Амины аминокислоты белки амины амины алифатического. Лекция на тему: "Амины. Аминокислоты. Белки. Строение и биологическая функция белков." Амины аминокислоты белки
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Аминокислоты – органические бифункциональные соединения, в состав которых входят карбоксильная группа –СООН и аминогруппа – NH 2 .
В зависимости от взаимного расположения обеих функциональных групп различают α-, β – и γ-аминокислоты:
CH 3 -CH(NH 2)-COOH (α-аминопропионованя кислота)
CH 2 (NH 2)-CH 2 -COOH (β – аминопропионованя кислота)
Наиболее важными представителями аминокислот являются: глицин (H 2 N-CH 2 -COOH), аланин (CH 3 -CH(NH 2)-COOH), фенилаланин (C 6 H 5 -CH 2 -CH(NH 2)-COOH), глутаминовая кислота (HOOC-(CH 2) 2 -CH(NH 2)-COOH), лизин (H 2 N-(CH 2) 4 -CH(NH 2)-COOH), серин (HO-CH 2 -CH(NH 2)-COOH) и цистеин (HS-CH 2 -CH(NH 2)-COOH).
Изомерия
Для аминокислот характерны следующие виды изомерии: углеродного скелета, положения функциональных групп и оптическая изомерия.
Физические свойства аминокислот
Аминокислоты – твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Они плавятся при высоких температурах с разложением.
Получение
Аминокислоты получают путем замещения галогена на аминогруппу в галогензамещенных карбоновых кислотах. В общем виде уравнение реакции будет выглядеть так:
R-CH(Cl)-COOH + NH 3 = R-CH(NH 3 + Cl —) = NH 2 –CH(R)-COOH
Химические свойства аминокислот
Аминокислоты – амфотерные соединения. Они реагируют как с кислотами, так и с основаниями:
NH 2 –CH 2 -COOH + HCl = Cl
NH 2 –CH 2 -COOH + NaOH= NH 2 –CH 2 -COONa + H 2 O
При растворении аминокислот в воде аминогруппа и карбоксильная группа взаимодействуют друг с другом с образованием соединений, называемых внутренними солями:
H 2 N –CH 2 -COOH ↔ + H 3 N-CH 2 COO —
Молекулу внутренней соли называют биполярным ионом.
Водные растворы аминокислот имеют нейтральную, щелочную и кислотную среду в зависимости от количества функциональных групп. Например, глутаминовая кислота образует кислый раствор, поскольку в её составе две карбоксильные группы и одна аминогруппа, а лизин – щелочной раствор, т.к. в её составе одна карбоксильная группа и две аминогруппы.
Две молекулы аминокислоты могут взаимодействовать друг с другом. При этом происходит отщепление молекулы воды и образуется продукт, в котором фрагменты молекулы связаны между собой пептидной связью (-CO-NH-). Например:
Полученное соединение называют дипептидом. Вещества, построенные из многих остатков аминокислот, называются полипептидами. Пептиды гидролизуются под действием кислот и оснований.
α-Аминокислоты играют особую роль в природе, поскольку при их совместной поликонденсации в природных условиях образуются важнейшие для жизни вещества – белки.
Также для аминокислот характерны все химические свойства карбоновых кислот (по карбоксильной группе) и аминов (по аминогруппе).
Белки
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Белки (протеины, полипептиды) - высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа- аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью.
В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Множество их комбинаций создают молекулы белков с большим разнообразием свойств. Кроме того, аминокислотные остатки в составе белка часто подвергаются посттрансляционным модификациям, которые могут возникать и до того, как белок начинает выполнять свою функцию, и во время его «работы» в клетке. Часто в живых организмах несколько молекул разных белков образуют сложные комплексы, например, фотосинтетический комплекс.
