Содержание 
 
 

Введение 3

1. Аминокислоты в растительных  организмах 5

2.  D-аминокислоты в живых организмах 14

Заключение 26

Список  использованных источников и литературы 28 
 
 

 

     

Введение

 
 

     Аминокислоты - класс органических соединений, содержащих карбоксильные (-COOH) и аминогруппы (-NH₂); обладают свойствами и кислот, и оснований. Участвуют в обмене азотистых веществ всех организмов (исходное соединение при биосинтезе гормонов, витаминов, медиаторов, пигментов, пуриновых и пиримидиновых оснований, алкалоидов и др.). Природных аминокислот св. 150. Около 20 важнейших аминикислот служат мономерными звеньями, из которых построены все белки (порядок включения аминокислот в них определяется генетическим кодом). Большинство микроорганизмов и растения синтезируют необходимые им аминокислоты; животные и человек не способны к образованию т. н. незаменимых аминокислот, получаемых с пищей. Освоен промышленный синтез (химический и микробиологический) ряда аминокислот, используемых для обогащения пищи, кормов, как исходные продукты для производства полиамидов, красителей и лекарственных препаратов.

     АМИНОКИСЛОТЫ, органические (карбоновые) кислоты, в составе которых имеется аминогруппа (— NH₂). Участвуют в обмене белков и углеводов, в образовании важных для организмов соединений (например, пуриновых и пиримидиновых оснований, являющихся неотъемлемой частью нуклеиновых кислот), входят в состав гормонов, витаминов, алкалоидов, пигментов, токсинов, антибиотиков и т. д.; дигидроксифенилаланин (ДОФА) и g-аминомасляная кислота служат посредниками при передаче нервных импульсов.

     В клетках и тканях живых организмов встречается около 300 различных аминокислот, но только 20 из них служат звеньями (мономерами), из которых построены пептиды и белки всех организмов (поэтому их называют белковыми аминокислотами). Последовательность расположения этих аминокислот в белках закодирована в последовательности нуклеотидов соответствующих генов. Остальные аминокислоты встречаются как в виде свободных молекул, так и в связанном виде. Многие из аминокислот встречаются лишь в определенных организмах, а есть и такие, которые обнаруживаются только в одном из великого множества описанных организмов.

     Объект  исследования – аминокислоты.

     Предмет исследования – аминокислоты растительных и животных организмов.

     Цель  исследования – рассмотреть влияние  аминокислот на растительные и животные организмы.

     Структура работы. Курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.

 

     

1. Аминокислоты в  растительных организмах

 

     "Во  всех растениях и животных  присутствует некое вещество, которое  без сомнения является наиболее  важным из всех известных веществ  живой природы и без которого  жизнь была бы на нашей планете  невозможна. Это вещество я наименовал — протеин". Так писал еще в 1838 году голландский биохимик Жерар Мюльдер, который впервые открыл существование в природе белковых тел и сформулировал свою теорию протеина. Слово "протеин" (белок) происходит от греческого слова "протейос", что означает "занимающий первое место". И в самом деле, все живое на земле содержит белки. Они составляют около 50 % сухого веса тела всех организмов. У вирусов содержание белков колеблется в пределах от 45 до 95 %.

     Белки являются одними из четырех основных органических веществ живой материи (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры), но по своему значению и биологическим  функциям они занимают в ней особое место. Около 30 % всех белков человеческого  тела находится в мышцах, около 20 % — в костях и сухожилиях и  около 10 % — в коже. Но наиболее важными  белками всех организмов являются ферменты, которые, холя и присутствуют в их теле и в каждой клетке тела в  малом количестве, тем не менее  управляют рядом существенно  важных для жизни химических реакций. Все процессы, происходящие в организме: переваривание пищи, окислительные  реакции, активность желез внутренней секреции, мышечная деятельность и  работа мозга регулируется ферментами. Разнообразие ферментов в теле организмов огромно. Даже в маленькой бактерии их насчитываются многие сотни.

