9.5. Способы получения аминокислот

Лабораторные методы получения аминокислот:

1) Циангидринныйсинтезведутсоченьбольшимизбытком аммиака с последующим гидролизом полученного аминонитрила в аминокислоту. Этим способом возможен синтез только α-аминокислот:

циангридрин α-аминонитрил

α- аминокислота

2) Аммонолиз α-галогенкарбоновых кислот:

2-аминокарбоновая кислота

В организме биосинтез α-аминокислот осуществляется из α-кето- кислот – продуктов метаболизма углеводов. Возможны два пути превращения кетокислот в аминокислоты.

Восстановительное аминирование (in vivo) приводит к образованию только L-аминокислот, что обусловлено стереоспецифическим строением ферментов, катализирующих данные реакции. Восстановительное аминирование кетокислот идет с участием фермента, имеющего в качестве кофермента НАДН +H

α-кетокислота α-аминокислота

142

При восстановительном аминировании α-кетокислот присоединение аммиака происходит с одновременным их восстановлением, с образованием аминокислот. В качестве α-кетокислот чаще участвуют пировиноградная кислота, которая восстанавливается в аланин, щавелевоуксусная, переходящая в аспарагиновую кислоту и α – кетоглутаровая кислота, восстанавливающаяся в глутаминовую кислоту:

Трансаминирование – основной путь биосинтеза α-аминокислот. Реакция протекает с участием ферментов трансаминаз и кофермента пиридоксальфосфата. Фактически переаминирование сводится к взаимномуобменудвухфункциональныхгрупп– аминнойикарбонильной, то есть ферментативная реакция обратимого переноса аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту (α-кетоглутаровую или оксалоацетат) без промежуточного образования аммиака (Рис 9.2).

аспартат α - кетоглутарат оксалоацетат глутамат

143

аланин α- кетоглутарат пируват глутамат

Рис. 9.2 Схема ферментативной реакции переноса аминогруппы

саминокислоты на кетокислоту без промежуточного образования аммиака

Вэтом процессе пиридоксальфосфат используется как временное хранилище аминогруппы для передачи ее от α-аминокислоты к кетокислоте:

пиридоксальфосфат (ПФ) пиридоксаминфосфат

9.6. Химические свойства

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, так как содержат и кислотную и основную группу. Аминокислотам присущи все свойства как карбоновых кислот, так и аминов. В частности,

образованиесолейсоснованиями,образованиеэфиров,галогенангидридов, амидов благодаря присутствию карбоксильной группы, а также образование солей с сильными кислотами, образование оснований Шиффа, амидов за счет наличия аминогруппы.

Поэтому α-аминокислоты образуют соли как со щелочами, так и с кислотами:

144

Ряд специфических реакций обусловлен наличием СООН и NН2 групп у одного и того же атома углерода. В основном это ферментативные реакции.

1) Декарбоксилирование α-аминокислот При декарбоксилировании ряда α-аминокислот в организме, с

участием фермента декарбоксилазы, образуются биогенные амины (γ-аминомасляная кислота, гистамин):

декарбоксилаза

ПФ (vit B6)

2) Дезаминирование (удаление NН3).

Дезаминирование - это важный путь превращения аминокислот в соответствующие α-кетокислоты в результате отщепления амино-

145

группы в виде аммиака. Дезаминирование может быть неокислительным и окислительным. Неокислительное дезаминирование характерно для бактерий, грибов. Потеря аминогруппы без участия кислорода происходит путём отщепления аммиака под действием ферментов с образованием α, β-непредельных кислот:

аспартаза

В печени человека присутствуют специфические пиридоксальфосфатзависимые ферменты сериндегидратаза, треониндегидратаза, катализирующие реакции неокислительного дезаминирования аминокислот серина и треонина. В случае серина в результате образуется пировиноградная кислота (пируват), а треонина – α-кетобутират:

сериндегидра-

таза ПФ

треониндегидра

таза ПФ

Окислительное дезаминирование происходит с участием фер-

ментов оксидаз с выделением NНз и образованием соответствующей α-кетокислоты:

146

В тканях наиболее активно происходит дезаминирование глутаминовой кислоты с участием фермента глутаматдегидрогеназы (обратимый процесс):

глутаматдегидрогеназа

Вышеприведённые пути дезаминирования осуществляются только ферментативным путём.

3) Гидроксилирование некоторых аминокислот, с образованием аминокислот играющих важную роль как в составе белков, так и в качестве субстратов для образования биогенных аминов, осуществляется в организме и не имеет аналогий в химии in vitro (например, гидроксилирование фенилаланина в тирозин(см. главу 5.6.2).

4) Образование амидов, являющихся важнейшими среди производных аминокислот (два из них входят в состав белков):

147

аспарагин

аспарагиновая кислота

В белках и пептидах аминокислоты связаны пептидной связью(вид амиднойсвязи), возникающейпривзаимодействииα-аминогруппы одной аминокислоты скарбоксильной группой другой. Схематически образование пептидной связи показано на рис.9.3.

Рис.9.3 Образование пептидной связи

148

Таблица 9.1

Названия аминокислот, аминокислотных радикалов в пептидах