Треонин: формула, полезные вещества, свойства, применение, польза и вред. Треонин: свойства, источники, применение в спорте Аспарагиновая и глутаминовая кислота
Треонин (2-амино-3-гидроксибутановая кислота L-Threonine) - это одна из незаменимых аминокислот, которая участвует в природном синтезе белков и ферментов. Она выполняет ряд значительных биологических функций и помогает пребывать в хорошем настроении и здравии. А также треонин используется в производстве кормов для животных, в том числе птиц.
В чистом виде треонин представляет собой белый кристаллический порошок.
Так как треонин является незаменимой аминокислотой и не может вырабатываться организмом самостоятельно, ее поступление необходимо обеспечить с помощью пищи и биологически активных добавок. Стоит также взять во внимание информацию о суточной потребности организма в треонине.
Суточная потребность организма в треонине
Согласно установленным нормам суточная потребность организма в треонине для взрослого человека составляет 0,5 грамма. Что же касается растущего организма, то он особенно нуждается в строительном материале, чем сформированный, поэтому для детей суточная потребность организма в треонине будет составлять 3 грамма.
Стоит обратить внимание и на то, что при недостатке или избытке L-треонина могут быть неприятные последствия.
Последствия недостатка треонина в организме
Недостаток треонина в организме человека может проявляться такими симптомами как: мышечная слабость, нарушение концентрации внимания, потеря мышечной массы, задержка роста и развития, психическое расстройство (депрессия). А также его нехватка негативно сказывается на состоянии кожных покровов, волос, ногтей и зубов. Но, как правило, человек получает достаточное количество треонина с едой, поэтому при условии полноценного и сбалансированного питания дефицитные состояния возникают крайне редко.
Последствия избытка треонина в организме
Избыток треонина проявляется усиленным накоплением мочевой кислоты в организме человека. Вследствие этого не стоит допускать избытка треонина в организме, во всем должен быть баланс, что поможет получить только пользу от его употребления, без каких-либо нежелательных последствий влияющих на общее состояние здоровья.
Полезные свойства треонина
Треонин является одной из наиважнейших аминокислот, которая поддерживает нормальный белковый обмен в организме, иммунные функции, работу сердечной деятельности, ЦНС, а также препятствует отложению жиров в печени. Треонин положительно влияет на ЖКТ, ускоряет обмен веществ, что помогает сохранять фигуру в хорошей форме, повышает настроение, стимулирует мозговую активность и существенно снижает симптомы токсикоза у беременных женщин.
Организм использует L-треонин для синтеза аминокислот серина и глицина, которые нужны для построения эластина, коллагена и мышечной ткани, что немаловажно и для атлетов. Аминокислота треонин формирует прочную эмаль зубов, дарит коже красоту и здоровье, укрепляет связки и мышцы, включая сердечные. И для того, чтобы предохранить мышцы миокарда от раннего износа, а скелетную мускулатуру наделить качественным белком следует применять треонин вместе с аспарагиновой кислотой и . Микроэлемент и витамины В3 и В6 также усиливают активность данной аминокислоты.
Треонин эффективно применяется в комплексной терапии алкоголизма и наркомании, так как он имеет свойство снижать тягу к вредным привычкам. Его не менее активно используют при белковом голодании, истощении или ожирении, анемиях, инфекционных заболеваниях, лечении нервных расстройств, депрессий, некоторых видов склерозов, в период восстановления после тяжелых травм и переломов.
Помимо полезных свойств треонин имеет противопоказания и вред и это касается различных медицинских препаратов или специальных добавок (БАД) на его основе.
Противопоказания и вред треонина
Как и в случае с остальными аминокислотами, треонин в виде БАД и фармакологических препаратов не должен применяться без контроля специалиста. Это в особенности касается беременных и кормящих женщин. Нужно знать о том, что треонин безопасен в определенных дозах, которые подбираются индивидуально для каждого.
Противопоказанием для применения треонина является индивидуальная непереносимость, его одновременный прием с антидепрессантами или алкоголем.
Некоторые люди отмечают после приема L-треонина расстройства желудка, головную боль, тошноту, аллергические реакции в виде сыпи на коже.