Белки обладают свойством амфотерности, то есть в зависимости от условий проявляют как кислотные, так и осно́вные свойства. В белках присутствуют несколько типов химических группировок, способных к ионизации в водном растворе: карбоксильные остатки боковых цепей кислых аминокислот (аспарагиновая и глутаминовая кислоты) и азотсодержащие группы боковых цепей основных аминокислот (в первую очередь, ε-аминогруппализина и амидиновый остаток CNH(NH 2)аргинина, в несколько меньшей степени -имидазольный остаток гистидина).
Белки различаются по степени растворимости в воде. Водорастворимые белки называются альбуминами, к ним относятся белки крови и молока. К нерастворимым, или склеропротеинам, относятся, например, кератин (белок, из которого состоят волосы, шерсть млекопитающих, перья птиц и т. п.) и фиброин, который входит в состав шёлка и паутины. Растворимость белка определяется не только его структурой, но внешними факторами, такими как природа растворителя, ионная сила и pH раствора.
Амины алифатического ряда Амины - органические соединения, которые можно рассматривать как производные углеводородов, образованные в результате замещения атомов водорода в углеводородной молекуле остатками аммиака (аминогруппами). Амины рассматривают и как производные аммиака, в котором атомы водорода замещены углеводородными радикалами R – H NH 3 R – NH 2 углеводород аммиак амин
Так как в аммиаке радикалами могут быть последовательно замещены все водородные атомы, существуют три группы аминов. Амины, в которых азот соединен с одним радикалом, называются первичными, с двумя радикалами – вторичными и с тремя радикалами – третичными R R | | R – NH 2 R – NH R – N – R первичный вторичный третичный амин амин
Амины могут содержать одну, две и более аминогрупп, соответственно различают моноамины, диамины и т. д. Следует иметь в виду, что диамины с двумя аминогруппами при одном углеродном атоме не существуют. Поэтому простейшим диамином является этилендиамин, содержащий две аминогруппы при различных углеродных атомах: NH 2 – CH 2 – NH 2 этилендиамин (1, 2 - этандиамин)
С аминами тесно связаны органические вещества, являющиеся производными аммониевых соединений. Производные гидроксида аммония, содержащие в комплексном аммониевом катионе вместо атомов водорода радикалы, называют гидроксидами замещенного аммония; соединения, содержащие ион четырехзамещенного аммония, в котором с азотом вместо всех четырех атомов водорода связаны четыре радикала, называют четвертичными аммониевыми основаниями:
Номенклатура аминов По правилам Международной номенклатуры, если аминогруппа в соединении является главной, наличие ее обозначают окончанием –амин; когда имеется несколько таких групп, используют окончание с греческими числительными – диамин, триамин и т. д.
Для наименования первичных аминов или диаминов с первичными аминогруппами указанные окончания добавляются к названиям соответствующих одновалентных или двухвалентных радикалов: CH 3 | CH 3 – NH 2 CH 3 – CH – NH 2 метиламин изопропиламин CH 2 – CH 2 | | NH 2 NH 2 тетраметилендиамин
Названия аминов могут быть произведены и от заместительных названий соответствующих углеводородов, тогда цифрами указывают атомы углерода главной цепи, связанные с аминогруппой. Например CH 3 5 4 │ 3 2 1 CH 3 ― CH ― CH 2 ― CH 3 │ NH 2 4 -метилпентанамин-2
Названия вторичных и третичных аминов с одинаковыми радикалами образуются из названий этих радикалов и указывающих их число греческих числительных. Например: CH 2 ― CH 3 │ СH 3 ― NH ― CH 3 ― CH 2 ― N ― CH 2 ― CH 3 диметиламин триэтиламин
Название соединений, содержащих ион замещенного аммония составляют из наименований радикалов: CH 3 CH 3 │ │ CH 3 ― N+ ― CH 3 OH― CH 3 ― N+ ― CH 3 Cl ― │ │ CH 3 C 2 H 5 гидроксид хлорид тетраметиламмония триметилэтиламмония
Химические свойства Как производные аммиака амины проявляют основные свойства и являются органическими основаниями. Подобно аммиаку амины с водой образуют катионы замещенного аммония и гидроксильные анионы: + CH 3 NH 2 + HOH CH 3 NH 3 + OH ¯ метиламин ион метиламина
Водные растворы аминов можно представить как растворы гидроксидов замещенного аммония; в случае метиламина – гидроксида метиламмония CH 3 NH 3 OH. Они имеют щелочную реакцию и окрашивают лакмус в синий цвет.
