Аминокислоты и пептиды: основы химии

ВведениеВ этом учебном материале мы рассмотрим основные понятия, связанные с аминокислотами и пептидами. Мы изучим их строение, свойства и применение в различных областях.

1. АминокислотыАминокислоты — это органические соединения, которые содержат аминогруппу (-NH2) и карбоксильную группу (-COOH). Они являются строительными блоками белков. Существует 20 основных аминокислот, из которых строятся белки живых организмов.

Строение аминокислотАминокислота состоит из углеводородного радикала (R), аминогруппы (-NH2) и карбоксильной группы (-COOH):H2N-CH(R)-COOH

Радикал может быть различным у разных аминокислот. Он определяет уникальные свойства каждой аминокислоты.

Классификация аминокислотСуществует несколько способов классификации аминокислот:

• По строению радикала: алифатические, ароматические, гетероциклические.
• По полярности: неполярные, полярные, заряженные.
• По биологической ценности: незаменимые, заменимые.

Примеры аминокислот: глицин (Gly), аланин (Ala), валин (Val), лейцин (Leu), изолейцин (Ile), фенилаланин (Phe), тирозин (Tyr), триптофан (Trp), серин (Ser), треонин (Thr), цистеин (Cys), метионин (Met), аспарагин (Asn), глутамин (Gln), аспартат (Asp), глутамат (Glu), лизин (Lys), аргинин (Arg), гистидин (His), пролин (Pro).

Свойства аминокислотАминокислоты обладают следующими свойствами:

• Амфотерность: могут проявлять как кислотные, так и основные свойства.
• Способность к образованию пептидных связей: аминокислоты соединяются друг с другом, образуя пептидные связи.

2. ПептидыПептиды — это короткие цепочки аминокислот, соединённых пептидными связями. Они образуются в результате реакции конденсации между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой аминокислоты.

Структура пептидовПептидная связь образуется между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной группой другой аминокислоты:H2N-CH(R1)-CO-NH-CH(R2)-COOH → H2N-CH(R1)-CONH-CH(R2)-COOH + H2O

Пептид состоит из нескольких аминокислот, связанных пептидными связями:H2N-CH(R1)-CONH-CH(R2)-CONH-CH(R3)-COOH и т. д.

Длина пептидной цепи может варьироваться от двух до нескольких десятков аминокислот. Короткие пептиды называются олигопептидами, а длинные — полипептидами.

Функции пептидовПептиды выполняют различные функции в организме:

• Регуляторные пептиды регулируют физиологические процессы.
• Гормоны — пептидные гормоны регулируют обмен веществ.
• Нейромедиаторы — пептиды передают нервные импульсы.
• Иммунные пептиды участвуют в иммунной защите.
• Пищеварительные пептиды помогают переваривать пищу.

Пример пептида: глутатион (γ-глутамилцистеинилглицин) — антиоксидантный пептид, который защищает клетки от свободных радикалов.

3. Применение аминокислот и пептидовАминокислоты и пептиды широко используются в различных областях:

• В медицине: для синтеза лекарств, вакцин, гормонов.
• В пищевой промышленности: для производства пищевых добавок, ароматизаторов, усилителей вкуса.
• В сельском хозяйстве: для кормления животных, повышения урожайности.
• В косметике: для создания кремов, шампуней, гелей.
• В научных исследованиях: для изучения структуры и функций белков.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое аминокислоты?
2. Какие существуют классификации аминокислот?
3. Каковы свойства аминокислот?
4. Что такое пептиды?
5. Как образуются пептидные связи?
6. Какова структура пептидов?
7. Какие функции выполняют пептиды в организме?
8. Приведите пример пептида и его функцию.
9. Где применяются аминокислоты и пептиды?

Решение задачЗадача 1. Напишите формулу аминокислоты, содержащей аминогруппу, карбоксильную группу и углеводородный радикал, состоящий из одного атома углерода.Решение: Формула аминокислоты с одним атомом углерода в радикале: H2N-CH2-COOH. Это аминокислота глицин.

Задача 2. Сколько пептидных связей содержится в пептиде, состоящем из трёх аминокислот?Решение: В пептиде из трёх аминокислот содержится две пептидные связи:H2N-CH(R1)-CONH-CH(R2)-CONH-CH(R3)-COOH.