Не зависимо от противопоказаний и возможного вреда от приема треонина, каждый из нас должен знать, в каких продуктах питания содержится эта аминокислота.
Продукты питания богатые треонином
К продуктам, которые богаты треонином относится мясо тетерева, баранина, конина, говядина, курица, индейка. Значительное его количество содержится в куриных и перепелиных яйцах, сыре, морской рыбе, грибах. А также он присутствует в крупах и злаках.
Если Вам понравилась информация, пожалуйста, нажмите кнопку
Аминокислота треонин относится к числу незаменимых, то есть не синтезируется человеческим организмом и участвует в построении мышечного белка и поддерживает нужный протеиновый баланс в организме. Треонин улучшает состояние сердечно-сосудистой системы, печени и иммунной системы. Также аминокислота треонин участвует в синтезе глицина и серина. Эти аминокислоты позволяют укреплять связки и все мышцы, в том числе и сердечные.
Помимо этого треонин делает кости менее хрупкими и наряду с аминокислотой метионин улучшает распад жиров и жирных кислот. В наш организм треонин поступает только извне. Поэтому очень важно следить за тем, чтобы эта в достатке поступала к нам.
Аминокислота в продуктах питания
Среди продуктов с максимальным содержанием треонина можно назвать:
- горбушу;
- моцареллу;
- бобовые культуры;
- семгу.
Если подходить строго, то незаменимые аминокислоты, и треонин в том числе можно получать практически из всех продуктов. Самое главное при этом – разнообразное питание, то есть не только .
Значение треонина в организме человека
Роль треонина а организме очень близка к роли метионина. Он является основой для синтеза глицина и серия, антител, коллагена, эластина и белков зубной эмали. Специалисты делают предположение, что аминокислота треонин снижает непереносимость глютена пшеницы. Достоверно известно, что треонин оказывает антидепрессантное действие на организм и регулирует передачу нервных импульсов в мозг.
При применении специальных добавок, содержащих треонин , обязательно употребление витаминов В3 и В6, а также магния. Недостаток треонина наблюдается в основном у вегетарианцев.
Помимо этого треонин поддерживает нормальную работу пищеварительного тракта и принимает активное участие в процессах пищеварения и усвоения питательных веществ. Важно отметить, что при недостатке другой аминокислоты – холина – функции треонина приобретают большее значение.
Также треонин в организме человека участвует в процессе обезвреживания токсинов и вместе с другими аминокислотами – цистеином, аланином, лизином и аспарагиновой кислотой укрепляет иммунитет. Дополнительный прием треонина оказывает влияние на ослабление мышечного тонуса.
Треонин является незаменимой аминокислотой, как уже было сказано выше, именно поэтому очень важно обеспечивать его необходимое количество в продуктах питания. И особенно в этом контексте стоит отметить вегетарианцев, которые с большим трудом замещают мясные продукты и содержащиеся в них аминокислоты, в том числе , продуктами растительного происхождения.
2-амино-3-гидроксибутановая кислота
Химические свойства
Треонин – , молекула которой содержит два хиральных комплекса , имеет 4 оптических изомера . Существует 2 изомера D- и 2 изомера L-треонина.
Молекулярная масса соединения = 119,1 грамм на моль. Температура плавления – порядка 256 градусов Цельсия. Химическая формула Треонина C4H9NO3 .
Обычно вещество входит в состав различных биологически активных добавок к пище и лекарственных средств, наряду с лизином, метионином и прочими компонентами. Сама по себе аминокислота – белый кристаллический порошок без запаха. Бактерии и растения, в отличии от человека, могут самостоятельно синтезировать вещество из аспаргиновой кислоты .
Фармакологическое действие
Метаболическое.
Фармакодинамика и фармакокинетика
Аминокислота Треонин является незаменимой для человеческого организма, принимает активное участие в процессах синтеза белковых структур. В сутки человеку необходимо употреблять пол грамма вещества, детям – порядка 3 грамм.
Больше всего треонина содержится молочных продуктах, орехах, бобовых, яйцах. Поступая в организм вещество быстро и полностью метаболизируется.