Под влиянием простейших алкильных радикалов основные свойства аминогруппы увеличиваются, поэтому амины жирного ряда являются более сильными основаниями, чем аммиак. Особенно сильные основные свойства проявляют четвертичные аммониевые основания.
Увеличение основных свойств аминогруппы в аминах сравнительно с аммиаком объясняется электронодонорными свойствами алкильных радикалов, их способностью отталкивать электроны связей, соединяющих их с другими атомами или группами: ●● CH 3 N H CH 3 N H CH 3 метиламин диметиламин
Алкилы увеличивают общую электронную плотность атома азота, несущего неподеленную электронную пару, и, следовательно, его способность присоединять протон. Как основание аммиак с кислотами дает соли аммония. Аналогично проявляются основные свойства аминов.
CH 3 NH 2 + HCl CH 3 NH 3 Cl метиламин хлорид метиламмония CH 3 NH 2 + H 2 SO 4 CH 3 NH 3 SO 4 2 метиламмония сульфат
Едкие щелочи, как более сильные основания, вытесняют амины из их солей. CH 3―NH 3 Cl + Na. OH → CH 3―NH 2 + H 2 O + Na. Cl метиламин Реакция ускоряется при нагревании.
Реакции аминов с азотистой кислотой При действии азотистой кислоты (HNO 2) на первичные амины выделяются газообразный азот и вода и образуется спирт: R―N H 2 + O = N― OH первичный амин R―OH + N 2 + H 2 O азотистая кислота спирт Например: CH 3― N H 2 + O = N― OH CH 3 OH + N 2 метиламин метанол + H 2 O
Вторичные амины при действии на них азотистой кислоты образуют нитрозамины: R R N H + HO N = О + H 2 O R R вторичный азотистая нитрозамин кислота
Например: CH 3 N H + HO N = О N N = О +H 2 O CH 3 CH 3 диметиламин диметилнитрозамин Третичные амины, в которых при азоте нет водорода, не реагируют с азотистой кислотой.
Аминокислоты – это органические соединения, в состав которых входят две функциональные группы: карбоксильная –COOH и аминогруппа –NH 2. Простейшая аминокислота – это аминоуксусная кислота NH 2 COOH, называемая также глицином.
Если один атом водорода в метильном радикале молекулы уксусной кислоты заменить на группу –NH 2, то получится формула аминоуксусной кислоты: CH 3 COOH - уксусная кислота NH 2 COOH – аминоуксусная кислота NH 2 – функциональная группа, называемая аминогруппой.
Амфотерность аминокислот Одновременное наличие в молекулах аминокислот двух функциональных групп определяет их своеобразные химические свойства. Карбоксильная группа – СООН в аминокислотах определяет их кислотные свойства.
Аминогруппа – NH 2 определяет основные свойства вещества, так как способна присоединять к себе катион водорода за счёт наличия свободной электронной пары у атома азота: - NH 2 + H+ - NH 3+. . Так же ведёт себя аммиак, образуя при этом ион аммония NH 4+ : NH 3 + H+ NH 4+. . Аминокислоты – это органические вещества, которые обладают одновременно кислотными и основными свойствами.
