สูตรโครงร่างของL -alanine (รูปแบบเป็นกลาง) | |||
| |||
ชื่อ | |||
---|---|---|---|
ชื่อ IUPAC อะลานีน[1] | |||
ชื่อ IUPAC แบบเป็นระบบ กรด 2-อะมิโนโพรพาโนอิก | |||
ชื่ออื่น ๆ กรดอะลานิก กรดอะลานิก กรด 2-อะมิโนโพรพิโอนิก | |||
ตัวระบุ | |||
โมเดล 3 มิติ ( JSmol ) |
| ||
3ดีเมท |
| ||
1720248 | |||
เชบีไอ | |||
แชมบีแอล | |||
เคมสไปเดอร์ | |||
ธนาคารยา |
| ||
บัตรข้อมูล ECHA | 100.000.249 | ||
หมายเลข EC |
| ||
49628 | |||
| |||
ถังเบียร์ | |||
รหัส CID ของ PubChem |
| ||
ยูนิไอ | |||
แผงควบคุม CompTox ( EPA ) |
| ||
| |||
| |||
คุณสมบัติ | |||
ซี3 เอช7 โน2 | |||
มวลโมลาร์ | 89.094 กรัม·โมล−1 | ||
รูปร่าง | ผงสีขาว | ||
ความหนาแน่น | 1.424 ก./ซม. 3 | ||
จุดหลอมเหลว | 258 °C (496 °F; 531 K) (ระเหิด) | ||
167.2 กรัม/ลิตร (25 องศาเซลเซียส) | |||
บันทึกP | -0.68 [2] | ||
ความเป็นกรด (p K a ) |
| ||
−50.5 × 10 −6 ซม. 3 /โมล | |||
หน้าข้อมูลเพิ่มเติม | |||
อะลานีน (หน้าข้อมูล) | |||
ยกเว้นที่ระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลจะแสดงไว้สำหรับวัสดุในสถานะมาตรฐาน (ที่ 25 °C [77 °F], 100 kPa) |
อะลานีน (สัญลักษณ์AlaหรือA ) [4]หรือα-alanine เป็น กรดอะมิโน α- ที่ใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน ทางชีวภาพ อะลานีน ประกอบด้วยกลุ่มอะมีนและกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกซึ่งทั้งสองกลุ่มนี้ยึดติดกับอะตอมคาร์บอนกลางซึ่งมี หมู่ข้างเคียงของ กลุ่มเมทิลด้วยดังนั้นจึงจัดเป็น กรดอะมิโน α- อะลิฟาติกที่ ไม่มีขั้ว ภายใต้สภาวะทางชีววิทยา อะลานีนจะมีอยู่ใน รูปแบบ สวิตเตอร์ไอออนโดยมีกลุ่มอะมีนที่ถูกโปรตอน (เป็น−NH-3) และกลุ่มคาร์บอกซิลถูกดีโปรตอน (เป็น−CO−2) ไม่จำเป็นสำหรับมนุษย์เนื่องจากสามารถสังเคราะห์ได้ในกระบวนการเผาผลาญและไม่จำเป็นต้องอยู่ในอาหาร มันถูกเข้ารหัส โดย โคดอนทั้งหมดที่เริ่มต้นด้วยG C (GC U , GCC, GC Aและ GCG)
ไอโซเมอร์แอลของอะลานีน ( แบบถนัดซ้าย ) เป็นไอโซเมอร์ที่รวมอยู่ในโปรตีนอะลานีนแอลเป็นรองเพียงแอลลิวซีน เท่านั้น ในอัตราการเกิด ซึ่งคิดเป็น 7.8% ของโครงสร้างหลัก ใน โปรตีน 1,150 ตัวอย่าง[5]อะลานีนแบบถนัดขวาDพบในเปปไทด์ในผนังเซลล์แบคทีเรีย บางชนิด [6] : 131 (ในเปปไทโดไกลแคน ) และในยาปฏิชีวนะเปปไทด์ บางชนิด และพบในเนื้อเยื่อของสัตว์จำพวกกุ้งและหอย หลายชนิด ในรูปของออสโมไลต์ [ 7]
