Қазақша рефераттар

Аминқышқылдары және олардың организмдегі атқаратын ролі туралы қазақша реферат

Аминқышқылдары: табиғаты және организмдегі рөлі

Аминқышқылдары — молекула құрамында бір немесе бірнеше амин топтары бар карбон және дикарбон қышқылдарының туындылары. Олар аминокарбон қышқылдары деп те аталады және тірі ағзалар үшін аса маңызды органикалық қосылыстар тобына жатады.

Аминқышқылдары — ақуыз түзетін негізгі құрылымдық әрі химиялық бірліктер, яғни ақуыздардың «құрылыс кірпіші». Олардың құрамында шамамен 16% азот болады — бұл көмірсулар мен майлардан негізгі химиялық айырмашылығы.

Неліктен аминқышқылдары соншалық маңызды?

Аминқышқылдарының маңыздылығы ақуыздардың өмірлік процестердегі рөлімен тікелей байланысты. Ең ірі жануардан бастап ең кішкентай микробқа дейінгі ағзалардың барлығы ақуыздармен тығыз байланысты құрылым мен қызметке ие.

Адам ағзасында ақуыздардың атқаратын қызметі

  • Бұлшықет, сіңір, көптеген мүшелер, шаш және тырнақтың құрылымын қалыптастырады.
  • Сұйықтықтар мен сүйек тінінің құрамына кіреді.
  • Ферменттер мен көптеген гормондар ақуыз табиғатты болып, процестерді жылдамдатады және реттейді.

Ақуыз тапшылығы су-тұз теңгерімінің бұзылуына ықпал етіп, ісінудің пайда болуына әкелуі мүмкін. Әр ақуыздың ағзада өзіндік, алмастырылмайтын қызметі бар және олар бірін-бірі толық алмастыра алмайды.

Маңызды тұжырым: тағам құндылығы тұрғысынан бізге «ақуыздың өзі» ғана емес, ең алдымен оның ыдырауынан түзілетін аминқышқылдарының жеткілікті әрі теңгерімді түсуі маңызды.

Нейромедиаторлар және басқа да функциялар

Кейбір аминқышқылдары ақуыз синтезіне қатысумен қатар, нейромедиатор (нейротрансмиттер) қызметін атқарады. Нейромедиаторлар — жүйке импульсын бір жасушадан екіншісіне жеткізетін химиялық заттар. Демек, белгілі аминқышқылдары бас миының қалыпты жұмысы үшін қажет.

Сонымен бірге аминқышқылдары дәрумендер мен минералдардың өз функцияларын дұрыс орындауына жанама әсер етеді. Кейбір аминқышқылдары бұлшықет тінін энергиямен тікелей қамтамасыз ету үдерістеріне де қатысады.

Аминқышқылдарының алынуы және жіктелуі

Табиғи және синтетикалық жолмен алынатын аминқышқылдарының ішіндегі ең кең тарағаны — α-аминқышқылдар. Ақуыздарды қышқыл ортада гидролиздеу нәтижесінде α-аминқышқылдарының қоспасы түзіледі, ал одан әртүрлі әдістермен жеке аминқышқылдарды бөліп алуға болады.

Ақуыздардан алынатын α-аминқышқылдарының көпшілігі (аминсірке қышқылын — глицинді қоспағанда) оптикалық белсенді болады. Синтезде бастапқы заттар ретінде α-гомологты карбон қышқылдары, альдегидтер және галоген туындылары қолданылуы мүмкін. β-аминқышқылдары — аммиакты α,β-қанықпаған карбон қышқылдарымен қосу арқылы алынатын қосылыстардың бірі.

γ-, δ-, ε- және ω-аминқышқылдарын алу үшін арнайы тәсілдер пайдаланылады. Әдістердің бір бөлігінің негізінде α-аминқышқылдарының циклдік амидтері — лактамдар және оларды сілтілік гидролиздеу жатады.