Свойства АК. 1. Образование солей Образование внутренних солей Формула не отражает строения АК. Аминогруппа нейтрализует карбоксильную группу, поэтому АК в твёрдом виде и в растворе при p. H = изоэлектрической точке находятся в виде цвиттерионов:
2. Реакции по аминогруппе Ацилирование Хлористый ацетил (Ацетилхлорид) ацетил N-ацетиламинокислота Лизин N 6 -ацетиллизин N, N-диацетиллизин
Реакции по аминогруппе 2, 4 -динитрофторбензол ДНФ-производное АК N-(2, 4 -динитрофенил)аланин Используется для определения N-концевой аминокислоты по Сэнджеру (Сенгеру)
Реакция поликонденсации Благодаря наличию кислотной и основной групп молекулы аминокислот способны взаимодействовать друг с другом и образовывать полимеры – белки. HNH-CH 2 -COOH + HNH-CH 2 -COOH НNH-CH 2 CO- NH-CH 2 COOH + H 2 O
Реакции получения полимеров, которые сопровождаются образованием низкомолекулярного продукта, например воды, называются реакциями поликонденсации. При соединении молекул аминокислот друг с другом возникает связь, называемая пептидной. Связь между остатком аминогруппы -NH- одной молекулы аминокислоты и остатком карбоксильной группы –СОдругой молекулы аминокислоты называется пептидной связью: -CO-NH-.
Белки – продукты реакции поликонденсации аминокислот. Белки имеют очень сложное строение. Мономерами пептидов и белков являются α-аминокислоты.
В общем виде аминокислоты, участвующие в образовании белков, могут быть представлены формулой: H 2 N–CH(R)–COOH. Группа R, присоединенная к атому углерода, определяет различие между аминокислотами, образующими белки. В организмах живых существ содержится более 100 различных аминокислот, однако, в строительстве белков используются не все, а только 20, так называемых «фундаментальных» .
Содержащие ОН-группу Ceрин a-амино-b-оксипропионовая кислота 2 -амино-3 -гидроксипропановая кислота Ser, Сeр Трeонин a-амино-b-оксимасляная кислота 2 -амино-3 -гидроксибутановая кислота Thr, Трe
Серусодержащие АК Цистeин Цистеин Цистин a-амино-b-тиопропионовая кислота 2 -амино-3 -сульфанилпропановая кислота (2 -амино-3 -тиопропановая кислота, 2 -амино-3 -мeркаптопропановая кислота – устаревш.) Cys, Цис Мeтионин a-амино-g-мeтилтиомасляная кислота 2 -амино-4 -метилсульфанилбутановая кислота (2 -амино-4 -метилтиобутановая кислота – устаревш.) Met, Мет.
Моноаминодикарбоновые кислоты и их амиды Аспарагиновая кислота Аминоянтарная кислота Аминобутандиовая кислота Asp, Аспарагин Амид аспарагиновой кислоты 2, 5 -диамино-5 -оксобутановая кислота Asn, Асн Глутаминовая кислота a-aминоглутаровая кислота 2 -аминопентандиовая кислота Glu, Глутамин Амид глутаминовой кислоты 2, 6 -диамино-6 -оксопентановая кислота Gln, Глн
Содержащие аминогруппу Лизин a, e-диаминокапроновая кислота 2, 6 -диаминогексановая кислота Lys, Лиз Аргинин a-амино-d-гуанидилвалериановая кислота 2 -амино-5 -[амино(имино)метил]аминопентановая к-та Arg, Арг
Ароматические АК Фенилаланин a-амино-b-фенилпропионовая к-та 2 -амино-3 -фенилпропановая к-та Phe, Фен Тирозин a-амино-b-(п-оксифенил)пропионовая к-та 2 -амино-3 -(4 -гидроксифенил)пропановая к-та Tyr, Тир
Гетероциклические АК Триптофан a-амино-b-индолилпропионовая к-та 2 -амино-3 -(1 H-индол-3 -ил)пропановая к-та Trp, Три Гистидин a-амино-b-имидазолилпропионовая к-та 2 -амино-3 -(1 H-имидазол-4 -ил)пропионовая к-та His, Гис Пролин Пирролидин-a-карбоновая к-та 2 -пирролидинкарбоновая к-та Pro, Про Для сравнения- аланин
Аминокислоты участвующие в образовании белков Название Глицин Структура Обозначение Гли Аланин Ала Валин Вал Лейцин Лей Изолейцин Иле
Энантиомерия АК В природных белках присутствуют остатки только L-аминокислот. В пептидах бактериального происхождения есть остатки Dаминокислот. Глицин не имеет энантиомеров, т. к. нет хирального атома углерода.
