Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Аланин
Аланин в неионогенной форме
Скелетная формула из L -аланина
Аланин-из-xtal-3D-bs-17.png
L-аланин-из-xtal-Mercury-3D-sf.png
Имена
Название ИЮПАК
Аланин
Другие имена
2-аминопропановая кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3DMet
1720248
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
  • 64234 ( D- изомер) проверитьY
  • 5735 ( L- изомер) проверитьY
  • 582 (рацемический) проверитьY
DrugBank
ECHA InfoCard100.000.249 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 206-126-4
49628
КЕГГ
  • 5950  ( L )
  • 71080  ( D )
  • 602  (хиральность не указана)
UNII
  • DTXSID20873899
Характеристики
Химическая формула
C 3 H 7 N O 2
Молярная масса89,094  г · моль -1
Внешностьбелый порошок
Плотность1,424 г / см 3
Температура плавления 258 ° С (496 ° F, 531 К) (сублимированные)
Растворимость в воде
167,2 г / л (25 ° С)
журнал P-0,68 [1]
Кислотность (p K a )
  • 2,34 (карбоксил; H 2 O)
  • 9,87 (амино; H 2 O) [2]
Магнитная восприимчивость (χ)
-50,5 · 10 −6 см 3 / моль
Страница дополнительных данных
Структура и свойства
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемость (ε r ) и т. Д.
Термодинамические
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
Спектральные данные
УФ , ИК , ЯМР , МС
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Аланин (символ Ala или A ) [3] - это α- аминокислота, которая используется в биосинтезе белков . Он содержит аминогруппу и кислотную группу карбоновой , которые оба прикреплены к центральному атому углерода , который также несет метильную группу боковой цепи. Следовательно, его ИЮПАК систематическое название представляет собой 2-аминопропановая кислоту, и она классифицируется как неполярная , алифатического альфа-аминокислоты. В биологических условиях он существует в своей цвиттерионной форме с протонированной аминогруппой (как -NH 3 +) и его карбоксильная группа депротонирована (как -CO 2 - ). Это несущественно для человека, поскольку может синтезироваться метаболическим путем и не обязательно должно присутствовать в рационе. Он кодируется всеми кодонами, начиная с GC (GCU, GCC, GCA и GCG).

L - изомер аланина ( левша ) является тот , который включен в белки. L - аланин уступает только лейцин в скорости появления, что составляет 7,8% от первичной структуры в образце 1,150 белков . [4] Правая форма, D -аланин, встречается в полипептидах в стенках некоторых бактериальных клеток [5] : 131 и в некоторых пептидных антибиотиках , а также встречается в тканях многих ракообразных и моллюсков в виде осмолита.. [6] Аланин также очень распространен (чрезмерно представлен) в областях белков низкой сложности . [7]

История и этимология [ править ]

Аланин был впервые синтезирован в 1850 году, когда Адольф Стрекер объединил ацетальдегид и аммиак с цианистым водородом . [8] [9] [10] Аминокислота была названа аланин на немецком языке , со ссылкой на альдегид , с инфиксным -ап- для простоты произношения, [11] немецкое окончание -in используется в химических соединениях , являющихся аналог английского языка -ine .

Структура [ править ]

Аланин является алифатической аминокислотой, потому что боковая цепь, связанная с α-атомом углерода, представляет собой метильную группу (-CH 3 ); аланин - самая простая α-аминокислота после глицина . Боковая метильная цепь аланина нереактивна и поэтому почти никогда не участвует непосредственно в функции белка. [12] Аланин является незаменимой аминокислотой , что означает, что он может вырабатываться человеческим организмом, и его не нужно получать с пищей. Аланин содержится в самых разных продуктах питания, но особенно сконцентрирован в мясе.

Источники [ править ]

Биосинтез [ править ]

Аланин может быть синтезирован из пирувата и аминокислот с разветвленной цепью, таких как валин , лейцин и изолейцин .

Аланин получают путем восстановительного аминирования из пирувата , в двухстадийном процессе. На первом этапе α-кетоглутарат , аммиак и НАДН превращаются глутаматдегидрогеназой в глутамат , НАД + и воду. На втором этапе аминогруппа новообразованного глутамата переносится на пируват ферментом аминотрансферазой , регенерируя α-кетоглутарат и превращая пируват в аланин. В конечном итоге пируват и аммиак превращаются в аланин, расходуя один восстановительный эквивалент . [5] : 721 Потому чтореакции трансаминирования легко обратимы, пируват присутствует во всех клетках, аланин может легко образовываться и, таким образом, имеет тесные связи с метаболическими путями, такими как гликолиз , глюконеогенез и цикл лимонной кислоты .