Показания к применению
Препараты, содержащие данную аминокислоту, назначают:
- для обеспечения полного или частичного парентерального питания;
- в качестве профилактического средства при потере белков;
- при травмах, политравмах, ожогах, перитоните, сепсисе, полиорганной недостаточности , в составе комплексной терапии;
- для поддержания организма после серьезных операций;
- при воспалительных заболеваниях кишечника;
- для лечения кахексии ;
- при снижении умственной работоспособности и концентрации внимания из-за недостаточного питания или в периоды активного роста;
- алкоголикам для снятия абстинентного синдрома или для поддержания ремиссии.
Противопоказания
Средство противопоказано:
- при шоке, гипоксии, декомпенсированной сердечной недостаточности ;
- при нарушениях процессов метаболизма аминокислот;
- лицам с метаболическим ацидозом ;
- детям до 2 лет;
- при тяжелых заболеваниях почек, при отсутствии гемофильтрации или диализа ;
- пациентам с тяжелой печеночной недостаточностью.
Побочные действия
Вещество чаще всего хорошо переноситься пациентами. Редко возникают: головокружение, тошнота.
Треонин, инструкция по применению (Способ и дозировка)
В зависимости от лекарственной формы и вида заболевания дозировка и режим приема сильно отличаются.
Таблетированную форму принимают сублингвально , с помощью раствора и эмульсий производят внутривенные инфузии с различной скоростью введения и дозировкой.
Передозировка
Нет данных о передозировке средством.
Взаимодействие
На данный момент неизвестны случаи лекарственного взаимодействия вещества с прочими препаратами.
В 1935 году Вильям Камминг Роуз открыл аминокислоту, которая потом получила название треонин. Как оказалось, это вещество способно поддерживать иммунную систему человеческого организма, способствуя выработке антител.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Треонин – незаменимая моноаминокарбоновая аминокислота, а значит и не производимая организмом самостоятельно. Высокие концентрации вещества были обнаружены в сердце, скелетных мышцах и клетках центральной нервной системы. Треонин попадает в человеческий организм исключительно из пищи.
Существуют 4 оптические изомеры треонина:
- L-треонин (используется организмом);
- L-аллотреонин (редко встречается в природе);
- D-треонин (не является столь важным для человека);
- D-аллотреонин (имеет второстепенное значение).
Чем больше ученые исследуют возможности этой аминокислоты, тем больше полезных свойств открывают. Как и любое другое вещество этой группы, треонин необходим для формирования протеинов. Кроме того, является составной коллагена и эластина, а также незаменимым компонентом для формирования здоровой зубной эмали.
Поддерживая надлежащий баланс белка в организме, эта аминокислота способствует нормальному росту, поэтому дети и подростки нуждаются в более активном потреблении продуктов, богатых треонином. А соединяясь с метионином и аспарагиновой кислотой, это вещество помогает печени «переваривать» жиры, чем предотвращает накопление липидов в тканях органа. Помимо всего названного, треонин благотворно влияет на работу пищеварительной системы и кишечного тракта, а также положительно сказывается на метаболических процессах в организме. Есть подтверждение, что это вещество обладает и противоязвенными свойствами.
Треонин, наряду с цистеином, лизином, аланином и аспарагиновой кислотой активизирует в организме процесс выработки антител, что, в конечном счете, укрепляюще действует на иммунную систему.
О том, что эта аминокислота крайне необходима для адекватного функционирования нервной системы, говорит наличие высокой концентрации вещества в клетках, в частности центральной нервной системы. Благотворное влияние на психоэмоциональное состояние позволяет применять его в качестве лечебного средства при некоторых видах депрессии.
В медицине аминокислоту используют в качестве препарата для расслабления мышц во время судорог. Также треонин нашел свое применение и в лечении атрофического и рассеянного склероза. Препараты, содержащие эту аминокислоту, помогают поддерживать прочность и упругость соединительных тканей и мышц. Кстати, аналогичное воздействие отмечается и на сердце, в тканях которого аминокислота содержится в довольно высокой концентрации.
В хирургии треонин известен, как препарат, ускоряющий заживления ран после оперативных вмешательств или травм.