Қазіргі зерттеулер: модельдеу, гидратация және термодинамика

Соңғы жылдары аминқышқылдары жан-жақты зерттелуде. Мысалы, кванттық-химиялық модельдеу тәсілдері (тығыздық функционал теориясы) арқылы глицин мен полимерлі жүйелер арасындағы өзара әсерлесулер қарастырылып, тізбек ұзындығы артқан сайын комплекстің тұрақтылығы өсетіні көрсетілген.

Сондай-ақ су ақуыздардың құрылымы мен сұйық ортада қызмет атқаруында негізгі рөл атқаратыны белгілі. Осыған байланысты ақуыздардың модельді қосылыстарының сумен әрекеттесуін зерттеу биология, медицина, фармакология, гендік инженерия және диагностика үшін маңызды.

Неге термодинамикалық деректер қажет?

Жаңа дәрілер мен биологиялық белсенді қосылыстарды жобалау үшін аралық өнімдердің түзілуін, ерігіштік пен тұрақтылықты сипаттайтын параметрлер (мысалы, еру және сублимация энтальпиясы) қажет.

Цвиттериондық форма

Аминқышқылдары ерітіндіде де, кристалдық күйде де көбіне биполярлы күйде болады: NH+3–CH(R)–COO−. Бұл олардың ерігіштігі мен гидратациясына тікелей әсер етеді.

Аминқышқылдарының химиялық қасиеттері олардың шеткі R-радикалына тәуелді. Полярлы және гидрофобты топтардың үлесі ерігіштік, гидратация және энергия алмасу процестерінің термодинамикасын айқындайды. Осы себепті калориметриялық әдістер мұндай жүйелерді зерттеуде ерекше орын алады.

α-аминқышқылдарының энтальпиялары: қысқаша деректер

Төмендегі кестеде 298.15 K температурада кейбір α-аминқышқылдарының еру энтальпиясы (ΔsolH°) және сублимация энтальпиясы (ΔsublH°) келтірілген.

Қосылыс R-топ ΔsolH°, кДж·моль⁻¹ ΔsublH°, кДж·моль⁻¹
Глицин H– 14.25 ± 0.06 136.5 ± 0.5
DL-Аланин CH3– 9.34 ± 0.04 146 ± 4
L-Аланин CH3– 7.61 ± 0.08 138.1 ± 0.8
D-Валин (CH3)2CH– 2.16 ± 0.05 162.7 ± 0.8
L-Валин (CH3)2CH– 5.34 ± 0.06 162.8 ± 1.1
L-Лейцин (CH3)2CHCH2– 2.93 ± 0.2 150.6 ± 1.1
L-Фенилаланин C6H5CH2– 7.69 ± 0.08 153.9 ± 0.9
L-Серин CH2(OH)– 11.01 ± 0.09 148 ± 4
L-Треонин CH3CH(OH)– 10.30 ± 0.06 159 ± 5
2-Аминобутан қышқылы (Abu) CH3CH2– 6.64 ± 0.09 132 ± 1
2-Аминопентан қышқылы (Норвалин, Nvl) CH3(CH2)2– 0.30 ± 0.08 120.8 ± 0.5
2-Аминогексан қышқылы (Норлейцин, Nle) CH3(CH2)4– −6.1 ± 0.2 114.4 ± 0.4

Жалпы үрдіс ретінде аминқышқылдарының суда еруі жиі жылу сіңірумен жүреді: бұл судағы сутектік байланыстар торын және қосылыстың кристалдық құрылымын бұзу үшін жұмсалатын энергия шығынымен түсіндіріледі. Ал шеткі радикал ұзындығы артқан сайын кей жағдайларда еру энтальпиясы теріс мәндерге ауыса алады.

Координациялық қосылыстар және биомедицинадағы өзектілік

α-аминқышқылдары мен шарап қышқылы негізінде сирек жер элементтерімен түзілетін координациялық қосылыстар металдар мен биологиялық белсенді заттардың өзара әрекеттесуін түсіндіруде және жаңа дәрілер жасауға бағытталған зерттеулерде қызығушылық тудырады.

