Органические вещества, которые содержат в своём составе аминные и карбоксильные группы, называются аминокислотами (АМК). Эти амфотерные соединения используются в качестве основы для полноценного развития живых организмов. АМК обладают кристаллической структурой, сладким вкусом и поддаются плавлению. В научной среде существует общая формула аминокислот, на химии в 10 классе она подробно изучается.
Принцип строения
По своим характеристикам аминокислоты (общая формула — NH2-R-COOH) существенно отличаются от оснований и кислот. Эти амфотерные соединения относятся к категории кристаллических веществ, хорошо растворяются в Н2О, обладают довольно высокой температурой плавления.
Аминокислоты являются мономерами, в состав которых входят углерод, азот, кислород и водород. Дополнительно могут присутствовать углеводородные радикалы (фосфор, сера). В одной молекуле часто находятся сразу несколько аминогрупп. Проведённые лабораторные исследования показали, что аминокислоты являются производными R — СООН. Это связано с тем, что в молекуле атомы водорода замещаются аминогруппами. Все существующие АМК можно условно разделить на 3 группы:
- заменимые;
- условно заменимые;
- незаменимые.
Эти органические соединения обладают структурой многокомпонентных цепочек, которые после попадания в желудочно-кишечный тракт человека распадаются под воздействием ферментов. В таком виде аминокислоты всасываются тонким кишечником и проникают в печень. Органические вещества помогают нормализовать синтез гормонов, повышают иммунитет. Науке известно 20 единиц АМК, которые входят в состав белка. Каждому амфотерному соединению отведена определённая роль.
Разновидности аминокислот
На уроках химии в 10 классе можно узнать, что все NH2-R-COOH принято классифицировать по нескольким признакам. Их делят:
- По принципу расположения карбоксильных и аминных групп относительно друг друга. Это могут быть а-аминокислоты. Они содержат 1 атом углерода между функциональными группами (альфа-аминопропионовая кислота).
- По радикалу. К этой категории относятся ароматические, алифатические, гетероциклические аминокислоты (тирозин, фенилаланин, аргинин, пролин, оксипролин, триптофан, серин).
- По физико-химическим свойствам. Это неполярные и полярные аминокислоты (лизин, валин, глутамин, серин).
Незаменимые белковые соединения не вырабатываются организмом человека самостоятельно. Такие амфотерные соединения должны регулярно поступать извне вместе с продуктами питания. Дополнительно можно использовать специальные пищевые добавки. К незаменимым аминокислотам относятся лейцин, валин, лизин, гистидин, изолейцин, фенилаланин, триптофан, метионин и треонин. Эти вещества необходимы для повышения иммунитета и улучшения состояния центральной нервной системы.
Все заменимые АМК организм может вырабатывать самостоятельно. Дополнительное употребление l-аминокислоты является неактуальным в том случае, если у человека нет серьёзных отклонений в работе внутренних органов. Аспарагиновая, 4-аминобутановая и аминоуксусная (структурная формула — NH2CH2COOH) кислоты, а также серин принимают активное участие в процессе похудения. С их помощью можно быстрее избавиться от имеющихся жировых накоплений.
Основные свойства
Аминокислоты — кристаллические амфотерные соединения, которые хорошо растворяются в воде, но не реагируют на органические растворители. Плавятся NH2-R-COOH только при воздействии высоких температур.
Аминокислоты легко образуют соли, имеют сладкий вкус. Благодаря наличию в составе карбоксильной группы -СООН амфотерные соединения проявляют свойства кислот. А вот аминогруппа NH2 влияет на основные свойства органических веществ. При ведении конспекта названия органических соединений и их свойства лучше всего записать в виде таблицы. По школьной программе аминокислоты также изучают на уроках биологии. Основные химические свойства АМК:
- Амфотерность. В результате диссоциации АМК образуют в растворе внутреннюю соль. Благодаря амфотерности аминокислоты могут вступать друг с другом в химические реакции поликонденсации, образуя при этом белки и полипептиды.
- По карбоксильной группе кислотные характеристики АМК проявляются во время взаимодействия со щелочами. NH2-R-COOH могут вступать в реакцию этерификации со спиртами, за счёт чего образуются сложные эфиры.
- Реакция горения аминоуксусной кислоты: 4NH2CH2COOH + 13O28CO2 + 10H2O + 2N2.
- Цветная нингидриновая реакция. Весь химический процесс проходит по принципу нагревания аминокислот в щелочном растворе нингидрина. В результате этой реакции образуется соединение фиолетово-синего цвета. В лабораторных условиях этот химический процесс активно применяется для колориметрического количественного определения а-аминокислот и при использовании специальных анализаторов.
