اسیدهای آمینه دارای دو گروه عاملی هستند که در یک مولکول وجود دارند که ماهیت مخالف دارند. یکی گروه آمینه ماهیت بازی دارد و دیگری گروه کربوکسیل اسیدی. بنابراین، مولکول آمینو اسید به صورت یک یون دوقطبی وجود دارد که به آن زویتریون نیز می گویند که در آن گروه آمینو به یون آمونیوم (NH 4 + ) تبدیل می شود و گروه کربوکسیل به یون کربوکسیلات (-COO – ) تبدیل می شود. به دلیل وجود بارهای مخالف، مولکول کلی ماهیت خنثی دارد.
در طول الکترولیز محلول اسید آمینه، حرکت یون ها به pH محیط بستگی دارد. در محیط اسیدی، گروه آمینه به یون آمونیوم تبدیل می شود و مولکول به کاتیون تبدیل می شود که به سمت کاتد حرکت می کند. از طرف دیگر، در محیط بازی، گروه کربوکسیل به یون کربوکسیلات تبدیل شده و حرکت به سمت آند را نشان می دهد.
وجود هر گروه عاملی دیگر در زنجیره جانبی قطبیت و بار مولکول های اسید آمینه را تعیین می کند. وجود زنجیره جانبی غیر قطبی مولکول را غیرقطبی و گروه قطبی مانند کربوکسیل و آمینو باعث قطبی شدن مولکول می شود. به عنوان مثال، وجود یک گروه کربوکسیل اضافی در زنجیره جانبی اسید آسپارتیک مسئول قطبیت مولکول ها است.
آسپارتیک اسید چیست؟
اسید آسپارتیک یک آمینو اسید دوبازیک طبیعی با دو گروه کربوکسیل (یکی روی اتم آلفا کربن و دیگری در زنجیره جانبی) است و به نام اسید آمینه سوکسینیک نیز نامیده می‌شود.
اسید آسپارتیک در محیط های کشت، شوینده ها، مکمل های غذایی، میکروب کش ها و قارچ کش ها نیز مفید است. اسید آسپارتیک به اختصار Asp یا D نامیده می شود. منابع اصلی غذایی برای اسید آسپارتیک نیشکر و ملاس چغندر هستند.
برخی دیگر از منابع غذایی اسید آسپارتیک به شرح زیر است.
اسید آسپارتیک نقش بسیار حیاتی در چرخه کربس یا چرخه اسید سیتریک دارد که در آن در تشکیل سایر اسیدهای بیوشیمیایی و آمینه مانند آسپاراژین ، متیونین، ایزولوسین و آرژنین، ترئونین، لیزین نقش دارد.
این اسید آمینه اسیدی در درمان خستگی مزمن نیز نقش دارد. اسید آسپارتیک حرکت کوآنزیم NADH یا مولکول های نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید را از بدن سلول اصلی به میتوکندری آن آغاز می کند و سپس از آن برای تولید آدنوزین تری فسفات (ATP) استفاده می کند که به عنوان انرژی سوخت برای تمام فعالیت های سلولی عمل می کند.
اسید آسپارتیک همچنین در انتقال مواد معدنی ضروری برای RNA و DNA سالم به سلول ها مفید است.
همچنین با کمک به افزایش تولید آنتی بادی ها و ایمونوگلوبولین ها که اساساً پروتئین های سیستم ایمنی هستند، سیستم ایمنی کلی را تقویت می کند.
اسید آسپارتیک به بالا نگه داشتن غلظت NADH در سلول های مغز کمک می کند و همچنین وضوح ذهن را افزایش می دهد که منجر به تولید بیشتر انتقال دهنده های عصبی و همچنین مواد شیمیایی مورد نیاز برای عملکرد طبیعی ذهنی می شود.
همچنین در برخی از واکنش‌های بیوشیمیایی برای حذف سموم اضافی مانند آمونیاک از سلول‌ها که برای مغز، سیستم عصبی و کبد بسیار مضر است، شرکت می‌کند.
در شرایط استرس بدن، مانند سایر اسیدهای آمینه غیر ضروری، دوز اضافی اسید آسپارتیک مفید خواهد بود که به طور کلی توسط مکمل های پروتئینی که اغلب به عنوان تقویت کننده انرژی در بازار عرضه می شوند، مفید خواهد بود.
ساختار اسید آسپارتیک
اسید آسپارتیک یک اسید آمینه ± قطبی اسیدی با یک گروه متیلن اضافی است که با یک گروه کربوکسیل پیوند دارد. از این رو آسپارتیک اسید آمینه دی کربوکسیلیک است. به دلیل وجود گروه دوم کربوکسیل که مولکول را بسیار آبدوست می کند. pKa گروه دوم کربوکسیل حدود 3.85 است و مولکول کلی در pH خنثی بار منفی دارد.
به دلیل وجود گروه کربوکسیل با بار منفی، تقریباً در سطح پروتئین ها یافت می شود. گروه باردار می تواند یک پیوند یونی با یون های فلزی مختلف و همچنین برهمکنش دوقطبی با آب ایجاد کند که یک مفهوم مهم از حلالیت اسید آمینه در آب است. نقطه ایزوالکتریک اسید آسپارتیک به دلیل دو گروه کربوکسیل در مولکول 2.77 است.
مقدار pKa گروه کربوکسیل متصل به آلفا کربن 1.88، برای گروه -COOH در زنجیره جانبی 3.65 و برای گروه آمینه 9.60 است.
نقطه ایزوالکتریک برابر با نیمی از مجموع pKa 1 و pKa 3 است.
شکل خنثی اسید آسپارتیک بین pH 1.88 و 3.65 غالب است، بنابراین نقطه ایزوالکتریک در نیمه راه بین این دو مقدار است، یعنی 1/2 (pKa1 + pKa3)، بنابراین نقطه ایزوالکتریک 2.77 خواهد بود.
هیبریداسیون اسید آسپارتیک
نام IUPAC اسید آسپارتیک 2-آمینوبوتانوئیک اسید با فرمول مولکولی HOOCCH (NH 2 )CH 2 COOH است.
در مجموع چهار اتم کربن در مولکول وجود دارد. که دو اتم کربن کربونیل از گروه کربوکسیل هستند.
اتم های کربن هر دو گروه کربوکسیل (C 1 و C 4 ) sp 2 با هندسه مسطح مثلثی با زاویه پیوند 120 o هیبرید می شوند.
C 2 و C 3 sp 3 هیبرید شده و در هندسه چهار وجهی با زاویه پیوند 109.28 درجه قرار گرفته اند.
هر دو اتم کربن کربونیل گروه کربوکسیل sp 2 با زاویه پیوند 120 o هیبرید شده اند.
اتم نیتروژن گروه آمینو sp 3 هیبرید شده است که در آن دو اوربیتال هیبرید شده با اوربیتال s اتم هیدروژن و یک اوربیتال هیبرید شده sp 3 با اوربیتال هیبریدی sp 3 از اتم C 2 زنجیره مادر همپوشانی دارند .
جهت آشنایی با سایر مواد شیمیایی مورد نیاز در آزمایشگاهها اینجا کلیلک کنید.