อะลานีนถูกสังเคราะห์ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2393 เมื่ออดอล์ฟ สเตรกเกอร์ผสมอะซีตัลดีไฮด์และแอมโมเนียเข้ากับไฮโดรเจนไซยาไนด์ [ 8] [9] [10]กรดอะมิโนถูกตั้งชื่อว่าอะลานินในภาษาเยอรมัน อ้างอิงจากอัลดีไฮด์โดยมี-an- เติมท้าย เพื่อให้ออกเสียงได้ง่าย[11]ส่วนท้ายภาษาเยอรมัน-inที่ใช้ในสารประกอบทางเคมีนั้นคล้ายคลึงกับ-ine ในภาษา อังกฤษ
อะลานีนเป็น กรดอะมิโนอะลิ ฟาติกเนื่องจากหมู่ข้างที่เชื่อมต่อกับอะตอมคาร์บอนอัลฟา คือกลุ่ม เมทิล (-CH 3 ) อะลานีนเป็นกรดอะมิโนอัลฟาที่ง่ายที่สุดรองจากไกลซีน หมู่ข้างเมทิลของอะลานีนไม่มีปฏิกิริยาและแทบจะไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการทำงานของโปรตีน[12]อะลานีนเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นซึ่งหมายความว่าร่างกายมนุษย์สามารถผลิตได้และไม่จำเป็นต้องได้รับจากอาหาร อะลานีนพบได้ในอาหารหลากหลายชนิด แต่มีความเข้มข้นเป็นพิเศษในเนื้อสัตว์
อะลานีนสามารถสังเคราะห์ได้จากไพรูเวตและกรดอะมิโนโซ่กิ่งเช่นวาลีนลิวซีนและไอโซลิวซีน
อะลานีนผลิตขึ้นโดยการอะมิเนชันรีดิวซ์ของไพรูเวตซึ่งเป็นกระบวนการสองขั้นตอน ในขั้นตอนแรกα-ketoglutarateแอมโมเนียและ NADH จะถูกแปลงโดยกลูตาเมต ดีไฮโดรจีเนส เป็นกลูตาเมต NAD +และน้ำ ในขั้นตอนที่สอง กลุ่มอะมิโนของกลูตาเมตที่เพิ่งก่อตัวใหม่จะถูกถ่ายโอนไปยังไพรูเวตโดยเอนไซม์อะมิโนทรานสเฟอเรสสร้าง α-ketoglutarate ขึ้นใหม่ และแปลงไพรูเวตเป็นอะลานีน ผลลัพธ์สุทธิคือไพรูเวตและแอมโมเนียจะถูกแปลงเป็นอะลานีน โดยกินสารเทียบเท่ารีดิวซ์ หนึ่ง ชนิด[6] : 721 เนื่องจาก ปฏิกิริยา ทรานส์อะมิเนชันนั้นย้อนกลับได้ง่ายและไพรูเวตมีอยู่ในเซลล์ทั้งหมด จึงสามารถสร้างอะลานีนได้ง่าย และด้วยเหตุนี้จึงมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับเส้นทางเมแทบอลิซึม เช่นไกลโคไลซิส ก ลูโค นีโอเจเนซิสและวงจรกรดซิตริก [ 13]
L -Alanine ผลิตขึ้นในเชิงอุตสาหกรรมโดยการดีคาร์บอกซิเลชันของL -aspartateโดยการกระทำของaspartate 4-decarboxylaseเส้นทางการหมักสู่L - alanine มีความซับซ้อนโดยalanine racemes [14]
อะลานีน แบบราซีมิกสามารถเตรียมได้โดยการควบแน่นของอะซีตัลดีไฮด์กับแอมโมเนียมคลอไรด์ในสภาวะที่มีโซเดียมไซยาไนด์โดยปฏิกิริยาสเตร็คเกอร์ [ 15]
หรือโดยการสลายแอมโมโนไลซิสของกรด 2-โบรโมโพรพาโนอิก[16]
อะลานีนจะถูกย่อยสลายโดยปฏิกิริยาออกซิเดชันดีอะมิเนชันซึ่งเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับของปฏิกิริยารีดิวซ์อะมิเนชันที่อธิบายไว้ข้างต้น ซึ่งเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ตัวเดียวกัน ทิศทางของกระบวนการนี้ส่วนใหญ่ควบคุมโดยความเข้มข้นสัมพันธ์ของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง[6] : 721
