Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

Глава 3. Аминокислоты

Присутствующие в среде аминокислоты при значениях рН 1,8…3,3 и 8,5…10,8 будут обеспечивать создание ее буферной емкости. Это характерно для всех аминокислот за исключением гистидина, который обладает буферной емкостью при рН близких к нейтральным (рН 6,8…7,6).

Очищенные аминокислоты представляют собой бесцветные кристаллические вещества, различающиеся растворимостью в полярных растворителях, в частности в воде. Так, среди аминокислот, входящих в состав белков, очень хорошо растворяется в воде пролин, тогда как хорошей растворимостью обладают глицин, серин, треонин, аланин, аргинин, лизин, цистеин. Хуже растворяются в воде валин, глутамин, метионин, фенилаланин, аспарагин, изолейцин и триптофан. Очень плохо растворимы в полярной среде лейцин, тирозин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты.

Согласно строению, аминокислоты можно условно разделить на три группы: гидрофобные (аланин, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, метионин, триптофан, пролин), полярные незаряженные (глицин, серин, треонин, тирозин, цистеин, аспарагин, глутамин) и заряженные (лизин, гистидин, аргинин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты) (см. табл. 3.2).

3.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМИНОКИСЛОТ

Аминокислоты входят в состав пептидов и белков, образование которых основано на проявлении реакционной способности их карбоксильных и аминогрупп. Перераспределение электронной плотности между атомами, входящими в состав карбоксильной группы (–СООН), обусловливает образование на атоме кислорода избыточного отрицательного заряда, а на атоме углерода — избыточного положительного заряда:

σ+ Oσ–

R′—C—OH –

При этом атом азота аминогруппы (–NH2) одной из аминокислот, проявляя нуклеофильные свойства, атакует атом углерода карбоксильной группы другой аминокислоты:

R′—СН—C—OH + R—CH—C—OH

58

3.2. Химические свойства аминокислот

Вобразовавшемся переходном комплексе происходит перераспределение электронной плотности, сопровождаемое образованием дипептида

иотщеплением молекулы воды. Амидная связь в дипептиде, образованная карбоксилом одной молекулы аминокислоты и аминогруппой другой, называется пептидной связью.

Взависимости от числа аминокислотных остатков, входящих в молекулу пептида, различают дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и т. д.

Кроме того, активность карбоксильной группы аминокислот проявляется в реакции со спиртами, в результате образуются сложные эфиры:

Аминогруппа аминокислот способна вступать в реакции с альдегидами с образованием иминов (оснований Шиффа). Получение иминов протекает через стадию образования карбиноламинов. Примером реакции может служить взаимодействие формальдегида с α-аминокислотой:

OH O—H

R–CH–NH2 + R′–C → R—CH–N—C–R′ → R—CH—N=CH—R′ + H2O

Таким образом, эндогенные альдегиды могут модифицировать поверхностные группы функциональных белков растений, инициируя процессы их денатурации.

59

ГЛАВА 4

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Основными информационными молекулами живых организмов являются нуклеиновые кислоты, представленные в виде дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислот.

В состав нуклеиновых кислот входят пять различных остатков азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил, имеющие соответственно буквенное обозначение: А, Г, Ц, Т и У.При этом азотистыми основаниями называются низкомолекулярные азотсодержащие гетероциклические соединения, основными структурными элементами которых являются пиримидин и пурин.

Пиримидины:

Соединения, в которых азотистые основания (пурины и пиримидины) связаны N-гликозидной связью с рибозой или дезоксирибозой (аденозин, гуанозин, тимидин, уридин, цитидин), называются нуклеозидами.

61

Глава 4. Нуклеиновые кислоты

Фосфорные эфиры нуклеозидов называются нуклеотидами. Например, адениловая кислота (АМФ), гуаниловая кислота (ГМФ), цитидиловая кислота (ЦМФ), уридиловая кислота (УМФ), тимидиловая кислота (ТМФ) — также могут называться как аденозин-5′-монофосфат, гуано- зин-5′-монофосфат, цитидин-5′-монофосфат, уридин-5′-монофосфат, тимидин-5′-монофосфат. (Штрихом — 1′, 2′, 3′, 4′ и 5′ — принято отмечать атомы углерода в составе рибозы и дезоксирибозы, чтобы отличить их от атомов углерода, входящих в состав пуриновых и пиримидиновых оснований.)

При рН 7,4 свободные нуклеотиды присутствуют в диссоциированной форме. В связи с наличием в молекуле остатка фосфорной кислоты нуклеотиды проявляют свойства двухосновной кислоты с рКа1 = 1,0

и рКа2 = 6,2.

Азотистые основания и моносахарид, входящие в состав РНК и ДНК, определяют их принадлежность. Так, в состав ДНК входят аденин, гуанин, цитозин, тимин и дезоксирибоза, а в РНК вместо тимина присутствует урацил, а вместо дезоксирибозы — рибоза.

В составе большинства нуклеиновых кислот обнаружены в небольших количествах также некоторые другие (главным образом метилированные) производные пуринов и пиримидинов (N6-метиладенозин, N2-метилгуа- нозин, инозин, ксантин, гипоксантин, 7-метилгуанозин и др.).

62