Әртүрлі лигандтары бар празеодим(III) және басқа сирек жер элементтері комплекстері бойынша деректер әлі де толық емес. Жүргізілген жұмыстарда глицин/метионин және шарап қышқылы иондары координацияланған әрлигандты ішкі комплексті қосылыстар синтезделіп, олардың ИҚ-спектроскопиялық және термиялық қасиеттері зерттелген. Термолиз көпсатылы процесс ретінде сипатталады: дегидратация, сусыз тұздың ыдырауы, органикалық бөліктің жануы және соңғы өнімнің (Pr6O11) түзілуі.

Аминқышқылдары: алмастырылмайтын және алмастырылатын

Адам организмінде аминқышқылдарының көп бөлігі бауырда синтезделеді. Алайда кейбір аминқышқылдары ағзада түзілмейді, сондықтан оларды тағам арқылы міндетті түрде алу қажет. Мұндай қосылыстар алмастырылмайтын аминқышқылдары деп аталады.

Алмастырылмайтын аминқышқылдары

  • гистидин
  • изолейцин
  • лейцин
  • лизин
  • метионин
  • фенилаланин
  • треонин
  • триптофан
  • валин

Көбіне бауырда синтезделетін аминқышқылдары

аланин, аргинин, аспарагин, аспарагин қышқылы, цитруллин, цистеин, γ-аминомай қышқылы, глутамин қышқылы, глутамин, глицин, орнитин, пролин, серин, таурин, тирозин.

Ақуыз синтезі ағзада үздіксіз жүреді. Алмастырылмайтын аминқышқылдарының біреуі ғана жетіспесе, ақуыз түзілуі тежелуі мүмкін. Бұл ас қорыту жүйесі бұзылыстарына, өсудің баяулауына, көңіл күйдің төмендеуіне және басқа да күрделі мәселелерге алып келуі ықтимал.

Дефицит неге туындайды?

Аминқышқылдары тапшылығы тек ақуыз аз тұтынылғандықтан ғана пайда болмайды. Тіпті рацион теңгерімді болған күннің өзінде де төмендегі факторлар тәуекелді арттыруы мүмкін:

  • асқазан-ішек жолында сіңірілу (сорылу) бұзылыстары;
  • инфекциялар, жарақаттар;
  • созылмалы стресс;
  • кейбір дәрілік препараттарды ұзақ қолдану;
  • жас ұлғаюымен байланысты өзгерістер;
  • басқа қоректік заттардың (дәрумендер, минералдар) теңгерімсіздігі.

Қоспалар туралы: практикалық ескертпелер

Қазіргі таңда алмастырылатын және алмастырылмайтын аминқышқылдарын биологиялық белсенді қоспалар арқылы толықтыруға болады. Бұл кейбір кәсіби жүктемелер кезінде, шектеулі (редукциялық) диеталарда және вегетариандық тамақтану үлгілерінде өзекті болуы мүмкін.

L және D формалары нені білдіреді?

Аминқышқылдарының көпшілігі екі айна-симметриялы формада болады: D және L. Бұл атаулар молекуланың кеңістіктік құрылымына (оптикалық изомерияға) қатысты. Жануарлар мен өсімдіктер ақуыздары, негізінен, L-формадағы аминқышқылдарынан құралады. Сондықтан көптеген жағдайларда L-аминқышқылдары ағзаның биохимиялық процестері үшін қолайлырақ болып саналады.

Қабылдау ерекшелігі

Еркін (байланыспаған) аминқышқылдары қорытуды көп қажет етпей, салыстырмалы түрде тез сіңуі мүмкін. Ал алмастырылмайтын аминқышқылдарының комплексі қолданылса, оны көбіне тамақтанудан 30 минут бұрын қабылдау ұсынылады.

Ескерту: қоспаларды қолдану жеке жағдайға байланысты. Созылмалы аурулар, жүктілік, дәрі қабылдау кезінде дәрігермен кеңесу қажет.