ПРЕИМУЩЕСТВА ТРЕОНИНА
Итак, проанализировав роль треонина для человека, можно сказать, что эта аминокислота:
- играет важную роль в поддержании нормального функционирования разных систем организма (центральной нервной, сердечно-сосудистой, иммунной);
- благотворно влияет на работу печени;
- принимает участие в создании глицина и серина – аминокислот, необходимых для производства коллагена, эластина и мышечной ткани;
- является составной протеинов и ферментов;
- отличное средство для борьбы с жировой дистрофией печени (однако чрезмерное потребление аминокислоты действует на этот орган отрицательно);
- способствует росту тимуса;
- помогает вырабатывать антитела, чем поддерживает иммунную систему;
- способствует более легкому и быстрому усваиванию других полезных веществ;
- значима для поддержания психического здоровья;
- эффективна в лечении бокового амиотрофического склероза.
СУТОЧНАЯ НОРМА И ПРАВИЛА ПОТРЕБЛЕНИЯ
Но принимая аминокислоту в виде биоактивной добавки, следует знать, что высокие дозы препарата могут вызвать дисфункцию печени, повысить в организме уровень мочевины, а следовательно, и аммиака, который обладает токсическим влиянием.
Нехватка аминокислоты вызывает эмоциональное возбуждение, спутанность сознания, нарушение пищеварения и ожирение печени. К тому же недостаток этого вещества ведет к дисбалансу всех аминокислот, которые производятся на основе треонина.
Люди, активно занимающиеся спортом, или чья работа предусматривает тяжелый физический труд, должны позаботиться о дополнительном приеме аминокислоты. Также долее высокую концентрацию вещества стоит поддерживать в растущем организме. Полезен треонин и людям, страдающим депрессиями. Небольшое повышение суточной нормы поможет им справиться с психоэмоциональными расстройствами. А вот вегетарианцам, чей рацион бывает крайне беден протеинами, есть смысл задуматься о приеме треонина в форме биодобавки.
С годами потребность организма в этой аминокислоте немного снижается. Также есть мнение, что в некоторых случаях треонин может послужить причиной снижения работоспособности легких. Меж тем, точных научных подтверждений этого пока нет.
ПИЩЕВЫЕ ИСТОЧНИКИ
Треонин – незаменимая аминокислота, и чтобы обеспечить ею организм, необходимо ввести в рацион мясную, молочную продукцию, а также яйца. Вегетарианцы могут пополнить запасы вещества из орехов, зерновых культур, бобов, семян и некоторых овощей.
Источники животного происхождения: почти все виды мяса (баранье, говяжье, конина, курица, индейка, тетеря), молочные продукты (многие сорта твердого сыра, брынза), рыба (морская, жирная) и яйца.
Источники растительного происхождения: листовые овощи, чечевица, ячмень, пшеница, гречка, фасоль, грибы, проросшее зерно, рожь, семена, орехи, листовые овощи.
Продукт (100 г) | Треонин (мг) |
---|---|
Куриное яйцо | 368 |
Моллюски | 214 |
Говядина | 160 |
Свинина | 151 |
Мясо индейки | 133 |
Анчоусы | 127 |
Кунжут | 74 |
Чечевица | 33 |
Молоко | 16 |
Грибы (шампиньоны) | 11 |
КАК УСВАИВАЕТСЯ ОРГАНИЗМОМ
Обычно организм легко усваивает треонин, но для этого он нуждается в присутствии витаминов из группы В, в частности наиболее полезными для этого являются В3 и В6. Помимо этого, важно следить за концентрацией магния в организме, поскольку от этого микроэлемента также зависит, правильность усвоения аминокислоты.
Меж тем, у некоторых лиц с генетическими заболеваниями треонин из пищи может не усваиваться вообще. В таких случаях важно более интенсивно принимать серини глицин – аминокислоты, для которых треонин собственно и служит «предшественником».
ДРУГИЕ СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕОНИНА
В странах Европы треонин активно используют в качестве биодобавки к комбикормам для домашних животных. В этой сфере аминокислота известна как средство, способствующее более быстрому росту животных и домашних птиц. Результаты многих исследований показали значительный прирост в весе у животных, чей рацион был обогащен аминокислотами.