Уровни структурной организации белка первичная структура – аминокислотная последовательность вторичная структура – локальные высокоупорядоченные конформации белковой цепи (a-спираль, b-структура) третичная структура – форма белковой молекулы; трёхмерная нативная структура белка четвертичная структура – агрегат из нескольких молекул белка
первичная структура первичная структура – последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка или пептида. NH 2 -Tyr-Pro-Lys-Gly-Phe-Tyr-Lys-COOH Первичная структура определяет все остальные уровни структурной организации белка
Вторичная структура Вторичная структура- локальные высокоупорядоченные конформации белковой цепи – спирали и складчатые слои.
a-спираль Правые a-спирали полипептидной цепи стабилизируются водородными связями, где С=О группы остова полипептида связаны с лежащими от них в направлении С-конца цепи H-N группами (показано синим).
Структура b-складчатых слоев b-структура образуется из нескольких полиипептидных цепей, связанных водородными связями. Она существует в виде складчатых листов. Так как поверхность b-структуры рифленая, ее еще называют "складчатой b-структурой".
Третичная структура третичная структура – форма белковой молекулы; трёхмерная структура белка. Укладка нерегулярных областей и a и b-структур в глобулу определяет третичную структуру белка
Четвертичная структура Четвертичная структура- агрегат нескольких белковых молекул образующих одну структуру Взаимодействия: ионные, водородные, гидрофобные, ковалентные (дисульфидные) Протомер - отдельная полипептидная цепь Субъединица- функциональная единица
АМИНЫ
Производные аммиака, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены углеводородными радикалами:
CH 3 - NH 2 C 2 H 5 - NH 2 C 3 H 7 - NH 2
метиламин этиламин пропиламин
Группа - NH 2 называется аминогруппой . Амины - органические основания.
Наибольшее практическое значение имеет ароматический амин - анилин.
Анилин C 6 H 5 -NH 2 (фениламин).
Анилин представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом. На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит. Анилин более слабое основание, чем амины предельного ряда.
1. Аминосоединения. Классификация, изомерия, названия и физические свойства
2. Химические свойства аминов. Основность аминов (Загорский В.В.)
3. Особенности свойств анилина. Получение и применение аминов
Теоретический материал по теме "Амины" можно посмотреть
ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ:
тест "Номенклатура аминов"
АМИНОКИСЛОТЫ
Азотосодержащие органические вещества, молекулы которых содержат карбоксильную группу - COOH и аминогруппу - NH 2 .
NH 2 -CH 2 -COOH NH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH
аминоуксусная кислота β-аминопропиновая кислота
Аминокислоты и пептиды в промышленности и медицине
Ежегодно в мире производится более 200 тыс. тонн аминокислот, которые используются в основном как пищевые добавки и компоненты кормов для скота. Традиционным промышленным методом их получения является ферментация, однако все большее значение приобретают химические и особенно ферментативные методы синтеза различных аминокислот. Наибольший удельный вес в промышленном получении аминокислот имеет лизин и глутаминовая кислота, в больших количествах производят также глицин и метионин. Аминокислоты, особенно незаменимые, т.е не синтезирующиеся в организме, представляют большой интерес в первую очередь для медицины и пищевой промышленности. Фенилаланин является предшественником ряда гормонов, осуществляющих многие регуляторные реакции в организме, метионин - основной донор метильных группировок при синтезе адреналина, креатина, а также источник серы при образовании тиамина, Валин участвует в синтезе пантотеновой кислоты, треонин - предшественник витамина В12 и т.д. Следовательно, дефицит аминокислот, способствующий нарушению многих обменных процессов, должен восполняться за счет введения соответствующих экзогенных аминокислот.
