Πώς λειτουργεί η χειρομορφία αμινοξέων

Αμινοξέα (εκτός από γλυκίνη) έχουν ένα χειρόμορφο άτομο άνθρακα δίπλα στο καρβοξυλο ομάδα (CO2-). Αυτό χειραλικό κέντρο επιτρέπει τον στερεοϊσομερισμό. Τα αμινοξέα σχηματίζουν δύο στερεοϊσομερή που είναι καθρέφτες μεταξύ τους. Οι δομές δεν είναι υπερθετικές μεταξύ τους, όπως το αριστερό και το δεξί σας χέρι. Αυτές οι εικόνες καθρέφτη ονομάζονται εναντιομερή.

Υπάρχουν δύο σημαντικά συστήματα ονοματολογίας για εναντιομερή. Το σύστημα D / L βασίζεται σε οπτική δραστηριότητα και αναφέρεται στις λατινικές λέξεις δεξιός για το σωστό και Λάβους για αριστερά, που αντικατοπτρίζουν την αριστερή και τη δεξιότητα των χημικών δομών. Ένα αμινοξύ με τη διαμόρφωση dexter (δεξτροταριστικό) θα ονομάζεται με πρόθεμα (+) ή D, όπως (+) - σερίνη ή D-σερίνη. Ένα αμινοξύ που έχει τη διαμόρφωση laevus (levorotary) θα αντικατασταθεί με (-) ή L, όπως (-) - σερίνη ή L-σερίνη.

Ακολουθούν τα βήματα για να προσδιορίσετε εάν ένα αμινοξύ είναι το εναντιομερές D ή L:

1. Σχεδιάστε το μόριο ως προβολή Fischer με την ομάδα καρβοξυλικού οξέος στην κορυφή και την πλευρική αλυσίδα στο κάτω μέρος. (Ο ομάδα αμίνης δεν θα είναι πάνω ή κάτω.)
2. Εάν η ομάδα αμίνης βρίσκεται στη δεξιά πλευρά της αλυσίδας άνθρακα, η ένωση είναι D. Εάν η αμινομάδα βρίσκεται στην αριστερή πλευρά, το μόριο είναι L.
3. Εάν θέλετε να σχεδιάσετε το εναντιομερές ενός δεδομένου αμινοξέος, απλώς σχεδιάστε την εικόνα του καθρέφτη.

Ο συμβολισμός R / S είναι παρόμοιος, όπου το R σημαίνει λατινικά ορθός (δεξιά, σωστή ή ευθεία) και το S σημαίνει λατινικά απαίσιος (αριστερά). Η ονομασία R / S ακολουθεί τους κανόνες Cahn-Ingold-Prelog:

1. Εντοπίστε το χειρόμορφο ή στερεογονικό κέντρο.
2. Εκχωρήστε προτεραιότητα σε κάθε ομάδα με βάση τον ατομικό αριθμό του ατόμου που είναι συνδεδεμένο στο κέντρο, όπου 1 = υψηλό και 4 = χαμηλό.
3. Προσδιορίστε την κατεύθυνση προτεραιότητας για τις άλλες τρεις ομάδες, κατά σειρά υψηλής έως χαμηλής προτεραιότητας (1 έως 3).
4. Εάν η σειρά είναι δεξιόστροφα, τότε το κέντρο είναι R. Εάν η σειρά είναι αριστερόστροφα, τότε το κέντρο είναι S.

Αν και το μεγαλύτερο μέρος της χημείας έχει αλλάξει στους προσδιοριστές (S) και (R) για απόλυτη στερεοχημεία εναντιομερών, τα αμινοξέα ονομάζονται συνήθως χρησιμοποιώντας το σύστημα (L) και (D).

Όλα τα αμινοξέα που βρίσκονται στις πρωτεΐνες εμφανίζονται στην διαμόρφωση L σχετικά με το χειρόμορφο άτομο άνθρακα. Η εξαίρεση είναι η γλυκίνη επειδή έχει δύο άτομα υδρογόνου στον άλφα άνθρακα, τα οποία δεν μπορούν να διακριθούν μεταξύ τους εκτός από την επισήμανση ραδιοϊσοτόπων.

Τα D-αμινοξέα δεν βρίσκονται φυσικά στις πρωτεΐνες και δεν εμπλέκονται στις μεταβολικές οδούς των ευκαρυωτικών οργανισμών, αν και είναι σημαντικά στη δομή και το μεταβολισμό των βακτηρίων. Για παράδειγμα, το ϋ-γλουταμικό οξύ και η ϋ-αλανίνη είναι δομικά συστατικά ορισμένων τοιχωμάτων βακτηριακών κυττάρων. Πιστεύεται ότι η D-σερίνη μπορεί να δρα ως νευροδιαβιβαστής του εγκεφάλου. Τα D-αμινοξέα, όπου υπάρχουν στη φύση, παράγονται μέσω μετα-μεταφραστικών τροποποιήσεων της πρωτεΐνης.

Όσον αφορά την ονοματολογία (S) και (R), σχεδόν όλα τα αμινοξέα στις πρωτεΐνες είναι (S) στον άλφα άνθρακα. Η κυστεΐνη είναι (R) και η γλυκίνη δεν είναι χειρομορφική. Ο λόγος για τον οποίο η κυστεΐνη είναι διαφορετική είναι ότι έχει ένα άτομο θείου στη δεύτερη θέση της πλευρικής αλυσίδας, το οποίο έχει μεγαλύτερο ατομικό αριθμό από αυτόν των ομάδων στον πρώτο άνθρακα. Ακολουθώντας τη σύμβαση ονομασίας, αυτό κάνει το μόριο (R) παρά το (S).