Треонин в изобилии содержится в плазме крови человека. Особенно высокая концентрация вещества наблюдается у новорожденных, что и не удивляет, если вспомнить о роли аминокислоты в качестве «агента роста». Дефицит треонина в человеческом организме вызывает неврологические расстройства. А регулярное потребление продуктов, богатых аминокислотным комплексом, предотвратит развитие рассеянного склероза, поддержит в тонусе и благотворно повлияет на почти все системы в организме. Меж тем, лабораторные изучения этого вещества продолжаются. Возможно, ученым откроются новые тайны треонина, и мы узнаем еще больше о его роли для здоровья человека.
Химические вещества, содержащие структурные компоненты молекулы карбоновой кислоты и амина, называются аминокислотами. Это общее название группы органических соединений, в составе которых присутствует углеводородная цепь, карбоксильная группа (-СООН) и аминогруппа (-NH2). Их предшественниками являются карбоновые кислоты, а молекулы, у которых водород у первого углеродного атома замещен аминогруппой, называются альфа-аминокислотами.
Всего 20 аминокислот имеют ценность для ферментативных реакций биосинтеза, протекающих в организме всех живых существ. Эти вещества называются стандартными аминокислотами. Существуют также нестандартные аминокислоты, которые включены в состав некоторых специальных белковых молекул. Они не встречаются повсеместно, хотя выполняют важную функцию в живой природе. Вероятно, радикалы этих кислот модифицируются уже после биосинтеза.
Общая информация и список веществ
Известны две большие группы аминокислот, которые были выделены по причине закономерностей их нахождения в природе. В частности, существуют 20 аминокислот стандартного типа и 26 нестандартных аминокислот. Первые находят в составе белков любого живого организма, тогда как вторые являются специфическими для отдельных живых организмов.
20 аминокислот стандартных делятся на 2 типа в зависимости от способности синтезироваться в человеческом организме. Это заменимые, которые в клетках человека способны образовываться из предшественников, и незаменимые, для синтеза которых не существует ферментных систем или субстрата. Заменимые аминокислоты могут не присутствовать в пище, так как их организм может синтезировать, восполняя их количество при необходимости. Незаменимые аминокислоты не могут быть получены организмом самостоятельно, а поэтому должны поступать с пищей.
Биохимиками определены названия аминокислот из группы незаменимых. Всего их известно 8:
- метионин;
- треонин;
- изолейцин;
- лейцин;
- фенилаланин;
- триптофан;
- валин;
- лизин;
- также часто сюда относят гистидин.
Это вещества с различным строением углеводородного радикала, но обязательно с наличием карбоксильной группы и аминогруппы у альфа-С-атома.
В группе заменимых аминокислот присутствует 11 веществ:
- аланин;
- глицин;
- аргинин;
- аспарагин;
- кислота аспарагиновая;
- цистеин;
- кислота глютаминовая;
- глютамин;
- пролин;
- серин;
- тирозин.
В основном их химическое строение проще, нежели у незаменимых, поэтому их синтез дается организму легче. Большинство незаменимых аминокислот невозможно получить только из-за отсутствия субстрата, то есть молекулы-предшественника путем реакции переаминирования.
Глицин, аланин, валин
В биосинтезе белковых молекул наиболее часто используется глицин, валин и аланин, (формула каждого вещества указана ниже на рисунке). Эти аминокислоты самые простые по химической структуре. Вещество глицин и вовсе является простейшим в классе аминокислот, то есть помимо альфа-углеродного атома соединение не имеет радикалов. Однако даже простейшая по структуре молекула играет важную роль в обеспечении жизнедеятельности. В частности, из глицина синтезируется порфириновое кольцо гемоглобина, пуриновые основания. Порфировое кольцо — это белковый участок гемоглобина, призванный удерживать атомы железа в составе целостного вещества.
Глицин участвует в обеспечении жизнедеятельности головного мозга, выступая тормозным медиатором ЦНС. Это означает, что он в большей степени участвует в работе коры головного мозга — его наиболее сложно организованной ткани. Что важнее, глицин является субстратом для синтеза пуриновых оснований, нужных для образования нуклеотидов, которые кодируют наследственную информацию. Вдобавок глицин служит источником для синтеза других 20 аминокислот, тогда как сам может быть образован из серина.
