Ди- и полипептиды: методы синтеза (твердофазный синтез).

Многие растения и бактерии могут синтезировать все необходимые им аминокислоты из простых неорганических соединений. Большинство аминокислот синтезируются в теле человека и животных из обычных безазотистых продуктов обмена веществ и усвояемого азота. Однако, как уже говорилось ранее, валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин - являются незаменимыми, т. е. не могут синтезироваться в организме животных и человека, и должны доставляться с пищей. Суточная потребность взрослого человека в каждой из незаменимых аминокислот составляет в среднем около 1 г. При недостатке этих веществ (чаще триптофана, лизина, метионина) или в случае отсутствия в пище хотя бы одной из них невозможен синтез белков и многих др. биологически важных веществ, необходимых для жизни. Гистидин и аргинин синтезируются в животном организме, но лишь в ограниченной, иногда недостаточной, мере. Цистеин и тирозин образуются лишь из своих предшественников — соответственно метионина и фенилаланина — и могут стать незаменимыми при недостатке этих аминокислот. Некоторые аминокислоты могут синтезироваться в животном организме из безазотистых предшественников при помощи процесса переаминирования, т. е. переноса аминогруппы с одной аминокислоты на другую. В организме аминокислоты постоянно используются для синтеза и ресинтеза белков и др. веществ — гормонов, аминов, алкалоидов, коферментов, пигментов и др. Избыток аминокислот подвергается распаду до конечных продуктов обмена (у человека и млекопитающих до мочевины, двуокиси углерода и воды), при котором выделяется энергия, необходимая организму для процессов жизнедеятельности. Промежуточным этапом такого распада является обычно дезаминирование (чаще всего окислительное).

Существует целый ряд методов получения аминокислот вне организма (in vitro). Наибольшее применение находят получение из оксинитрилов (синтез Штекера) и карбоновых кислот.

1. Синтез Штекера заключается в том, что к альдегиду прибавляют аммиак и цианистый водород, образующийся α – аминонитрил гидролизуют водной кислотой:

R–CHO + HCN + NH₃→ R–CH(NH₂)–CN + H₃O⁺→ R–CH(NH₂) – COOH

Получение аминокислот из карбоновых кислот включает две стадии: бромирование карбоновой кислоты и последующую обработку α – бромпроизводного избытком аммиака:

R-CH₂-COOH + Br₂→ R-CH(Br)-COOH +NH₃→ R-CH(NH₂)-COOH

2. Получить аминокислоты возможно, например действием аммиака на галогензамещённые карбоновые кислоты:

R-CH(CI)COOH+2NH₃ → RCH(NH₂ )COOH + NH₄CI,

3. Восстановлением оксимов или гидразонов, кето- или альдегидокислот:

R-C(= NOH)-COOH → R-CH(NH₂ )-COOH

4. Замещением галогена на аминогруппу в соответствующих галогензамещенных кислотах:

5. Присоединением аммиака к α, β-непредельным кислотам с образованием β - аминокислот:

CH₂=CH–COOH + NH₃ →H₂N–CH₂–CH₂–COOH

6. Некоторые аминокислоты выделяют из продуктов гидролиза богатых ими белков методом адсорбции на ионообменных смолах; так выделяют глутаминовую кислоту из казеина и клейковины злаков; тирозин — из фиброина шёлка; аргинин — из желатины; гистидиниз белков крови. Некоторые аминокислоты производят синтетически, например метионин, лизин и глутаминовую кислоту. Аминокислоты получают в больших количествах также микробиологическим синтезом. Поступление в организм незаменимых аминокислот определяется количеством и аминокислотным составом пищевых белков. Это следует учитывать для организации правильного общественного питания и составления рационов для разных возрастных и профессиональных групп населения. Потребность в пищевом белке может быть полностью покрыта за счёт смеси аминокислот. Этим пользуются в лечебном питании.

7. В организме (in vivo) заменимые аминокислоты синтезируются из α-кетокислот путем восстановительного аминирования или трансаминирования с аминокислотой.