Химический синтез [ править ]

L-аланин получают в промышленности декарбоксилированием L-аспартата под действием аспартат-4-декарбоксилазы . Пути ферментации до L-аланина осложняются аланинрацемазой . [13]

Рацемический аланина может быть получен путем конденсации ацетальдегида с хлористым аммонием в присутствии цианида натрия по реакции Штрекера , [14] или с помощью аммонолиза из 2-бромпропановой кислоты . [15]

Деградация [ править ]

Аланин расщепляется окислительным дезаминированием , обратной реакцией реакции восстановительного аминирования, описанной выше, катализируемой теми же ферментами. Направление процесса в значительной степени контролируется относительной концентрацией субстратов и продуктов участвующих реакций. [5] : 721

Гипотеза аланинского мира [ править ]

Аланин - одна из двадцати канонических α-аминокислот, используемых в качестве строительных блоков (мономеров) для опосредованного рибосомами биосинтеза белков. Аланин считается одной из первых аминокислот, включенных в стандартный репертуар генетического кода. [16] [17] [18] [7] На основании этого факта была предложена гипотеза «Аланинского мира». [19] Эта гипотеза объясняет эволюционный выбор аминокислот в репертуаре генетического кода с химической точки зрения. В этой модели выбор мономеров (т.е. аминокислот) для синтеза рибосомального белка довольно ограничен теми производными аланина, которые подходят для построения α-спирали или β-листа. вторичные структурные элементы. Доминирующими вторичными структурами в жизни, какими мы их знаем, являются α-спирали и β-листы, и большинство канонических аминокислот можно рассматривать как химические производные аланина. Следовательно, большинство канонических аминокислот в белках могут быть заменены на Ala посредством точечных мутаций, в то время как вторичная структура остается неизменной. Тот факт, что Ala имитирует предпочтения вторичной структуры большинства кодируемых аминокислот, практически используется в мутагенезе аланинового сканирования . Кроме того, в классической рентгеновской кристаллографии часто используется модель полиаланинового остова [20] для определения трехмерных структур белков с использованием молекулярной замены - метод фазирования на основе модели .

Физиологическая функция [ править ]

Глюкозо-аланиновый цикл [ править ]

У млекопитающих аланин играет ключевую роль в глюкозно-аланиновом цикле между тканями и печенью. В мышцах и других тканях, которые разлагают аминокислоты в качестве топлива, аминогруппы собираются в форме глутамата путем трансаминирования . Затем глутамат может передавать свою аминогруппу пирувату , продукту мышечного гликолиза , под действием аланинаминотрансферазы , образуя аланин и α-кетоглутарат . Аланин попадает в кровоток и транспортируется в печень. Реакция аланинаминотрансферазы протекает в обратном направлении в печени, где регенерированный пируват используется в глюконеогенезе., образуя глюкозу, которая возвращается в мышцы через систему кровообращения. Глутамат в печени попадает в митохондрии и расщепляется глутаматдегидрогеназой на α-кетоглутарат и аммоний , который, в свою очередь, участвует в цикле мочевины с образованием мочевины, которая выводится через почки. [21]

Глюкозо-аланиновый цикл позволяет пирувату и глутамату удаляться из мышц и безопасно транспортироваться в печень. Оказавшись там, пируват используется для регенерации глюкозы, после чего глюкоза возвращается в мышцы, где она метаболизируется для получения энергии: это переносит энергетическую нагрузку глюконеогенеза на печень, а не на мышцы, и весь доступный в мышце АТФ может быть направлен в мышцы. сокращение. [21] Это катаболический путь, основанный на распаде белка в мышечной ткани. Неясно, встречается ли это у немлекопитающих и в какой степени. [22] [23]

Ссылка на диабет [ править ]

Изменения в аланиновом цикле, которые увеличивают уровень сывороточной аланинаминотрансферазы (АЛТ), связаны с развитием диабета типа II. [24]

Химические свойства [ править ]

( S ) -аланин (слева) и ( R ) -аланин (справа) в цвиттерионной форме при нейтральном pH

Аланин полезен в экспериментах по потере функции в отношении фосфорилирования . Некоторые методы включают создание библиотеки генов, каждый из которых имеет точечную мутацию в разных местах интересующей области, а иногда даже в каждой позиции целого гена: это называется «сканирующий мутагенез». Самый простой и первый использованный метод - это так называемое сканирование аланина , при котором каждая позиция в свою очередь превращается в аланин. [25]

Гидрирование аланина дает аминоспирт аланинол , который является полезным хиральным строительным блоком.