อะลานีนเป็นหนึ่งในกรดอะมิโนอัลฟาแบบมาตรฐานยี่สิบ ชนิด ที่ใช้เป็นองค์ประกอบพื้นฐาน (โมโนเมอร์) สำหรับการสังเคราะห์โปรตีนโดยไรโบโซม เชื่อกันว่าอะลานีนเป็นกรดอะมิโนชนิดแรกๆ ที่รวมอยู่ในมาตรฐานรหัสพันธุกรรม[17] [18] [19] [20] จากข้อเท็จจริงนี้ จึงมีการเสนอสมมติฐาน "โลกของอะลานีน" [21]สมมติฐานนี้อธิบายถึงทางเลือกของกรดอะมิโนในมาตรฐานรหัสพันธุกรรมจากมุมมองทางเคมี ในแบบจำลองนี้ การเลือกโมโนเมอร์ (เช่น กรดอะมิโน) สำหรับการสังเคราะห์โปรตีนไรโบโซมค่อนข้างจำกัดอยู่แค่อนุพันธ์ของอะลานีนที่เหมาะสำหรับการสร้าง องค์ประกอบ โครงสร้างรองแบบอัลฟาเฮลิกซ์หรือเบตาชีต โครงสร้างรองที่โดดเด่นในสิ่งมีชีวิตตามที่เรารู้จักคืออัลฟาเฮลิกซ์และเบตาชีต และกรดอะมิโนแบบมาตรฐานส่วนใหญ่สามารถถือเป็นอนุพันธ์ทางเคมีของอะลานีนได้ ดังนั้นกรดอะมิโนที่เป็นมาตรฐานส่วนใหญ่ในโปรตีนจึงสามารถแลกเปลี่ยนกับอะลานีนได้โดยการกลายพันธุ์แบบจุดในขณะที่โครงสร้างรองยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ความจริงที่ว่าอะลานีนเลียนแบบโครงสร้างรองที่ต้องการของกรดอะมิโนที่เข้ารหัสส่วนใหญ่นั้นถูกใช้ประโยชน์ในทางปฏิบัติใน การกลายพันธุ์ แบบสแกนอะลานีนนอกจากนี้ผลึกศาสตร์เอ็กซ์เรย์ แบบคลาสสิก มักใช้แบบจำลองโครงกระดูกโพลีอะลานีน[22]เพื่อกำหนดโครงสร้างสามมิติของโปรตีนโดยใช้การแทนที่โมเลกุล ซึ่งเป็น วิธี การจัดเฟสตามแบบจำลอง
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม อะลานีนมีบทบาทสำคัญในวงจรกลูโคส-อะลานีนระหว่างเนื้อเยื่อและตับ ในกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่ออื่นๆ ที่ย่อยสลายกรดอะมิโนเพื่อใช้เป็นพลังงาน กลุ่มอะมิโนจะถูกรวบรวมในรูปแบบของกลูตาเมตโดย กระบวนการ ทรานส์ อะมิเนชัน จากนั้นกลูตาเมตสามารถถ่ายโอนกลุ่มอะมิโนไปยังไพรูเวตซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของไกลโคไลซิส ของกล้ามเนื้อ ผ่านการทำงานของอะลานีนอะมิโนทรานสเฟอเรสโดยสร้างอะลานีนและอัลฟา-คีโตกลูทาเรตอะลานีนเข้าสู่กระแสเลือดและส่งไปที่ตับ ปฏิกิริยาอะลานีนอะมิโนทรานสเฟอเรสเกิดขึ้นย้อนกลับในตับ ซึ่งไพรูเวตที่สร้างใหม่จะถูกใช้ในกระบวนการสร้างกลูโคสใหม่โดยสร้างกลูโคสซึ่งส่งกลับไปยังกล้ามเนื้อผ่านระบบไหลเวียนโลหิต กลูตาเมตในตับจะเข้าสู่ไมโตคอนเดรียและถูกย่อยสลายโดยกลูตาเมตดีไฮโดรจีเนสเป็นอัลฟา-คีโตกลูทาเรตและแอมโมเนียมซึ่งจะเข้าร่วมในวงจรยูเรียเพื่อสร้างยูเรียซึ่งจะถูกขับออกทางไต[23]