У аминокислоты аланин формула немногим сложнее, чем у глицина, так как она имеет метильный радикал, замененный на один атом водорода у альфа-углеродного атома вещества. При этом аланин также остается одной из самых часто вовлекаемых в процессы биосинтеза белков молекулой. Она входит в состав любого белка в живой природе.
Неспособный синтезироваться в организме человека валин — аминокислота с разветвленной углеводородной цепочкой, состоящей из трех углеродных атомов. Изопропиловый радикал придает молекуле больший вес, однако из-за этого невозможно найти субстрат для биосинтеза в клетках человеческих органов. Поэтому валин должен обязательно поступать с пищей. Он присутствует преимущественно в структурных белках мышц.
Результаты исследований подтверждают, что валин необходим для функционирования центральной нервной системы. В частности, за счет его способности восстанавливать миелиновую оболочку нервных волокон он может использоваться в качестве вспомогательного средства при лечении рассеянного склероза, наркоманий, депрессий. В большом количестве содержится в мясных продуктах, рисе, сушеном горохе.
Тирозин, гистидин, триптофан
В организме тирозин способен синтезироваться из фенилаланина, хотя в большом количестве поступает с молочной пищей, преимущественно с творогом и сырами. Входит в состав казеина - животного белка, в избытке содержащемся в творожных и сырных продуктах. Ключевое значение тирозина в том, что его молекула становится субстратом синтеза катехоламинов. Это адреналин, норадреналин, дофамин - медиаторы гуморальной системы регуляции функций организма. Тирозин способен быстро проникать и через гематоэнцефалический барьер, где быстро превращается в дофамин. Молекула тирозина участвует в меланиновом синтезе, обеспечивая пигментацию кожи, волос и радужки глаза.
Аминокислота гистидин входит в состав структурных и ферментных белков организма, является субстратом синтеза гистамина. Последний регулирует желудочную секрецию, участвует в иммунных реакциях, регулирует заживление повреждений. Гистидин является незаменимой аминокислотой, и организм восполняет ее запасы только из пищи.
Триптофан так же неспособен синтезироваться организмом из-за сложности своей углеводородной цепочки. Он входит в состав белков и является субстратом синтеза серотонина. Последний является медиатором нервной системы, призванным регулировать циклы бодрствования и сна. Триптофан и тирозин - эти названия аминокислот следует помнить нейрофизиологам, так как из них синтезируются главные медиаторы лимбической системы (серотонин и дофамин), обеспечивающие наличие эмоций. При этом не существует молекулярной формы, обеспечивающей накопление незаменимых аминокислот в тканях, из-за чего они должны присутствовать в пище ежедневно. Белковая еда в количестве 70 граммов в сутки полностью обеспечивает эти потребности организма.
Фенилаланин, лейцин и изолейцин
Фенилаланин примечателен тем, что из него синтезируется аминокислота тирозин при ее недостатке. Сам фенилаланин является структурным компонентом всех белков в живой природе. Это метаболический предшественник нейромедиатора фенилэтиламина, обеспечивающий ментальную концентрацию, подъем настроения и психостимуляцию. В РФ в концентрации свыше 15% оборот данного вещества запрещен. Эффект фенилэтиламина схожий с таковым у амфетамина, однако первый не отличается пагубным воздействием на организм и отличается лишь развитием психической зависимости.
Одно из главных веществ группы аминокислот — лейцин, из которого синтезируются пептидные цепи любого белка человека, включая ферменты. Соединение, применяемое в чистом виде, способно регулировать функции печени, ускорять регенерацию ее клеток, обеспечивать омоложение организма. Поэтому лейцин — аминокислота, которая выпускается в виде лекарственного препарата. Она отличается высокой эффективностью в ходе вспомогательного лечения цирроза печени, анемии, лейкоза. Лейцин — аминокислота, существенно облегчающая реабилитацию пациентов после химиотерапии.
Изолейцин, как и лейцин, не способен синтезироваться организмом самостоятельно и относится к группе незаменимых. Однако это вещество не является лекарственным средством, так как организм испытывает в нем небольшую потребность. В основном в биосинтезе участвует только один его стереоизомер (2S,3S)-2-амино-3-метилпентановая кислота.
