олардың гидрофобтығының еру мен гидратация процесстерінің энергетикасына әсерін анықтау ерекше қызықтырады. Осыған байланысты осындай жүйелердің термодинамикалық аспектілерін зерттеуде калориметриялық әдістер ерекше мәнге ие болады. 1.1 кестеде зерттелетін аминқышқылдарының алынған зерттеулер нәтижелері мен әдебиеттердергі мәліметтер жалпыланған, олардың негізінде әртүрлі құрылысты шеткі радикалы бар аминқышқылдарының суда еру энтальпиясының сәйкестендіруі жүргізілген. Зерттеу объектілері ретінде сызықты және тармақталған алифатты аминқышқылдары (Gly, L- Ala, DL- Ala, Abu, DL-Nva, DL- Nle, L-Val, D- Val, L-Leu), шекті полярлы тізбегі бар аминқышқылдар (L-Ser, L-Thr) мен құрамында бензол сақинасы бар (L- Phe) аминқышқылдар алынған. 1 кестетден көрінетіндей аминқышқылдарының суда еру процесі жылу сіңірумен жүреді, ол гидратацияның экзотермиялық эффектісімен қалпына келтірілмейтін, судағы сутектік байланыс торын және қосылыстың кристалдық құрылымын бұзу үшін жұмсалатын үлкен энергетикалық шығындармен түсіндіріліледі. Шеткі радикалдың ұзындығын арттырған сайын аминқышқылдарының еру энтальпиясы теріс мәнге ие болады.
1.1 кесте. 298.15 К температурадағы α-аминқышқылдарының еру энтальпиясының Δsol H0 және сублимациясының Δsubl H стандартты көрсеткіштері.
Қосылыс
[NH+3-CH(R)–COO— ]
R-
Δsol H0
Δsubl H
кДж*моль-1
1
2
3
4
Глицин
H-
14.25±0.06
136.5±0.5 [12]
DL-Аланин (DL- Ala)
CH3—
9.34±0.04
146±4 [8]
L-Аланин (Ala)
CH3—
7.61±0.08 [8]
138.1±0.8 [13]
D- Валин (D- Val)
(CH3)2CH-
2.16±0.05
162.7±0.8 [8]
L- Валин (Val)
(CH3)2CH-
5.34±0.06 [9]
162.8±1.1 [12]
L- Лейцин (Leu)
(CH3)2CHCH2—
2.93±0.2 [9]
150.6±1.1 [13]
L-Фенилаланин (Phe)
(C6H5)2CH2—
7.69±0.08 [9]
153.9±0.9 [13]
L- Серин (Ser)
CH2(OH)-
11.01±0.09
148±4 [8]
L- Треонин (Thr)
CH3CH(OH)-
10.30±0.06 [10]
159±5 [8]
2-Аминобутан қышқылы (Abu)
CH3CH2—
6.64±0.09 [11]
132±1 [12]
2-Аминопентан қышқылы (норвалин-Nvl )
CH3(CH2)2—
0.30±0.08 [11]
120.8±0.5 [13]
2-Аминогексан қышқылы (Норлейцин-NLe)
CH3(CH2)4—
-6.1±0.2 [11]
114.4±0.4 [13]
Арнайы құрыстырылған изотермиялық қабықшасы бар калометрде 298.15 К жағдайында DL- аланиннің, D- валиннің и L- сериннің, глициннің еру жылуы тәжірибе жүзінде анықталды. Ферменттердің немесе дәрілік заттардың орталықтарының белсенді қасиеттерін модельдеуші құрамында шеткі тізбекте сызықты немесе тармақталған алкилді радикалы, полярлы ОН-тобы немемсе бензол сақинасы бар 12 α-аминкарбонқышқылдарының еру мен гидратация процесстерінің энтальпиялық ерекшеліктері зерттелген.
Δhydr H0 V02 параметрі аминқышқылдарының сулы ерітіндіні тұрақтандыру әсерінің көрсеткіші ретінде қолданылуы мүмкін екені көрсетілген. Оның көрсеткіші неғұрлым төмен болса, зерттеліп отырған қосылыс соғұрлым құрылымданған.
Судың зарядты орталықтарда (NH+3 COO—) бірдей электрострикционды сығылуымен қатар әртүрлі аминқышқылдардағы сумен гидрофобты әрекеттесулері тармақталған аминқышқылдары үшін (от Ala к Leu) және сызықты қосылыстардың аз бөлігінде (Abu, Nva, Nle) Δhydr H0 көрсеткішінің төмендеуімен жүреді (теріс болады). Энергетикалық көзқарас бойынша әртүрлі аминқышқылдарының суда еруінің жылу эффекетілері денатурация процесін модельдеу мүмкін, ол аминқышқылдарының қалдықтары протеиннің ішкі бөлігінен сулы ортаға өтуі ретінде қарастырылады. Осында гидрофобты және спецификалық әрекеттесуі мен аминқышқылдарының дегидратация процестерінің арасындағы тепе-теңдіктің маңызы үлкен. Аминқышқылдарының сумен әрекеттесуінде гидрофобты гидратацияның доминантты ролі көрсетілген және ол биомолекуланың күрделенуімен өседі.