วงจรกลูโคส-อะลานีนทำให้ไพรูเวตและกลูตาเมตถูกกำจัดออกจากกล้ามเนื้อและขนส่งไปยังตับอย่างปลอดภัย เมื่ออยู่ที่นั่น ไพรูเวตจะถูกใช้เพื่อสร้างกลูโคสใหม่ หลังจากนั้น กลูโคสจะกลับสู่กล้ามเนื้อเพื่อเผาผลาญเป็นพลังงาน ซึ่งจะทำให้ภาระพลังงานของการสร้างกลูโคสใหม่ไปที่ตับแทนที่จะเป็นกล้ามเนื้อ และATP ที่มีอยู่ ในกล้ามเนื้อทั้งหมดจะถูกนำไปใช้ในการหดตัวของกล้ามเนื้อ[23]เป็นเส้นทางการย่อยสลาย และอาศัยการสลายโปรตีนในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ไม่ชัดเจนว่าเกิดขึ้นในสัตว์ที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือไม่และในระดับใด[24] [25]
การเปลี่ยนแปลงในวงจรอะลานีนที่เพิ่มระดับของเอนไซม์อะลานีนอะมิโนทรานสเฟอเรส (ALT) ในซีรั่มมีความเชื่อมโยงกับการเกิดโรคเบาหวานประเภท II [26]
อะลานีนมีประโยชน์ในการทดลองเกี่ยวกับการสูญเสียหน้าที่ที่เกี่ยวข้องกับการฟอสโฟรีเลชันเทคนิคบางอย่างเกี่ยวข้องกับการสร้างคลังยีน ซึ่งแต่ละยีนมีการกลายพันธุ์แบบจุดในตำแหน่งที่แตกต่างกันในพื้นที่ที่สนใจ บางครั้งอาจกลายพันธุ์ทุกตำแหน่งในยีนทั้งหมดด้วย วิธีดังกล่าวเรียกว่า "การสแกนการกลายพันธุ์" วิธีที่ง่ายที่สุดและเป็นวิธีแรกที่ใช้กัน เรียกว่าการสแกนอะลานีนซึ่งตำแหน่งต่างๆ จะถูกกลายพันธุ์เป็นอะลานีนตามลำดับ[27]
ไฮโดรจิเนชันของอะลานีนจะให้อะมิโนแอลกอฮอล์ อะลานินอลซึ่งเป็นองค์ประกอบไครัลที่มีประโยชน์
การดี อะ มิเน ชันของโมเลกุลอะลานีนจะก่อให้เกิดอนุมูลอิสระ CH 3 C • HCO 2 −การดีอะมิเนชันสามารถเกิดขึ้นได้ในอะลานีนที่เป็นของแข็งหรือในน้ำโดยรังสีที่ทำให้เกิดการแตกตัวแบบโฮโมไลติกของพันธะคาร์บอน-ไนโตรเจน[28]
คุณสมบัติของอะลานีนนี้ใช้ในการวัดปริมาณรังสีในการฉายรังสีเมื่ออะลานีนปกติได้รับการฉายรังสี รังสีจะทำให้โมเลกุลอะลานีนบางชนิดกลายเป็นอนุมูลอิสระ และเนื่องจากอนุมูลอิสระเหล่านี้เสถียร จึงสามารถวัดปริมาณอนุมูลอิสระได้ในภายหลังโดยใช้การสั่นพ้องพาราแมกเนติกอิเล็กตรอนเพื่อหาปริมาณรังสีที่อะลานีนได้รับ[29]วิธีนี้ถือเป็นการวัดปริมาณความเสียหายจากรังสีที่เนื้อเยื่อที่มีชีวิตจะได้รับภายใต้การได้รับรังสีในปริมาณเดียวกัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับชีววิทยา[29]แผนการรักษาด้วยรังสีสามารถส่งไปยังเม็ดอะลานีนในโหมดทดสอบ ซึ่งสามารถวัดได้เพื่อตรวจสอบว่าระบบการรักษาส่งปริมาณรังสีตามรูปแบบที่ต้องการอย่างถูกต้องหรือไม่[30]