Аминокислоты как лекарственные вещества
Аминокислоты широко применяются в медицинской практике. В первую очередь это относится к таким аминокислотам как метионин, гистидин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. В последние годы список аминокислот - лекарственных препаратов - существенно расширился. В него входят аргинин, ароматические аминокислоты, цистеин и некоторые другие.
Аргинин в сочетании с аспартатом или глутаматом помогает при заболевании печени. K-Na-аспартат снимает усталость и облегчает боли в сердце, его рекомендуют при заболевании печени и диабете. Цистеин защищает SH-ферменты в печени и других тканях от окисления и оказывает детоксицирующее действие. Он проявляет также защитное действие от повреждения, вызываемых облучением. Дигидроксифенилаланин и D-фенилаланин эффективны при болезни Паркинсона. Из полиаминокислот получают хороший материал для хирургии.
Глутаминовая кислота используется в психиатрии при эпилепсии и особенно в детской психиатрии для лечения слабоумия и последствий родовых травм. Кроме того, её применяют в комплексной терапии язвенной болезни и при гипоксии. Весьма эффективным лекарственным препаратом является производное глутаминовой кислоты - гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК. Она образуется из глутаминовой кислоты в результате декарбоксилирования при помощи фермента 4-аминобутират: 2- оксиглутаратаминотрансферазы в присутствии пиридоксальфосфата. ГАМК тормозит передачу нервного импульса в синапсах центральной нервной системы. На основе ГАМК создан лекарственный препарат гаммалон (аминолон), применяемый при нарушениях мозгового кровообращения после инсульта, при атеросклерозе мозговых сосудов, потере памяти.
Аспарагиновая кислота способствует повышению потребления кислорода сердечной мышцей. В кардиологии применяют панангин - препарат, содержащий аспартат калия и аспартат магния. Панангин применяют для лечения различного рода аритмий, а также ишемической болезни сердца.
Метионин защищает организм при отравлении бактериальными эндотоксинами и некоторыми другими ядами, в связи с этим используется для защиты организма от токсикантов окружающей среды. Обладает радиопротекторным свойством.
Глицин , подобно ГАМК, является медиатором торможения в ЦНС. В медицинской практике применяется для лечения алкоголизма. Производное глицина - бетаин- является эффективным гепатопротекторным препаратом, улучшает процессы пищеварения.
Эффективным представляется использование аминокислот как пищевых добавок, имеющее двоякое значение: в качестве лечебных компонентов, а также для улучшения питательной ценности пищевых продуктов и придания им оптимальных вкусовых свойств.
Аминокислоты в сельском хозяйстве
Аминокислоты в сельском хозяйстве аминокислоты применяются преимущественно в качестве кормовых добавок. Многие растительные белки содержат лизин в очень малых количествах, поэтому добавление лизина в корма сельскохозяйственных животных с целью их сбалансирования по белковому питанию имеет первостепенное значение. Кроме того, в сельском хозяйстве аминокислоты применяются для защиты растений от различных болезней (метионин, глутаминовая кислота, валин), некоторые из аминокислот, как аланин и глицин, обладают гербицидным действием и используются для защиты растений от сорняков.
Введение в такие аминокислоты, как глутаминовая или аспарагиновая кислоты, гидрофобных группировок дает возможность получать поверхностно-активные вещества (ПАВ), широко используемые в синтезе полимеров, а также при производстве моющих средств, эмульгаторов, добавок к к моторному топливу.