     Белки, или, как их иначе называют, протеины, имеют очень сложное строение и являются наиболее сложными из питательных  веществ. Белки — обязательная составная  часть всех живых клеток. В состав белков входят: углерод, водород, кислород, азот, сера и иногда фосфор. Наиболее характерно для белка наличие  в его молекуле азота. Другие питательные  вещества азота не содержат. Поэтому белок называют азотосодержащим веществом.

     Белок является основой протоплазмы всех живых клеток. Разные стороны деятельности организма - от мышечной и пищеварительной  деятельности до размножения – нераздельно  связаны с особенностями веществ  на основе белка.

     Белки в клетках растений находятся  главным образом в коллоидном состоянии. Это азотсодержащие высокомолекулярные вещества, в которые входят кислород, углерод, водород, сера, азот и часто  фосфор. Довольно много белка содержат в семена масличных культур и  сои.

     Белки по своему составу делятся на простые  и сложные. Белки состоят из аминокислот. В клетках растений и животных аминокислоты это продукты обмена белковых веществ. Из разного типа белковых веществ  выделены и изучены более двух десятков аминокислот. Они все принадлежат  к классу амфотерных электролитов и  обладают свойствами оснований и  кислот. Аминокислоты, как правило, являются производными сложных жирных кислот, у которых есть замещение  одного из атомов водорода на группу NH2.

     Некоторые аминокислоты, необходимые для организма  человека, синтезируется самим организмом. Но существует 10 незаменимых аминокислот, их организм синтезировать самостоятельно не может. Белки, у которых существует необходимое количество этих аминокислот, называют полноценными. Аминокислотами этого ряда, как правило, богаты белки  животного происхождения. Только белки  некоторых растений (к примеру, семян  бобовых) приближаются к животным по аминокислотному составу.

     В последнее время серьезное внимание аминокислотам уделяют за их биологическую  активность, эту способность использует в лечении заболеваний. Отдельные  аминокислоты, у примеру метионин и глютаминовую кислоту, часто применяют  в медицине.

     Протеиды (сложные белки) – это соединение белка с веществом небелкового  происхождения. Этим веществом в  липопротеидах являются жироподобные вещества - липоиды, в нуклеопротеидах - нуклеиновая кислота, которая играет важную роль в разных проявлениях  деятельности организма, в том числе  наследственности, в глюкопротеидах - какой-либо высокомолекулярный углевод.

     В процессе гидролиза нуклеиновых  кислот освобождаются пиримидиновые  и пуриновые основания. В организме  животных и растений из пуриновых  оснований синтезируется ряд  веществ и в том числе мочевая  кислота - конечное вещество пуринового обмена у человека; у отдельных  растений образуются кофеин (в кофейных плодах и листьях чая), теофиллин (в чае), теобромин (в плодах какао), ксантин (в ячмене, рисе, сое, сахарной свекле, фасоли и др.), вернин (в семенах  арахиса и тыквы, в проростках ячменя, и др.), урацил (в пшенице) и т. д.

     Белки растений беднее белков животного происхождения  по содержанию незаменимых аминокислот, особенно лизина, метионина, триптофана. Белки сои и картофеля по аминокислотному  составу наиболее близки белкам животных.

     У растений аминокислоты входят в состав фитогормонов.

     Специфические ферменты, регулирующие биосинтез аминокислот, широко распространены у бактерий; они с определенной глубиной изучены  у Escherichia coli. Salmonella typhimurium, Bacillus subtilis и прочие. У грибов, на аминокислотное лимитирование, отмечается некоординированное, параллельное возрастания уровня ферментов, катализирующих реакции биосинтеза различных аминокислот. Этот « общий контроль биосинтеза аминокислот » был также назван « метаболическим интерблоком », или « перекрестнопутевой регуляцией », впервые выявленной у Neurospora crassa в 1965 году М. Карсиотисом и сотрудниками, а позднее - у Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulas и других грибов.