Свободный радикал [ править ]

При дезаминировании молекулы аланина образуется свободный радикал CH 3 C • HCO 2 - . Дезаминирование может быть вызвано в твердом или водном аланине излучением, которое вызывает гомолитический разрыв связи углерод-азот. [26]

Это свойство аланина используется в дозиметрических измерениях в лучевой терапии . Когда облучают нормальный аланин, излучение заставляет определенные молекулы аланина превращаться в свободные радикалы, и, поскольку эти радикалы стабильны, содержание свободных радикалов можно позже измерить с помощью электронного парамагнитного резонанса, чтобы выяснить, сколько излучения подвергся воздействию аланина. . [27] Считается, что это биологически значимая мера количества радиационного повреждения, которому живая ткань может пострадать при таком же радиационном воздействии. [27] Планы лучевой терапии могут быть доставлены в тестовом режиме в гранулы аланина, которые затем могут быть измерены, чтобы проверить правильность доставки предполагаемой дозы радиации системой лечения.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "L-alanine_msds" .
  2. ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2016). CRC Справочник по химии и физике (97-е изд.). CRC Press . С. 5–88. ISBN 978-1498754286.
  3. ^ «Номенклатура и символика аминокислот и пептидов» . IUPAC - Совместная комиссия IUB по биохимической номенклатуре. 1983. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 года . Проверено 5 марта 2018 .
  4. ^ Дулиттл, Рассел Ф. (1989). «Избыточность в белковых последовательностях» . В Фасмане, Джеральд Д. (ред.). Прогнозирование белковых структур и принципы конформации белков . Нью-Йорк: Пленум . С. 599–623. ISBN 0-306-43131-9.
  5. ^ a b c Мэтьюз, Кристофер К .; Ван Холд, Кенсал Эдвард; Ахерн, Кевин Г. (2000). Биохимия (3-е изд.). Сан-Франциско, Калифорния: Бенджамин / Каммингс Паблишинг . ISBN 0805330666. OCLC  42290721 .
  6. ^ Йошикава, Наоко; Sarower, Mohammed G .; Абэ, Хироки (2016). «Аланин рацемаза и оксидаза D-аминокислот у водных животных» . В Йошимуре, Тору; Нисикава, Тору; Хомма, Хироши (ред.). D-аминокислоты: физиология, метаболизм и применение . Springer Japan . С. 269–282. ISBN 9784431560777.
  7. ^ а б Нтунтуми, Криса; Властаридис, Панайотис; Мосиалос, Димитрис; Статопулос, Константинос; Илиопулос, Иоаннис; Промпонас, Василиос; Оливер, Стивен Дж. Амуциас, Григорис Д. (04.11.2019). «Области низкой сложности в белках прокариот выполняют важные функциональные роли и являются высококонсервативными» . Исследования нуклеиновых кислот . 47 (19): 9998–10009. DOI : 10.1093 / NAR / gkz730 . ISSN 0305-1048 . PMC 6821194 . PMID 31504783 .   
  8. ^ Стрекер, Адольф (1850). "Ueber die künstliche Bildung der Milchsäure und einen neuen, dem Glycocoll homologen" [Об искусственном образовании молочной кислоты и нового вещества, гомологичного глицину]. Annalen der Chemie und Pharmacie (на немецком языке). 75 (1): 27–45. DOI : 10.1002 / jlac.18500750103 . Стрекер называет аланин на стр. 30.
  9. ^ Strecker, Адольф (1854). "Ueber einen neuen aus Aldehyd - Ammoniak und Blausäure entstehenden Körper" [О новом веществе, образующемся из ацетальдегида - аммиака [т.е. 1-аминоэтанола] и синильной кислоты]. Annalen der Chemie und Pharmacie (на немецком языке). 91 (3): 349–351. DOI : 10.1002 / jlac.18540910309 .
  10. ^ "Аланин" . AminoAcidsGuide.com . 10 июня 2018 . Проверено 14 апреля 2019 .
  11. ^ «аланин» . Оксфордские словари . Проверено 6 декабря 2015 .
  12. ^ Учебник биотехнологии . McGraw-Hill Education (I). 2012. ISBN 9780071070072.