Аминокислоты как косметические средства
Шампуни и крема с добавками аминокислот более эффективно поддерживают нормальные функции кожи, благотворно сказываются на качестве волос.
Применение аминокислот постоянно расширяется и лимитируется только необходимой степенью очистки и высокой стоимостью производства.
В последние годы внимание многих исследователей обращено к регуляторным пептидам в связи с открывшимися возможностями медицинского их применения в качестве лекарственных препаратов, имитирующих действие эндогенных регуляторов организма.
Теоретический материал по теме "Аминокислоты"
БЕЛКИ
- высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков α -аминокислот.
В состав белков входят углерод, водород, азот, кислород, сера. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь.
Белки обладают большой молекулярной массой: яичный альбумин - 36 000, гемоглобин - 152 000, миозин - 500 000. Для сравнения: молекулярная масса спирта - 46, уксусной кислоты - 60, бензола - 78.
Видео урок Белки
По теме "Белки" информацию можно прочитать:
1. http://biofile.ru/bio/21838.html
2. http://biofile.ru/bio/20913.html
ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ:
Амины. Аминокислоты. Белки. Строение и биологическая функция белков.
Амины
Амины – это производные аммиака, в котором один, два или все три атома водорода замещены органическими радикалами.
Строение и свойства аминов.
Известно много органических соединений, в которые азот входит в виде остатка аммиака, например: 1) метиламин СН 3 -NН 2 ; 2) диметиламин СН 3 -NH-СН 3 ; 3) фениламин (анилин) С 6 Н 5 -NН 2 ; 4) метилэтиамин СН 3 -NН-C 2 H 5 .
Все эти соединения относятся к классу аминов.
Сходство аминов с аммиаком не только формальное. Они имеют и некоторые общие свойства.
1. Низшие представители аминов предельного ряда газообразны и имеют запах аммиака.
4СН 3 -NH 2 + 9O 2 → 4СO 2 + 10Н 2 О + 2N 2 .
2. Если амин растворить в воде и раствор испытать лакмусом, то появится щелочная реакция, как и в случае аммиака.
3. Амины имеют характерные свойства оснований.
4. Сходство свойств аминов и аммиака находит объяснение в их электронном строении.
5. В молекуле аммиака из пяти валентных электронов атома азота три участвуют в образовании ковалентных связей с атомами водорода, одна электронная пара остается свободной.
6. Электронное строение аминов аналогично строению аммиака.
7. У атома азота в них имеется также неподеленная пара электронов. В неорганической химии к основаниям относятся вещества, в которых атомы металла соединены с одной или несколькими гидроксильными группами. Но основания – понятие более широкое. Свойства их противоположны свойствам кислот.
8. Амины называются еще органическими основаниями.
9. Являясь основаниями, амины взаимодействуют с кислотами, при этом образуются соли.
Эта реакция аналогична реакциям аммиака и также заключается в присоединении протона.
Но при сходстве свойств этих веществ как оснований между ними имеются и различия :
а) амины – производные предельных углеводородов – оказываются более сильными основаниями, чем аммиак;
б) они отличаются от аммиака лишь наличием в молекулах углеводородных радикалов, поэтому видно влияние этих радикалов на атом азота;
в) в аминах под влиянием радикала – СН 3 электронное облако связи С-N смещается несколько к азоту, электронная плотность на азоте возрастает, и он прочнее удерживает присоединенный ион водорода;
г) гидроксильные группы воды от этого становятся более свободными, щелочные свойства раствора усиливаются.
Аминокислоты
Среди азотсодержащих органических веществ имеются соединения с двойственной функцией. Особенно важными из них являются аминокислоты.
Строение и физические свойства.
1. Аминокислоты – это вещества, в молекулах которых содержатся одновременно аминогруппа NН 2 и карбоксильная группа – СООН.