     В гиперпродукции отдельных аминокислот  культурами Escherichia coli, Serratia marcescens и другие важную роль играют Feedak - репрессия, например, при биосинтезе ароматических аминокислот на последних стадиях.

     В любом живом организме аминокислоты расходуются прежде всего на биосинтез  первичных метаолитов - ферментных и неферментных белков. Следовательно, кроме биосинтеза аминокислот de novo, возможен другой путь их получения, а именно - из гидролизатов соответствующих белков (триптофан разрушается при кислотном гидролизе ), в том числе из нативной биомассы микробных клеток.

     Природные аминокислоты являются, как правило, оптически активными L - и D - формами, которые трудно разделить. Вот почему микробный синтез с помощью коринебактерий и некоторых других микробов является ныне основным и экономически выгодным. Первое место здесь по праву занимает Япония, где лишь глутаминовой кислоты изготавливается свыше 100 тысяч тонн в год; большинство природных незаменимых аминокислот производит фирма «Такеда». С. Киношита, впервые в 50-е годы открывший и доказавший перспективность микробного синтеза, уже 1963 году признавал: «Мало сомнения в том, что недалеко то время, когда с помощью микроорганизмов будет возможно производить все известные аминокислоты». Это время наступило уже к 70 -м годам. Получены микробы - суперпродуценты из родов Brevibacterium, Corynebacterium, Micrococcus и другие, с помощью которых освоено крупнотоннажное производство не только глутамата, но и L - лизина, L - валина, L - гистидина и других. При суперпродукции уровень экспрессии клонированного гена выражается в синтезе специфического белка в количестве 2 % от всех растворимых белков клетки - хозяина. В настоящее время имеются продуценты, у которых количество синтезируемого специфического белка достигает 10-15% (здесь важнейшую роль играют многокопийные плазмиды, несущее встроенный гены). Генно - инженерными методами во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов ( Москва ) был получен штамм Escherichia coli, обладающий сверхпродукцией L - треонина (30 г / л за 40 часов ферментации ).

     В растениях белковые вещества играют огромную роль,  поскольку они  составляют основную массу протоплазмы.

     Аминокислоты  синтезируются в результате аминирования, приводящего к образованию глутаминовой кислоты, или в процессе переаминирования, в котором аминогруппа переносится  от аминокислоты на кетокислоту, превращая  ее в другую аминокислоту. В конечном счете эти органические вещества возвращаются в почву, завершая цикл азота.

     Характерной особенностью растений является способность  к синтезу всех входящих в состав белков аминокислот непосредственно  за счет неорганических азотистых соединений - аммиака и нитратов.

     Свободный аммиак ядовит для растений, поэтому  растения сразу используют его на синтез аминокислот. Нитраты же могут  накапливаться в тканях растений и в довольно больших количествах. Нитраты, прежде, чем вступить во взаимодействие с углеводами, подвергаются восстановлению до нитритов, а затем до аммиака. Промежуточным продуктом при  этом является гидроксиламин.

     Схема восстановления нитратов до аммиака:

     НNO₃ ® НNO₂ ® (НNO₂) ₂ ® NH₂OH ® NH₃

     гипонитрит  гидроксиламин

     Этот  процесс имеет универсальное  значение. Аммиак, либо образовавшийся из нитритов, либо поглощенный, немедленно вступает в реакцию с кетокислотами, образуя аминокислоты. Прямое аминирование кетокислот аммиаком - общий способ построения аминокислот. Это основной путь синтеза аминокислот. Протекание этих реакций - процесс обратимый, так как разложение амсинокислот (например при прорастании семян) или дезаминирование, протекающее по окислительному типу, заканчивается образованием кетокислоты и аммиака.

     Процесс идет в две стадии:

     Образование иминокислоты:

     NH₃ + CH₃COCOOH Û CH₃C=NHCOOH + H₂O

     пировиноградная аланиндегидрогеназа иминокислота кислота

     Образование аминокислоты:

     CH₃C=NHCOOH + 2Н⁺ Û СН₃СНNН₂СООН