Alaninas — nepolinė α-aminorūgštis (Ala, A): kodonai ir vaidmuo
Alaninas — nepolinė α-aminorūgštis (Ala, A): struktūra, kodonai (GCU/GCC/GCA/GCG), biologinė reikšmė, vaidmuo baltymuose ir bakterijų ląstelių sienelėse.
Alaninas (sutrumpintai Ala arba A) yra α-amino rūgštis. Jos cheminė formulė CH3CH(NH2)COOH. Tai maža, neutrali aminorūgštis, kurios šoninė grandinė yra metilo grupė (–CH3), todėl alaninas priskiriamas nepolinėms, alifatinėms aminorūgštims.
Fizikinės ir cheminės savybės
Molio masė (moliulinė masė) yra apie 89,09 g·mol−1. Standartinės pKa reikšmės: α-karboksilo grupės pKa ≈ 2,34, α-amino grupės pKa ≈ 9,69; izoelektrinis taškas (pI) ≈ 6,0. L-alaninas yra optiškai aktivus (S-konfigūracija pagal Cahn–Ingold–Prelog), o D-alaninas turi priešingą (R) konfigūraciją. Alaninas yra gerai tirpus vandenyje ir yra bespalvės, kristalinės būklės kai gryna medžiaga.
Genetinis kodas ir pasiskirstymas baltymuose
L-izomeras yra viena iš 20 aminorūgščių, užkoduotų genetiniame kode. Alaniną nulemia keturi kodonai: GCU, GCC, GCA ir GCG, todėl ji turi keturiagreitą degeneraciją kodone. Pagal dažnumą baltymuose, L-alaninas sudaro apie 7,8 % pirminės struktūros 1 150 baltymų imtyje — tai yra viena iš dažniausiai pasitaikančių aminorūgščių; tik leicinas pasirodė esąs dar dažnesnis.
Biocheminė funkcija ir metabolizmas
Alaninas atlieka svarbų vaidmenį medžiagų apykaitoje. Pagrindinė reakcija yra reverzibilinė transaminacija tarp alanino ir piruvato, kurią katalizuoja fermentas alanino aminotransferazė (ALT, taip pat žinoma kaip GPT). Ši reakcija leidžia pernešti azotą iš periferinių audinių (ypač raumenų) į kepenis.
Svarbus fiziologinis mechanizmas yra gliukozės–alanino ciklas (Cahill ciklas): raumenys deaminuoja aminorūgščių likučius, paverčia piruvatą alaninu, kuris pernešamas į kepenis; kepenyse alaninas vėl paverčiamas piruvatu, naudojamu gliukoneogenezėje, o amoniakas įtraukiamas į ureo ciklą. Šis ciklas padeda palaikyti gliukozės tiekimą organizmui ir šalina susidariusį azotą.
Struktūrinis vaidmuo baltymuose
Dėl mažos, nepolinės metilo šoninės grandinės alaninas dažnai sutinkamas baltymų viduje ir yra žinomas kaip alfa-spiralės (α-helix) formavimą skatinanti aminorūgštis. Dėl mažo sterinio užimlumo alanino pakeitimas kitomis aminorūgštimis (vadinamoji alanino skanavimo) dažnai naudojamas mutagenezės tyrimuose, siekiant nustatyti atskirų residuų funkcijas be didelio struktūrinio sutrikdymo.
D-alaninas ir mikroorganizmai
D-alanino yra svarbi bakterijų ląstelių sienelėse — jis įtraukiamas į peptidoglikano tetrapeptidų grandines (dažnai kaip D-Ala–D-Ala), kurie stabilizuoja pigmento sluoksnį. Būtent D-Ala–D-Ala struktūra yra tikslas keliems antibiotikams ir vaistams; pavyzdžiui, vaistai gali trukdyti D-alanino įtraukimui arba imituoti šią dipeptidę jungtį. Be to, D-alaninas pasitaiko kai kuriuose peptidiniuose antibiotikuose, kur jo įterpimas gali didinti atsparumą degradacijai ir keisti veiksmingumą.
Medicininė ir biotechnologinė reikšmė
Alanino aminotransferazės (ALT) aktyvumas kraujo serume yra plačiai naudojamas klinikinėje diagnostikoje kaip kepenų pažeidimo rodiklis — padidėjęs ALT lygis dažnai rodo hepatocitų pažeidimą. Biotechnologijoje L-alaninas naudojamas sintezėje, fermentiniuose tyrimuose ir peptidų gamyboje. Bakterinis fermentas alanino racemazė (konvertuojantis L- į D-alaniną) yra svarbus antibiotikų taikinys; kai kurie vaistai (pvz., D-cycloserine) slopina šį fermentą.
Santrauka
- Struktūra: CH3CH(NH2)COOH; šoninė grandinė – CH3 (nepolinė).
- Kodonai: GCU, GCC, GCA, GCG.
- Biologinė reikšmė: dažna baltymuose, svarbi medžiagų apykaitoje (gliukozės–alanino ciklas), D-forma – bakterijų sienelių komponentas.
- Fermentai ir taikymai: alanino aminotransferazė (ALT) – klinikinis žymuo; alanino racemazė – antibiotikų taikinys.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra alaninas?
A: Alaninas yra α-amino rūgštis.
K: Kokia yra alanino cheminė formulė?
A: Alanino cheminė formulė yra CH3CH(NH2)COOH.
K: Koks yra L-alanino genetinis kodas?
A: L-alanino genetinis kodas yra GCU, GCC, GCA ir GCG.
K: Kaip klasifikuojamas alaninas?
A: Alaninas priskiriamas nepolinėms aminorūgštims.
K: Kokią pirminės baltymų struktūros dalį sudaro L-alaninas?
A: 1 150 baltymų imtyje L-alaninas sudaro 7,8 % pirminės struktūros.
K: Kokia kita aminorūgštis yra dažnesnė už L-alaniną?
A: Leucinas yra vienintelė aminorūgštis, kuri yra dažnesnė už L-alaniną.
K: Kur randamas D-alaninas?
A: D-alanino yra bakterijų ląstelių sienelėse ir kai kuriuose peptidiniuose antibiotikuose.
Ieškoti