Пролин, серин, цистеин
Вещество пролин — аминокислота с циклическим углеводородным радикалом. Ее основная ценность в наличии кетонной группы цепочки, из-за чего вещество активно используется в синтезе структурных белков. Восстановление кетона гетероцикла до гидроксильной группы с образованием гидроксипролина формирует множественные водородные связи между цепочками коллагена. В результате нити этого белка сплетаются между собой и обеспечивают прочную межмолекулярную структуру.
Пролин — аминокислота, обеспечивающая механическую прочность тканей человека и его скелета. Наиболее часто она находится в коллагене, входящем в состав костей, хряща и соединительной ткани. Как и пролин, цистеин является аминокислотой, из которой синтезируется структурный белок. Однако это не коллаген, а группа веществ альфа-кератинов. Они образуют роговой слой кожи, ногти, имеются в составе чешуек волос.
Вещество серин — аминокислота, существующая в виде оптических L и D-изомеров. Это заменимое вещество, синтезируемое из фосфоглицерата. Серин способен образовываться в ходе ферментативной реакции из глицина. Данное взаимодействие обратимое, а поэтому глицин может образовываться из серина. Основная ценность последнего в том, что из серина синтезируются ферментативные белки, точнее их активные центры. Широко серин присутствует в составе структурных белков.
Аргинин, метионин, треонин
Биохимиками определено, что избыточное потребление аргинина провоцирует развитие заболевания Альцгеймера. Однако помимо негативного значения у вещества присутствуют и жизненно-важные для размножения функции. В частности, за счет наличия гуанидиновой группы, пребывающей в клетке в катионной форме, соединение способно образовывать огромное количество водородных межмолекулярных связей. Благодаря этому аргинин в виде цвиттер-иона обретает способность связаться с фосфатными участками молекул ДНК. Результатом взаимодействия является образование множества нуклеопротеидов - упаковочной формы ДНК. Аргинин в ходе изменения рН ядерного матрикса клетки может отсоединяться от нуклеопротеида, обеспечивая раскручивание цепи ДНК и начало трансляции для биосинтеза белка.
Аминокислота метионин в своей структуре содержит атом серы, из-за чего чистое вещество в кристаллическом виде имеет неприятный тухлый запах из-за выделяемого сероводорода. В организме человека метионин выполняет регенераторную функцию, способствуя заживлению мембран печеночных клеток. Поэтому выпускается в виде аминокислотного препарата. Из метионина синтезируется и второй препарат, предназначенный для диагностики опухолей. Синтезируется он путем замещения одного углеродного атома на его изотоп С11. В таком виде он активно накапливается в опухолевых клетках, давая возможность определять размеры новообразований головного мозга.
В отличие от указанных выше аминокислот, треонин имеет меньшее значение: аминокислоты из него не синтезируются, а его содержание в тканях невелико. Основная ценность треонина — включение в состав белков. Специфических функций эта аминокислота не имеет.
Аспарагин, лизин, глутамин
Аспарагин — распространенная заменимая аминокислота, присутствующая в виде сладкого на вкус L-изомера и горького D-изомера. Из аспарагина образуются белки организма, а путем глюконеогенеза синтезируется оксалоацетат. Это вещество способно окисляться в цикле трикарбоновых кислот и давать энергию. Это означает, что помимо структурной функции аспарагин выполняет и энергетическую.
Неспособный синтезироваться в организме человека лизин — аминокислота с щелочными свойствами. Из нее в основном синтезируются иммунные белки, ферменты и гормоны. При этом лизин — аминокислота, самостоятельно проявляющая антивирусные средства против вируса герпеса. Однако вещество в качестве препарата не используется.
Аминокислота глутамин присутствует в крови в концентрациях, намного превышающих содержание прочих аминокислот. Она играет главную роль в биохимических механизмах азотистого обмена и выведения метаболитов, участвует в синтезе нуклеиновых кислот, ферментов, гормонов, способна укреплять иммунитет, хотя в качестве лекарственного препарата не используется. Но глутамин широко применяется среди спортсменов, так как помогает восстанавливаться после тренировок, удаляет метаболиты азота и бутирата из крови и мышц. Этот механизм ускорения восстановления спортсмена не считается искусственным и справедливо не признается допинговым. Более того, лабораторные способы уличения спортсменов в таком допинге отсутствуют. Глутамин также в значительном количестве присутствует в пище.
