Tra l'enorme varietà di sostanze naturali, gli aminoacidi occupano un posto speciale. Si spiega con la loro eccezionale importanza sia in biologia che in chimica organica. Il fatto è che le molecole di proteine semplici e complesse sono composte da amminoacidi, che sono alla base di tutte le forme di vita sulla Terra senza eccezioni. È per questo motivo che la scienza presta seria attenzione allo studio di questioni come la struttura degli amminoacidi, le loro proprietà, la produzione e l'uso. Questi composti sono anche di grande importanza in medicina, dove sono usati come preparati medicinali. Per le persone che prendono sul serio la propria salute e conducono uno stile di vita attivo, i monomeri proteici sono una forma di alimento (la cosiddetta nutrizione sportiva). Alcuni dei loro tipi sono utilizzati nella chimica della sintesi organica come materia prima nella produzione di fibre sintetiche: enanth e capron. Come puoi vedere, gli acidi aminocarbossilici svolgono un ruolo molto importante sia nella natura che nella vita della società umana, quindi conosciamoli più in dettaglio.
Caratteristiche della strutturaaminoacidi
I composti di questa classe appartengono a sostanze organiche anfotere, ovvero contengono due gruppi funzionali e, quindi, presentano proprietà duali. In particolare, le molecole contengono radicali idrocarburici combinati con gruppi amminici NH2 e gruppi carbossilici COOH. Nelle reazioni chimiche con altre sostanze, gli amminoacidi agiscono sia come basi che come acidi. L'isomerismo di tali composti si manifesta a causa di un cambiamento nella configurazione spaziale dello scheletro di carbonio o nella posizione del gruppo amminico e la classificazione degli amminoacidi è determinata in base alle caratteristiche strutturali e alle proprietà del radicale idrocarburico. Può avere la forma di una catena diritta o ramificata e contenere anche strutture cicliche.
Attività ottica degli acidi aminocarbossilici
Tutti i monomeri dei polipeptidi e le loro 20 specie, presenti in organismi vegetali, animali e umani, appartengono a L-amminoacidi. La maggior parte di essi contiene un atomo di carbonio asimmetrico che ruota un raggio di luce polarizzato a sinistra. Due monomeri, isoleucina e treonina, hanno due di questi atomi di carbonio e l'acido aminoacetico (glicina) non ne ha. La classificazione degli amminoacidi in base alla loro attività ottica è ampiamente utilizzata in biochimica e biologia molecolare quando si studia il processo di traduzione nella biosintesi proteica. È interessante notare che le forme D degli aminoacidi non fanno mai parte delle catene polipeptidiche delle proteine, ma sono presenti nelle membrane batteriche e nei prodotti metabolici dei funghi actinomiceti, quindici sono, infatti, si trovano negli antibiotici naturali, ad esempio nella gramicidina. In biochimica sono ampiamente note sostanze con una struttura spaziale in forma D, come citrullina, omoserina, ornitina, che svolgono un ruolo importante nelle reazioni del metabolismo cellulare.
Cosa sono gli zwitterions?
Ricordiamo ancora una volta che i monomeri proteici contengono gruppi funzionali di ammine e acidi carbossilici. Le particelle -NH2 e COOH interagiscono tra loro all'interno della molecola, il che porta alla comparsa di un sale interno chiamato ione bipolare (zwitterion). Questa struttura interna degli amminoacidi spiega la loro elevata capacità di interagire con i solventi polari, come l'acqua. La presenza di particelle cariche nelle soluzioni determina la loro conducibilità elettrica.
Cosa sono gli α-aminoacidi
Se il gruppo amminico si trova nella molecola al primo atomo di carbonio, contando dalla posizione del carbossile, questo amminoacido è classificato come α-amminoacido. Occupano un posto di primo piano nella classificazione, perché è da questi monomeri che vengono costruite tutte le molecole proteiche biologicamente attive, ad esempio enzimi, emoglobina, actina, collagene, ecc. Si può considerare la struttura degli amminoacidi di questa classe sull'esempio della glicina, la stessa ampiamente utilizzata nella pratica neurologica come sedativo nel trattamento di forme lievi di depressione e nevrastenia.
Il nome internazionale di questo amminoacido è α-aminoacetico, essoha una forma ottica a L ed è proteinogenico, cioè partecipa al processo di traduzione e fa parte delle macromolecole proteiche.
Il ruolo delle proteine e dei loro monomeri nel metabolismo
È impossibile immaginare il normale funzionamento dell'organismo dei mammiferi, compreso l'uomo, senza ormoni costituiti da molecole proteiche. La struttura chimica degli amminoacidi che compongono la loro composizione conferma la loro appartenenza alle forme α. Ad esempio, la triiodotironina e la tiroxina sono prodotte dalla tiroide. Regolano il metabolismo e sono sintetizzati nelle sue cellule dall'α-amminoacido tirosina. Nelle proteine semplici e complesse ci sono sia 20 monomeri di base che i loro derivati. L'acido carbossiglutammico è presente nella protrombina, che regola la coagulazione del sangue, la metillisina si trova nella miosina (proteina muscolare) e la selenocisteina si trova nell'enzima perossidasi.
Valore nutritivo delle proteine e dei loro monomeri
Considerando la struttura degli amminoacidi e la loro classificazione, soffermiamoci sulla gradazione basata sulla capacità o impossibilità dei monomeri proteici di essere sintetizzati nelle cellule. Alanina, prolina, tirosina e altri composti si formano nelle reazioni del metabolismo plastico, mentre il triptofano e altri sette aminoacidi dovrebbero entrare nel nostro corpo solo con il cibo.
Uno degli indicatori di un'alimentazione corretta ed equilibrata è il livello di consumo umano di alimenti proteici. Dovrebbe essere almeno un quarto della quantità totale di cibo che è entrata nel corpo ogni giorno. Specialmenteè importante che le proteine contengano valina, isoleucina e altri aminoacidi essenziali. In questo caso, le proteine si chiameranno complete. Entrano nel corpo umano da cibi vegetali o cibi contenenti funghi.
Gli stessi monomeri proteici essenziali non possono essere sintetizzati nelle cellule dei mammiferi. Se consideriamo la struttura delle molecole di aminoacidi indispensabili, possiamo accertarci che appartengano a classi diverse. Quindi, la valina e la leucina appartengono alla serie alifatica, il triptofano appartiene agli amminoacidi aromatici e la treonina appartiene agli idrossiaminoacidi.
