Природные биологически важные аминокислоты

a-Аланин, a-аминопропионовая кислота, Ala. Встречается во всех организмах в свободном виде и в составе белков. Биосинтез L-аланина происходит в результате аминирования и переаминирования пировиноградной кислоты или b-декарбоксилирования аспарагиновой кислоты. Впервые выделен из фиброина шелка в 1888 году (Вейль), синтезирован А. Штрекером в 1850 году.

a-аминоизовалериановая кислота, Val. 

L-валин - необходимый компонент пищи для животных и человека. Встречается во всех организмах в свободном виде и в составе белков. В оганизме происходит обратимое превращение L-валина в a-кетоизовалериановую кислоту. Впервые выделен Э. Фишером в 1901 из казеина.

2-амино-4-метилпентановая кислота, 2-амино-4-метилвалериановая кислота, Leu. 

L-лейцин - необходимый компонент пищи для животных и человека. Встречается во всех организмах в свободном виде и в составе белков. Биосинтез L-лейцина в растениях и бактериях осуществляется из 2-оксо-3метилбутановой кислоты через 2-оксо-4-метилпентановую кислоту, из которой в результате переаминирования образуется лейцин. Синтетически лейцин может быть получен из ачиламиномалонового эфира или 3-метилбутаналя (изовалерианового альдегида). Впервые выделен из мышечного волокна и шерсти в 1820 А. Браконно, синтезирован Э. Фишером в 1904 взаимодействием 2-бром-4-метилпентановой кислоты с аммиаком.

2-амино-3-метилпентановая кислота, 2-амино-3-метилвалериановая кислота, Ile. 

Изолейцин - необходимый компонент пищи для животных и человека. Встречается во всех организмах в свободном виде и в составе белков. Его содержание в продуктах (на сухой вес) составляет в пшеничной муке 6%, говядине 8%, в коровьем молоке 11%. Биосинтез L-трео-изолейцина осуществляется из 2-оксомасляной (образуется из треонина) и пировиноградной кислот в результате сложной цепи реакций. Распадается в организме до 2-метилацетоуксусной кислоты. Синтетически L-трео-изолейцин может быть получен аминированием 2-бром-3-метилпентановой кислоты.

L-трео-изолейцин применяют для синтеза природных и биологически активных пептидов. он впервые выделен из фибрина в 1904 Ф. Эрлихом.

2-амино-3-фенилпропионовая кислота, b-фенил-a-аланин, Phe

L-фенилаланин, незаменимая аминокислота, встречается во всех организмах, в составе молекул белков, например, в овальбумине, зеине, фибрине, инсулине, гемоглобине; входит в состав пептидов подсластителей (напр. аспартам). Биосинтез L-фенилаланина осуществляется из эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпирувата через шикимовую, префеновую и фенилпировиноградную кислоты.

В организме под действием фермента фенилаланин-4-монооксигеназы фенилаланин превращается в тирозин. При отстутсвии или резком снижении активности фермента возникает заболевание фенилкетонурия, которое проявляется главным образом выраженной олигофренией.

L-фенилаланин впервые выделен из ростков люпина Э. Шульце и Й. Барбиери в 1881.

2-амино-4-метилтиобутановая кислота, Met

L-метионин - необходимый компонент пищи для человека и животных (незаменимая аминокислота). Встречается во всех организмах в составе молекул белков и пептидов, входит в состав опиоидного пептида энкефалина; особенно богат метионином казеин. Метионин играет важную роль в биосинтетическом метилировании.

Выделяют метиотионин из гидролизатов казеина. промышленный синтез осуществляют из 3-метилтиопропионового альдегида. L-метионин применяют для обогащения кормов и пищи, а также как лекарственное средство для лечения и предупреждения заболеваний и токсичных поражений печени, лечения атеросклероза; используют для синтеза пептидов.

Впервые L-метионин выделен из казеина в 1922 году И. Мюллером.

2-амино-3-(3-индолил)пропионовая кислота, b-(3-индолил)-a-аминопропионовая кислота, b-3-индолилаланин, Trp

L-триптофан - незаменимая аминокислота, входит в состав многих белков. Наибольшее количество триптофана содержатся в фибриногене и g-глобулине крови.

Биосинтез триптофана в микроорганизмах осуществляется из антраниловой кислоты и серина. Важнейшие продукты превращения триптофана в организме - триптамин, серотонин, гетероауксин, кинуренин и др. В кишечнике из триптофана образуется скатол.

Триптофан впервые выделен из казеина Ф. Гопкинсом и С. Колем в 1902 г.

2-пирролидинкарбоновая кислота, Pro

Пролин - единственная из кодируемых аминокислот, у которой a-аминогруппа - фрагмент гетероцикла. В отличие от других аминокислот дает желтое, а не фиолетовое окрашивание в нингидринной реакции. При окислении пролина в организме животных образуются 3- и 4-гидроксипролины, остатки которых в больших количествах (особенно 4-гидроксипролина) содержаться в коллагене.