Аспарагиновая и глутаминовая кислота
Аспарагиновая и глутаминовая аминокислоты чрезвычайно ценные для организма человека из-за своих свойств, активирующих нейромедиаторов. Они ускоряют передачу информации между нейронами, обеспечивая поддержание работоспособности структур мозга, лежащих ниже коры. В таких структурах важна надежность и постоянство, ведь эти центры регулируют дыхание и кровообращение. Поэтому в крови присутствует огромное количество аспарагинивой и глутаминовой аминокислоты. Пространственная структурная формула аминокислот указана на рисунке ниже.
Аспарагиновая кислота участвует в синтезе мочевины, устраняя аммиак из головного мозга. Она является значимым веществом для поддержания высокой скорости размножения и обновления клеток крови. Разумеется, при лейкозе этот механизм вреден, а поэтому для достижения ремиссии используются препараты ферментов, разрушающих аспарагиновую аминокислоту.
Одну четвертую часть от числа всех аминокислот в организме составляет глутаминовая кислота. Это нейромедиатор постсинаптических рецепторов, необходимый для синаптической передачи импульса между отростками нейронов. Однако для глутаминовой кислоты характерен и экстрасинаптический путь передачи информации — объемная нейротансмиссия. Такой способ лежит в основе памяти и представляет собой нейрофизиологическую загадку, ведь пока не выяснено, какие рецепторы определяют количество глутамата вне клетки и вне синапсов. Однако предполагается, что именно количество вещества вне синапса имеет важность для объемной нейротрансмиссии.
Химическая структура
Все нестандартные и 20 стандартных аминокислот имеют общий план строения. Она включает циклическую или алифатическую углеводородную цепочку с наличием радикалов или без них, аминогруппу у альфа-углеродного атома и карбоксильную группу. Углеводородная цепочка может быть любой, чтобы вещество имело реакционную способность аминокислот, важно расположение основных радикалов.
Аминогруппа и карбоксильная группа должны быть присоединены к первому углеродному атому цепочки. Согласно принятой в биохимии номенклатуре, он называется альфа-атомом. Это важно для образования пептидной группы — важнейшей химической связи, благодаря которой существуют белок. С точки зрения биологической химии, жизнью называется способ существования белковых молекул. Главное значение аминокислот - это образование пептидной связи. Общая структурная формула аминокислот представлена в статье.
Физические свойства
Несмотря на схожую структуру углеводородной цепи, аминокислоты по физическим свойствам значительно отличаются от карбоновых кислот. При комнатной температуре они являются гидрофильными кристаллическими веществами, хорошо растворяются в воде. В органическом растворителе из-за диссоциации по карбоксильной группе и отщепления протона аминокислоты растворяются плохо, образуя смеси веществ, но не истинные растворы. Многие аминокислоты имеют сладкий вкус, тогда как карбоновые кислоты - кислые.
Указанные физические свойства обусловлены наличием двух функциональных химических групп, из-за которых вещество в воде ведет себя как растворенная соль. Под действием молекул воды от карбоксильной группы отщепляется протон, акцептором которого является аминогруппа. За счет смещения электронной плотности молекулы и отсутствия свободно двигающихся протонов рН (показатель кислотности) раствор остается достаточно стабильным при добавлении кислот или щелочей с высокими константами диссоциации. Это означает, что аминокислоты способны образовывать слабые буферные системы, поддерживая гомеостаз организма.
Важно, что модуль заряда диссоциированной молекулы аминокислоты равен нулю, так как протон, отщепленный от гидроксильной группы, принимается атомом азота. Однако на азоте в растворе формируется положительный заряд, а на карбоксильной группе - отрицательный. Способность диссоциировать напрямую зависит от кислотности, а поэтому для растворов аминокислот существует изоэлектрическая точка. Это рН (показатель кислотности), при котором наибольшее количество молекул имеют нулевой заряд. В таком состоянии они неподвижны в электрическом поле и не проводят ток.