Для определения амфотерных соединений часто применяется реакция Фолля. По итогам взаимодействия раствора яичного белка (30%) с NaOH и уксусным свинцом (5%) можно получить Pb (CH3COO)2. При условии длительного воздействия высоких температур жидкость постепенно приобретает бурый оттенок, из-за чего выпадает чёрный осадок сульфида свинца.
Из аминокислотных мономеров можно получить длинную цепь полимеров — белки. В составе одного белка может содержаться сразу несколько разных NH2-R-COOH. Например, в молоке присутствует казеин, состоящий из лизина, тирозина, пролина и валина. Все эти вещества помогают повысить защитные функции иммунитета, укрепляют опорно-двигательный аппарат.
Выполняемые функции
В жизни человека аминокислотам отведена важная роль. Эти органические вещества принимают активное участие в работе каждой клетки организма. При недостатке АМК состояние человека постепенно ухудшается, он становится раздражительным, возникает депрессия. Результаты научных исследований показали, что аминокислоты выполняют следующие функции:
- Улучшить качество крови помогает гистидин. Это вещество способствует росту мышечной массы, повышает подвижность суставов.
- В выработке гемоглобина участвует изолейцин. Он контролирует уровень сахара в крови, повышает выносливость и энергичность человека.
- Улучшить состояние мышечного корсета помогает валин. Это вещество является отличным источником энергии.
- Повысить степень усвоения организмом кальция помогает лизин. Аминокислота стимулирует естественную выработку коллагена, укрепляет скелет, улучшает структуру волос. Для мужчин лизин является хорошим анаболиком, так как с его помощью можно нарастить мышцы.
- Улучшить работу органов желудочно-кишечного тракта помогает треонин. Аминокислота повышает защитный барьер иммунитета, принимает активное участие в выработке коллагена и эластина. При достаточной концентрации треонина это вещество препятствует отложению жары в печени.
- Нормализовать работу желудка и кишечника можно с помощью метионина. Органическое вещество помогает справиться беременным с токсикозом, участвует в расщеплении жиров, улучшает состояние волос и ногтей.
- За эмоциональное состояние человека отвечает триптофан. Аминокислота положительно влияет на степень выработки серотонина, за счёт чего нормализуется сон, повышается настроение. Триптофан улучшает состояние артерий и сердечной мышцы, снижает аппетит.
- В качестве передатчика сигналов от нервных клеток в головной мозг используется фенилаланин. Это вещество улучшает память, снижает болевой порог, повышает выносливость.
Если в организме человека не будет хватать незаменимых аминокислот, тогда это приведёт к ухудшению качества жизни, нарушению метаболизма и сокращению мышечной ткани.
Польза и вред
Все аминокислоты благотворно влияют на состояние человека. С их помощью организм вырабатывает антитела, которые помогают бороться с различными вирусами и инфекциями. NH2-R-COOH участвуют в биохимических реакциях, образуя при этом важные ферменты. Без амфотерных соединений невозможен полноценный метаболический процесс. Аминокислоты нормализуют психоэмоциональное состояние, помогают человеку быстрее справляться со стрессовыми ситуациями.
В традиционной медицине цистин вместе с другими медикаментозными средствами используется для комплексного лечения пациентов с бронхиальной астмой. Такая терапия не только улучшает общую клиническую картину заболевания, но и нормализует показатели функционального состояния гипофиза. Производные цистина получили большой спрос в дерматологии, когда речь идет о заболеваниях кожного покрова. Эта и многие другие аминокислоты используются в фармакологии для улучшения свойств медикаментозных препаратов.
Вред от воздействия АМК не исключён. Если у человека были диагностированы серьёзные патологии внутренних органов, то регулярное применение аминокислот может усугубить ситуацию. По этой причине перед покупкой препаратов с NH2-R-COOH нужно пройти полноценное обследование и проконсультироваться с лечащим врачом.
Даже если здоровье позволяет принимать биологически активные добавки, то не стоит забывать о дозировке, в противном случае существует большая вероятность возникновения нарушений в работе почек и центральной нервной системы. Человека может беспокоить бессонница, повышенная утомляемость.
Лабораторные исследования показали, что избыточное потребление аминокислот отрицательно влияет на организм. Если принимать в день более 7 г NH2-R-COOH, то в итоге снизятся показатели содержания N-метил-никотинамида. У такого пациента с вероятностью 99% возникнет кариес зубов, мигрень или нарушение стула. Снизить вероятность ухудшения самочувствия после применения аминокислот можно только в том случае, если предварительно проконсультироваться с терапевтом.