L-пролин - заменимая аминокислота. Входит в состав практически всех белков. особенно богаты L-пролином коллаген, проламины (семена злаков) и эластин.В организме человека синтезируется из глутаминовой кислоты. Синтез пролина может быть осуществлен циклизацией a,d-дихлорвалериановой кислоты.

L-пролин впервые выделен из казеина в 1901 г. Э. Фишером.

Аминоуксусная кислота, гликокол, Gly.

В составе белков встречается чаще, чем другие аминокислоты. Служит предшественником в биосинтезе порфириновых и пуриновых оснований. Глицин - кодируемая аминокислота, заменимая. Его биосинтез осуществляется переаминированием глиоксиловой кислоты, ферментативным расшеплением серина и треонина. синтезируют глицин из хлоруксусной кислоты и аммиака.

Применяется глицин для синтеза пептидов, как компонент буферных растворов, в смеси с другими аминокислотами - для паэнтерального питания.

Впервые получен Браконно из шелка (1820).

2-амино-3-гидроксипропионовая кислота, b-гидроксиаланин, Ser

Остаток L-серина встречается во всех микроорганизмах в составе молекул белков, особенно много их в фиброине шелка. Активность ряда ферментов (трипсин, химотрипсин, холинэкстераза) связана со спецефической реакционной способностью гидрокогруппы остатка серина, входящего в структуру их активных центров.

Серин - кодируемая заменимая аминокислота, образуется в организме в результате трансаминирования и последующего дефосфорилирования 3-фосфопировиноградной кислоты, участвует в биосинтезе триптофана и серосодержащих аминокислот, обратимо расщепляется на гилицин и формальдегид, претерпевает дезаминирование, превращаясь в пировиноградную кислоту. Из серина в организме синтезируется этаноламин и холин.

Серин впервые выделен Э. Крамером в 1865 г. из шелка.

2-амино-3-гидроксимасляная кислота, трео-a-амино-b-гидроксимасляная кислота, Thr

Треонин - кодируемая, незаменимая аминокислота, входит в состав многих белков (пепсин, глиадин, фибрин и др.). В организме треонин дезаминируется с образованием 2-оксомасляной кислоты при участии пиридоксальфосфата. При действии альдолаз треонин обратимо расщепляется на ацетальдегид и глицин.

Биосинтез треонина осуществляется из гомосерина через стадии фосфорилирования по OH-группе и изомеризации.

Треонин впервые выделен в 1925 г. С. Шрайвером и Х. Бустоном из белка овса.

2-Амино-3-(4-гидроксифенил)пропановая кислота, b-(n-гидроксифенил)аланин, Tyr

L-тирозин - кодируемая заменимая аминокислота. Входит в состав всех белков, в частности пепсина и инсулина. В животном организме необратимо образуется из фенилаланина.Из тирозина в организмесинтезируются ряд важных веществ: тирамин и 3,4-дигидроксифенилаланин, а также дииодтирозин, из которого образуется гормон тироксин.

Нарушение обмена тирозина (дезаминирование с образованием 3-(4-гидроксифенил)пировиноградной кислоты) вызывает наследственное заболевание олигофрению.

Впервые тирозин выделен в 1849 г. Ф. Боппом из казеина.

b-амид аспарагиновой кислоты, Asn

L-аспарагин - кодируемая аминокислота, встречается во всех организмах в свободном виде (в проростках вики - до 28%) и в составе белков. В организме животных связывает аммиак и переносит его к почкам. Биосинтез осуществляется в результате амидирования аспарагиновой кислоты.

Впервые выделен из белка эдестина М. Дамодараном в 1932 г.

g-Амид глутаминовой кислоты, Gln

L-глутамин встречается во всех организмах в свободном виде (в свекле до 5,6%) и в составе белков. Для опухолевых клеток L-глутамин - незаменимый компонент, на чем основан один из подходов в создании противоопухолевых препаратов (например, g-гидрокси-L-глутамин - антиметаболит для опухолевых тканей). L-глутамин - промежуточный продукт ассимиляции азота в организме, участвует в переаминировани. Его биосинтез осуществляется в результате амидирования карбоксильной группы глутаминовой кислоты.

Выделяют L-глутамин из свеклы и других растений. Он применяется для синтеза пептидов, в смеси с другими аминокислотами - для парэнтерального питания. Впервые выделен Шульце в 1877 из сахарной свеклы.