α- аминоқышқылдармен және шарап қышқылымен сирек жер элементтерінің (СЖЭ) координациялық қосылыстары метал-биологиялық белсенді заттардың өзара әрекеттесуін зерттеуде және биологиялық белсенділікке ие дәрілерді жасауда маңызы зор. Празеодима (ІІІ) және басқа СЖЭ-нің бір уақытта α-аминқышқылдары мен гидроқышқылдарының аниондары бар комплексті қосылыстары терең зерттелмеген. Әр лигандты празеодима (ІІІ) мен кейбір СЖЭ-ң α-аминқышқылдарымен және салицил қышқылымен комплекстер алынды [7]. Жұмыста европий (ІІІ) глутамин мен шарап қышқылымен әрлигандты комплексі алынды. Празеодиманың (ІІІ) шарап қышқылымен және глицинмен немесе метионинмен әрлигандты қосылысы әдебиеттерде сипатталмаған. Осы жұмыстың негізгі мақсаты – құрамында глициннің, метиониннің және шарап қышқылының координацияланған иондары бар празеодиманың әр лигандты қосылыстарының синтез әдістерін құрастыру және қасиетерін мен ішкі комплекстік құрылысын зерттеу.
Осылайша, синтезделген празеодиманың (ІІІ) глицинмен немесе метионмен және шарап қышқылымен комплексінің спектроскопиялық және термиялық қасиеттері зерттелді. ИҚ-спектрі бойынша аминқышқыл мен шарап қышқылдарының аниондары празеодиманың(ІІІ) сфералық координациясында орналасқандығы анықталды. Алынған қосылыстардың термолизі бірнеше сатылы қиын процесс, ол келесі схама бойынша жүреді: дегитрация, сусыз тұздың ыдырауы, қосылыстың органикалық бөлігінің негізгі массасының жанып кетуі, термиялық айналу, соңғы өнімнің қалыптасуы (Pr6O11).Құрамында координацияланған глицин немесе метионин және шарап қышқылдарының иондары бар, әрлиганд типті празеодиманың ішкі комплексті қосылыстары синтезделген. Олардың құрамы анықталып, спектроскопиялық және термиялық қасиеттері зерттелген. Алынған мәліменттерге сүйеніп лигандтардың координациялану әдісі бойынша қорытындылар жасалды.
Олардың ағзадағы атқаратын ролін қарастыратын болсақ, адам организмінде олардың көбісі бауырда синтезделеді. Алайда, олардың кейбіреулері ағзада өздігінен синтезделе алмайды, сондықтан адам оны тамақ арқылы қабылдау керек. Мұндай алмастырылмаймын аминқышқылдарына гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан және валин жатады. Бауырда өздігінен синтезделетін аминқышқылдарына аланин, аргинин, аспарагин, аспарагин қышқылы, цитруллин, цистеин, гамма-аминомай қышқылы, глютамин қышқылы, глютамин, глицин, орнитин, пролин, серин, таурин, тирозин жатады.
Ақуыздардың синтезделу процесі әрдайым организмде жүреді. Алмастырылмайтын аминқышқылдарының біреуі ғана жоқ болған жағдайда да ақуыздардың түзілуі тоқтатылады. Бұл асқорыту жүйесінің бұзылу, бойдың өсуінің төмендеуі, дипрессия сияқты әр түрлі күрделі қиындықтарға әкеліп соқтыруы мүмкін. Бұл мәселе қалай туындайды? Біз ойлағаннан да оңай туындайды. Егер сіздің тамақтануыңыз тепе-теңдірілген болса да, сіз ақуыздың жеткілікті мөлшерін тұтынсаңыз да басқа көптеген факторлар осыған әкелуі мүмкін. Асқазан — ішекті трактта сорылулардың бұзылуы, инфекция, жарақат, стресс, кейбір дәрілік препараттардың, қартаю процесі және организмдегі басқа қоректендіргіш заттардың дисбалансы – осының барлығы алмастырылмайтын аминқышқылдарының дефицитіне келтіреді. Қазіргі таңда алмастырылатын және алмастырылмайтын аминқышқылдарын биологиялық белсенді тамақ қоспалары көмегімен қабылдауға болады. Бұл әсіресе, әр түрлі кәсіби аурулар және редукциялы диеталар кезінде өте маңызды. Вегетарианшылар ағзадағы ақуыздың нормалы синтезі алмастырылмайтын аминқышқылдары бар қоспалар қажетті. Құрамында аминқышқылдары бар қоспаларды таңдау кезінде, құрамында Америка Фармакопеясы (USP) бойынша стандартталған L — кристалдық аминқышқылдары бар өнімдерді таңдау дұрыс. Аминқышқылдарының көпшілігі екі форма түрінде болады, біреуінің химиялық құрылымы екіншісінің айна көрінісі болып табылады. Олар D- және L-формалар деп аталады, мысалы D — цистин және L – цистин. D dextra дегенді білдіреді (латынша оң), aл L — levo (сәйкесінше,сол). Бұл терминдер берілген молекуланың химиялық құрамы болып табылатын спиральдың айналу бағытын түсіндіреді. Жануар және өсімді ағзаның ақуыздары негізінде аминқышқылдарының L- формаларымен жаралған (D, L – формаларымен негізделегн фенилаланиннен басқа). Сонымен, құрамында L – аминқышқылдары бар қоспалар адам ағзаның биохимиялық процестері үшін ең қолайлысы болып табылады. Бос немесе байланыспаған аминқышқылдары анағұрлым таза формалар болып табылады. Олар қорытуды қажет етпейді және өздігінен қан ағымымен абсорбцияланады. Ішкі қолданыстан кейін тез сіңіріледі және аллергиялық реакцияларды тудырмайды. Егер сіз алмастырылмайтын аминқышқылдарының комплексін қабылдасаңыз оны 30 мин тамақтанудан бұрын қабылдаған дұрыс.