  13. ^ Карлхайнц Драуз; Ян Грейсон; Аксель Климанн; Ханс-Петер Криммер; Вольфганг Лойхтенбергер; Кристоф Векбекер (2006). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a02_057.pub2 .
  14. ^ Кендалл, ЕС; Маккензи, Б.Ф. (1929). « дл- Аланин» . Органический синтез . 9 : 4. DOI : 10,15227 / orgsyn.009.0004 .; Сборник , 1 , стр. 21 год.
  15. ^ Тоби, Уолтер С .; Эйрес, Гилберт Б. (1941). « дл- Аланин» . Органический синтез . DOI : 10.15227 / orgsyn.009.0004 .; Сборник , 1 , стр. 21 год
  16. ^ Трифонов, EN (декабрь 2000). «Согласованный временной порядок аминокислот и эволюция триплетного кода» . Джин . 261 (1): 139–151. DOI : 10.1016 / S0378-1119 (00) 00476-5 . PMID 11164045 . 
  17. ^ Хиггс, Пол G .; Пудриц, Ральф Э. (июнь 2009 г.). «Термодинамическая основа для синтеза пребиотических аминокислот и природа первого генетического кода» . Астробиология . 9 (5): 483–490. arXiv : 0904.0402 . Bibcode : 2009AsBio ... 9..483H . DOI : 10.1089 / ast.2008.0280 . ISSN 1531-1074 . PMID 19566427 . S2CID 9039622 .   
  18. ^ Кубышкин, Владимир; Будиса, Недилько (24 сентября 2019 г.). "Модель аланинового мира для развития репертуара аминокислот в биосинтезе белка" . Int. J. Mol. Sci . 20 (21): 5507. DOI : 10,3390 / ijms20215507 . PMC 6862034 . PMID 31694194 .  
  19. ^ Кубышкин, Владимир; Будиса, Недилько (3 июля 2019 г.). «Предвидение чужеродных клеток с альтернативными генетическими кодами: прочь от аланинового мира!» . Curr. Соч. Biotechnol . 60 : 242–249. DOI : 10.1016 / j.copbio.2019.05.006 . PMID 31279217 . 
  20. ^ Кармали, AM; Blundell, TL; Фернхэм, Н. (2009). «Стратегии построения моделей для рентгеновских кристаллографических данных с низким разрешением» . Acta Crystallogr . 65 (2): 121–127. DOI : 10.1107 / S0907444908040006 . PMC 2631632 . PMID 19171966 .  
  21. ^ a b Нельсон, Дэвид Л .; Кокс, Майкл М. (2005). Принципы биохимии (4-е изд.). Нью-Йорк: У. Х. Фриман. С. 684–85. ISBN 0-7167-4339-6..
  22. ^ Физиология рыб: выведение азота . Академическая пресса. 2001-09-07. п. 23. ISBN 9780080497518.
  23. ^ Уолш, Патрик Дж .; Райт, Патриция А. (31 августа 1995 г.). Метаболизм и выведение азота . CRC Press. ISBN 9780849384110.
  24. ^ Саттар, Навид; Щербакова Ольга; Форд, Ян; O'Reilly, Denis St.J .; Стэнли, Адриан; Форрест, Юэн; Макфарлейн, Питер В .; Паккард, Крис Дж .; Cobbe, Stuart M .; Шеперд, Джеймс (2004). «Повышенный уровень аланинаминотрансферазы предсказывает впервые возникший диабет типа 2 независимо от классических факторов риска, метаболического синдрома и С-реактивного белка в исследовании профилактики коронарных заболеваний на западе Шотландии» . Диабет . 53 (11): 2855–2860. DOI : 10.2337 / diabetes.53.11.2855 . PMID 15504965 . 
  25. ^ Парк, Шелдон Дж .; Кокран, Дженнифер Р. (25 сентября 2009 г.). Белковая инженерия и дизайн . CRC Press. ISBN 9781420076592.
  26. ^ Загорский, ЗП; Сехестед, К. (1998). «Переходные процессы и стабильные радикалы от дезаминирования α-аланина». J. Radioanal. Nucl. Chem. 232 (1–2): 139–41. DOI : 10.1007 / BF02383729 . S2CID 97855573 .  .
  27. ^ а б Педро, Андрео; Бернс, Дэвид Т .; Nahum, Alan E .; Seuntjens, Jan P .; Аттикс, Фрэнк Х. (2017). «Дозиметрия аланина» . Основы дозиметрии ионизирующего излучения (2-е изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH . С. 547–556. ISBN 9783527808236. OCLC  990023546 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Спектр аланина МС
  • 3-гидроксифосфинилаланин [1]
  1. ^ Pubchem. «Аланин, 3- (гидроксифосфинил) -» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 20 сентября 2018 года .