Например: NH 2 -CH 2 -COOH – аминоуксусная кислота, CH 3 -CH(NH 2 )-COOH – аминопропионовая кислота.
2. Аминокислоты – это бесцветные кристаллические вещества, растворимые в воде.
3. Многие аминокислоты имеют сладкий вкус.
4. Аминокислоты можно рассматривать как карбоновые кислоты, в молекулах которых атом водорода в радикале замещен аминогруппой. При этом аминогруппа может находится у разных атомов углерода, что обусловливает один из видов изомерии аминокислот.
Некоторые представители аминокислот:
1) аминоуксусная кислота Н 2 N-СН 2 -СООН;
2) аминопропионовая кислота Н 2 N-СН 2 -СН 2 -СООН;
3) аминомасляная кислота Н 2 N-СН 2 -СН 2 -СН 2 -СООН;
4) аминовалериановая кислота Н 2 N-(СН 2 ) 4 -СООН;
5) аминокапроновая кислота Н 2 N-(СН 2 ) 5 -СООН.
5. Чем больше атомов углерода в молекуле аминокислоты, тем больше может существовать изомеров с различным положением аминогруппы по отношению к карбоксильной группе.
6. Чтобы в названии изомеров можно было указывать положение группы – NH 2 по отношению к карбоксилу, атомы углерода в молекуле аминокислоты обозначаются последовательно буквами греческого алфавита: а) α-аминокапроновая кислота; б) β-аминокапроновая кислота.
Особенности строения аминокислот заключаются в изомерии, которая может быть обусловлена также разветвлением углеродного скелета, а также строением своей углеродной цепи.
Способы применения аминокислот:
1) аминокислоты широко распространены в природе;
2) молекулы аминокислот – это те кирпичики, из которых построены все растительные и животные белки; аминокислоты, необходимые для построения белков организма, человек и животные получают в составе белков пищи;
3) аминокислоты прописываются при сильном истощении, после тяжелых операций;
4) их используют для питания больных, минуя желудочно-кишечный тракт;
5) аминокислоты необходимы в качестве лечебного средства при некоторых болезнях (например, глутаминовая кислота используется при нервных заболеваниях, гистидин – при язве желудка);
6) некоторые аминокислоты применяются в сельском хозяйстве для подкормки животных, что положительно влияет на их рост;
7) имеют техническое значение: аминокапроновая и аминоэнантовая кислоты образуют синтетические волокна – капрон и энант.
Белки
Белки – это сложные высокомолекулярные природные соединения, построенные из L-аминокислот.
Белки в природе:
1) белки представляют наиболее важную составную часть организмов;
2) они содержатся в протоплазме и ядре всех растительных и животных клеток и являются главными носителями жизни;
3) по определению Ф. Энгельса, «жизнь есть способ существования белковых тел»;
4) молекулярная масса белков выражается десятками и сотнями тысяч, а у некоторых белков достигает нескольких миллионов.
Функции белков в организме многообразны.
1. Белки служат тем пластическим материалом, из которого построены опорные, мышечные и покровные ткани.
2. С помощью белков осуществляется перенос веществ в организме, например доставка кислорода из легких в ткани и выведение образовавшегося оксида углерода (IV).
3. Белки-ферменты катализируют в организме многочисленные химические реакции.
4. Гормоны (среди них есть вещества белковой природы) обеспечивают согласованную работу органов.
5. В виде антител, вырабатываемых организмом, белки служат защитой от инфекции. Различных белковых веществ в организме тысячи, и каждый белок выполняет строго определенную функцию.
6. Для любой химической реакции, протекающей в организме, существует свой отдельный белок-катализатор (фермент).
Состав и строение белков.
1. При гидролизе любого белка получается смесь L-аминокислот, причем наиболее часто встречаются в составе белков двадцать аминокислот.
2. Молекулы аминокислот содержат в радикале группы атомов: – SH, – ОН, – СООН, – NH 2 и даже бензольное кольцо.