2-амино-3-меркаптопропионовая кислота, b-меркаптоаланин, Cys

L-цистеин - кодируемая заменимая аминокислота. Цистеин входит в сотав белков и некоторых пептидов (например, глутатиона). Особенно много цистеина в кератинах. Биосинтез цистеина в растениях и микроорганизмах осуществляется путем земены OH на SH в серине. В организме животных образуется из метионина, распадается до цистамина. Характерная ососбенность цистеина - его способность подвергаться в составе молекулы белка самопроизвольному окислению с образованием остатков цистина. Цистеин участвует в биосинтезе цистина, глутатиона, таурина и кофермента А.

Цистеин может быть получен восстановлением цистина, взаимодействием фталимидомалонового эфира с хлорметил(бензил)сульфидом (с последующим гидролизом и восстановлением) и др.

Цистеин впервые выделен в виде цистина К. Мернером в 1899 из рога.

a-аминоглутаровая кислота, Glu

L-глутаминовая кислота встречается во всех организмах в свободном виде (в плазме крови вместе с глутамином составляет ок. 1/3 всех свободных аминокислот) и в составе белков. В организме декарбоксилируется до g-аминомасляной кислоты, а через цикл трикарбоновых кислот превращается в янтарную кислоту. L-глутаминовая кислота предшедственник в биосинтезе орнитина и пролина, участвует в переаминировании при биосинтезе аминокислот, а также в транспорте ионов K⁺ в центральной нервной системе.

L-глутаминовая кислота - кодируемая аминокислота, заменимая. Мононатриевая соль L-глутаминовой кислоты, напоменающая по вкусу мясо, применяется в пищевой промышленности, соли Ca и Mg - для лечения психических и нервных заболеваний.

Аминоянтарная кислота, Asp

L-Аспарагиновая кислота играет важную роль в организме при переаминировании, биосинтезе мочевины, пиримидиновых оснований; метоболизирует до фумаровой кислоты.

L-Аспарагиновая кислота - кодируемая аминокислота. Встречается во всех организмах в свободном виде и в составе белков. Ее биосинтез осуществляется в результате изомеризации треонина в гомосерин с последующим его окислением или в результате гидролиза аспарагина. Выделяют L-аспарагиновую кислоту из белковых гидролизатов.

L-Аспарагиновую кислоту применяют для синтеза пептидов, в смеси с другими аминокислотами - для парэнтерального питания. Впервые выделена Г. Ритхаузеном в 1868 из белков конглутина и легумина.

2,6-диаминогексановая кислота, Lys

L-Лизин - необходимый компонент пищи для человека и животных (незаменимая аминокислота). Встречается во всех организмах в составе молекул белков и пептидов, входит в состав активных центров ферментов, например, аминотрансфераз; в больших количествах соедржится в гистонах и протаминах (белки, входящие в состав хроматина). Его содержание в продуктах (на сухую массу) составляет: в пшеничной муке 1,9%, говядине 10%, коровьем молоке 8,7%.

Биосинтез L-лизина осуществляется из аспарагиновой и пировиноградной кислот через 2,6-диаминопимелиновую кислоту (декарбоксилирование которой приводит к L-лизину) или из a-аминоадипиновой кислоты; последняя образуется также при распаде L-лизина в организме. Получают L-лизин микробиологически или из гидролизатов белков путем осаждения в виде пикрата. Синтетически лизин получают аминирование a-галогенкапролактама.

L-Лизин применяют как кормовую добавку для восполнения дефицита этой аминокислоты в растительных белках; используют также в синтезе пептидов, в смеси с другими аминокислотами - для составления питательных сред. Впервые L-лизин выделен из казеина в 1889 Э. Дрекселем.

1-амино-4-гуанидиновалериановая кислота, Arg

L-Аргинин - необходимый компоненты пищи человека и животных (незаменимая кодируемая аминокислота). Встречается во многих организмах в свободном виде и в составе белков; особенно велико содержание в протаминах и гистонах. L-Аргинин - один из основных метаболитов в онитоновом цикле. Биосинтез может осуществлятся из цитруллина. Выделяют из гидролизатов желатины в виде флавианата; м.б. синтезирован из орнитина и цианамида.

L-Аргинин применяют для синтеза пептидов, в смеси с другими аминокислотами - для парэнтерального питания.

L-Аргинин впервые выделен С.Г. Хединым в 1895 из рога животного.

2-амино-3-(4-имидазолил)пропионовая кислота, His.

L-Гистидин - необходимый компонент пищи для животных и человека (незаменимая аминокислота). Встречается во всех организмах в свободном виде и в составе белков. При декарбоксилировании гистидина в организме образуется гистамин. L-Гистидин - кодируемая аминокислота; его биосинтез осуществляется из имидазолилглицерофосфата. Выделяют гистидин из гидролизатов гемоглобина крови или синтезируют, например, взаимодействием 5-хлорметилимидазола с ацетамидомалоновым эфиром.

Гидрохлорид гистидина применяется при лечении гепатита, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Впервые выделен Косселем из стурина (1896).