Jak działa chiralność aminokwasów

Aminokwasy (z wyjątkiem glicyna) mają chiralny atom węgla sąsiadujący z grupa karboksylowa (CO2-). To centrum chiralne pozwala na stereoizomerię. Aminokwasy tworzą dwa stereoizomery, które są wzajemnie lustrzanymi odbiciami. Struktury nie nakładają się na siebie, podobnie jak lewa i prawa dłoń. Te lustrzane obrazy są nazywane enancjomery.

Istnieją dwa ważne systemy nazewnictwa enancjomerów. System D / L opiera się na aktywności optycznej i odnosi się do słów łacińskich dexter na prawo i laevus dla lewej, odzwierciedlając prawo- i leworęczną strukturę chemiczną. Aminokwas z konfiguracją dexter (dekstrytor) będzie nazwany prefiksem (+) lub D, takim jak (+) - seryna lub D-seryna. Aminokwas o konfiguracji laevus (lewoskrętny) byłby poprzedzony (-) lub L, taki jak (-) - seryna lub L-seryna.

Oto kroki, aby ustalić, czy aminokwas jest enancjomerem D lub L:

1. Narysuj cząsteczkę jako projekcję Fischera z grupą kwasu karboksylowego na górze i łańcuchem bocznym na dole. (The grupa aminowa nie będzie na górze ani na dole).
instagram viewer
2. Jeśli grupa aminowa znajduje się po prawej stronie łańcucha węglowego, związek to D. Jeśli grupa aminowa znajduje się po lewej stronie, cząsteczką jest L.
3. Jeśli chcesz narysować enancjomer danego aminokwasu, po prostu narysuj jego odbicie lustrzane.

Notacja R / S jest podobna, gdzie R oznacza łacinę odbytnica (prawy, właściwy lub prosty), a S oznacza łacinę złowrogi (lewo). Nazewnictwo R / S jest zgodne z zasadami Cahna-Ingolda-Preloga:

1. Znajdź centrum chiralne lub stereogeniczne.
2. Przypisuj priorytet każdej grupie na podstawie liczby atomowej atomu przyłączonego do centrum, gdzie 1 = wysoka, a 4 = niska.
3. Określ kierunek priorytetu dla pozostałych trzech grup, w kolejności od wysokiego do niskiego priorytetu (od 1 do 3).
4. Jeśli kolejność jest zgodna z ruchem wskazówek zegara, wówczas środkiem jest R. Jeśli zamówienie jest przeciwne do ruchu wskazówek zegara, wówczas środkiem jest S.

Chociaż większość chemii przeszła na desygnatory (S) i (R) dla absolutnej stereochemii enancjomerów, aminokwasy są najczęściej nazywane przy użyciu systemu (L) i (D).

Wszystkie aminokwasy znajdujące się w białkach występują w konfiguracji L wokół chiralnego atomu węgla. Wyjątkiem jest glicyna, ponieważ ma dwa atomy wodoru na węglu alfa, których nie można odróżnić inaczej niż poprzez znakowanie radioizotopowe.

D-aminokwasy nie występują naturalnie w białkach i nie biorą udziału w szlakach metabolicznych organizmów eukariotycznych, chociaż są ważne w strukturze i metabolizmie bakterii. Na przykład kwas D-glutaminowy i D-alanina są elementami strukturalnymi niektórych bakteryjnych ścian komórkowych. Uważa się, że D-seryna może działać jako neuroprzekaźnik mózgu. D-aminokwasy, jeśli istnieją w naturze, są wytwarzane przez potranslacyjne modyfikacje białka.

Jeśli chodzi o nomenklaturę (S) i (R), prawie wszystkie aminokwasy w białkach mają (S) na atomie węgla alfa. Cysteina jest (R), a glicyna nie jest chiralna. Powodem, dla którego cysteina jest inna, jest to, że ma atom siarki w drugiej pozycji łańcucha bocznego, który ma większą liczbę atomową niż liczba grup na pierwszym węglu. Zgodnie z konwencją nazewnictwa powoduje to, że cząsteczka (R) zamiast (S).