Aminosäure-Chiralität

Aminosäuren (außer Glycin) haben neben der Carboxylgruppe ein chirales Kohlenstoffatom (CO2-). Dieses chirale Zentrum ermöglicht Stereoisomerie. Die Aminosäuren bilden zwei spiegelbildliche Stereoisomere. Die Strukturen können nicht übereinander gelegt werden, ähnlich wie Ihre linke und rechte Hand. Diese Spiegelbilder werden als Enantiomere bezeichnet.

D / L- und R / S-Namenskonventionen für Aminosäure-Chiralität

Es gibt zwei wichtige Nomenklatursysteme für Enantiomere. Das D / L-System basiert auf optischer Aktivität und bezieht sich auf die lateinischen Wörter Geschicklichkeit für richtig und Laevus für links, reflektiert die links- und rechtshändigkeit der chemischen strukturen. Eine Aminosäure mit der Dexter-Konfiguration (rechtsdrehend) würde mit einem (+) oder D-Präfix wie (+) - Serin oder D-Serin bezeichnet. Eine Aminosäure mit der Laevus-Konfiguration (levorotary) würde mit einem (-) oder L wie (-) - Serin oder L-Serin eingeleitet.

Hier sind die Schritte, um festzustellen, ob eine Aminosäure das D- oder L-Enantiomer ist:

1. Zeichnen Sie das Molekül als Fischer-Projektion mit der Carbonsäuregruppe oben und der Seitenkette unten. (Die Amingruppe befindet sich nicht oben oder unten.)
2. Befindet sich die Amingruppe auf der rechten Seite der Kohlenstoffkette, ist die Verbindung D. Befindet sich die Amingruppe auf der linken Seite, ist das Molekül L.
3. Wenn Sie das Enantiomer einer bestimmten Aminosäure zeichnen möchten, zeichnen Sie einfach das Spiegelbild.

Die R / S-Notation ist ähnlich, wobei R für Latein steht rectus (richtig, richtig oder gerade) und S steht für Latein unheimlich (links). Die R / S-Benennung folgt den Cahn-Ingold-Prelog-Regeln:

1. Lokalisieren Sie das chirale oder stereogene Zentrum.
2. Ordnen Sie jeder Gruppe eine Priorität zu, die auf der Ordnungszahl des Atoms basiert, das an das Zentrum gebunden ist, wobei 1 = hoch und 4 = niedrig ist.
3. Bestimmen Sie die Prioritätsrichtung für die anderen drei Gruppen in der Reihenfolge der hohen bis niedrigen Priorität (1 bis 3)..
4. Wenn die Reihenfolge im Uhrzeigersinn ist, ist die Mitte R. Wenn die Reihenfolge gegen den Uhrzeigersinn ist, ist die Mitte S.

Obwohl der größte Teil der Chemie auf die Bezeichner (S) und (R) für die absolute Stereochemie von Enantiomeren übergegangen ist, werden die Aminosäuren am häufigsten nach dem System (L) und (D) benannt.

Isomerie natürlicher Aminosäuren

Alle in Proteinen vorkommenden Aminosäuren liegen in der L-Konfiguration um das chirale Kohlenstoffatom vor. Die Ausnahme ist Glycin, da es zwei Wasserstoffatome am alpha-Kohlenstoff aufweist, die nur durch Radioisotopenmarkierung voneinander unterschieden werden können.

D-Aminosäuren sind nicht natürlich in Proteinen enthalten und nicht an den Stoffwechselwegen eukaryotischer Organismen beteiligt, obwohl sie für die Struktur und den Stoffwechsel von Bakterien wichtig sind. Beispielsweise sind D-Glutaminsäure und D-Alanin strukturelle Bestandteile bestimmter Bakterienzellwände. Es wird angenommen, dass D-Serin als Neurotransmitter des Gehirns fungieren kann. D-Aminosäuren werden, sofern sie in der Natur vorkommen, durch posttranslationale Modifikationen des Proteins hergestellt.

In Bezug auf die (S) - und (R) -Nomenklatur sind fast alle Aminosäuren in Proteinen (S) am alpha-Kohlenstoff. Cystein ist (R) und Glycin ist nicht chiral. Der Grund, warum Cystein anders ist, besteht darin, dass es an der zweiten Position der Seitenkette ein Schwefelatom aufweist, das eine größere Ordnungszahl als die der Gruppen am ersten Kohlenstoff aufweist. Entsprechend der Namenskonvention wird das Molekül (R) anstelle von (S).