Глицин был открыт в 1820 году французским химиком Анри Браконно, когда он гидролизовал желатин , кипя его с серной кислотой . [13] Первоначально он назвал его «сахаром желатина», [14] [15] но французский химик Жан-Батист Буссенго показал в 1838 году, что он содержит азот. [16] В 1847 году американский ученый Эбен Нортон Хорсфорд , тогда ученик немецкого химика Юстуса фон Либиха , предложил название «гликоколл»; [17] [18] однако, шведский химик Берцелиус предложил более простое современное название годом позже. [19] [20] Название происходит от греческого слова γλυκύς «сладкий на вкус» [21] (которое также связано с префиксами глико- и глюко- , как в словах гликопротеин и глюкоза ). В 1858 году французский химик Огюст Каур определил, что глицин является амином уксусной кислоты . [22]
Производство
Хотя глицин может быть выделен из гидролизованных белков , этот путь не используется для промышленного производства, так как его можно изготовить более удобным способом химического синтеза. [23] Двумя основными процессами являются аминирование хлоруксусной кислоты аммиаком , дающее глицин и хлорид аммония , [24] и синтез аминокислот по Штрекеру , [25] который является основным методом синтеза в Соединенных Штатах и Японии. [26] Ежегодно таким образом производится около 15 тысяч тонн . [27]
Глицин также образуется в качестве примеси в синтезе ЭДТА в результате реакций побочного продукта аммиака. [28]
Химические реакции
Его кислотно-основные свойства наиболее важны. В водном растворе глицин амфотерный : ниже pH = 2,4 он превращается в катион аммония, называемый глицинием. Выше pH около 9,6 он превращается в глицинат.
Глицин действует как бидентатный лиганд для многих ионов металлов, образуя комплексы аминокислот . [29] Типичным комплексом является Cu(глицинат) 2, т.е. Cu(H2NCH2CO2) 2 , который существует как в цис-, так и в транс-изомерах. [30] [ 31]
В кишечной палочке глицин чувствителен к антибиотикам, воздействующим на фолат. [37]
В печени позвоночных синтез глицина катализируется глицинсинтазой (также называемой ферментом расщепления глицина). Это превращение легко обратимо : [36]
CO2 + NH3+ 4+ N 5 , N 10 -метилентетрагидрофолат + НАДН + Н + ⇌ Глицин + тетрагидрофолат + НАД +
Помимо синтеза из серина, глицин может также образовываться из треонина , холина или гидроксипролина посредством межорганного метаболизма печени и почек. [38]
Деградация
Глицин расщепляется тремя путями. Преобладающий путь у животных и растений — это обратный путь глицинсинтазы, упомянутый выше. В этом контексте задействованная ферментная система обычно называется системой расщепления глицина : [36]
Глицин + тетрагидрофолат + НАД + ⇌ CO 2 + NH+ 4+ N 5 , N 10 -метилентетрагидрофолат + НАДН + Н +
Во втором пути глицин расщепляется в два этапа. Первый этап — это обратный биосинтез глицина из серина с помощью серингидроксиметилтрансферазы. Затем серин преобразуется в пируват с помощью сериндегидратазы . [36]
Период полураспада глицина и его выведение из организма значительно варьируются в зависимости от дозы. [39] В одном исследовании период полураспада варьировался от 0,5 до 4,0 часов. [39]
Физиологическая функция
Основная функция глицина заключается в том, что он действует как предшественник белков . Большинство белков включают в себя лишь небольшие количества глицина, заметным исключением является коллаген , который содержит около 35% глицина из-за его периодически повторяющейся роли в формировании спиральной структуры коллагена в сочетании с гидроксипролином . [36] [40] В генетическом коде глицин кодируется всеми кодонами, начинающимися с GG, а именно GGU, GGC, GGA и GGG. [8]
Путь конъюгации глицина не был полностью изучен. [43] Глицин считается гепатическим детоксикантом ряда эндогенных и ксенобиотических органических кислот. [44] Желчные кислоты обычно конъюгируются с глицином для повышения их растворимости в воде. [45]
Человеческий организм быстро выводит бензоат натрия , соединяя его с глицином, образуя гиппуровую кислоту , которая затем выводится из организма. [46] Метаболический путь для этого начинается с превращения бензоата бутират-КоА-лигазой в промежуточный продукт, бензоил-КоА , [47] который затем метаболизируется глицин -N -ацилтрансферазой в гиппуровую кислоту. [48]
Использует
В США глицин обычно продается в двух сортах: Фармакопея США («USP») и технический сорт. Продажи сорта USP составляют примерно 80–85 процентов рынка глицина в США. Если требуется чистота выше стандарта USP, например, для внутривенных инъекций, можно использовать более дорогой глицин фармацевтического сорта. Технический глицин, который может соответствовать или не соответствовать стандартам сорта USP, продается по более низкой цене для использования в промышленных целях, например, в качестве агента для комплексообразования металлов и финишной обработки. [49]
Продукты питания для животных и людей
Глицин не используется широко в пищевых продуктах из-за его пищевой ценности, за исключением настоев. Вместо этого, роль глицина в пищевой химии заключается в качестве ароматизатора. Он слегка сладкий и противодействует послевкусию сахарина . Он также обладает консервирующими свойствами, возможно, из-за его комплексообразования с ионами металлов. Комплексы глицинатов металлов, например, глицинат меди (II), используются в качестве добавок к кормам для животных. [27]
С 1971 года Управление по контролю за продуктами и лекарствами[обновлять] США «больше не считает глицин и его соли общепризнанно безопасными для использования в пищевых продуктах человека» [51] и разрешает использование глицина в пищевых продуктах только при определенных условиях. [52]
Глицин исследовался на предмет его способности продлевать жизнь . [53] [54] Предполагаемые механизмы этого эффекта – его способность выводить метионин из организма и активировать аутофагию . [53]
Глицин является важным компонентом некоторых растворов, используемых в методе анализа белков SDS-PAGE . Он служит буферным агентом, поддерживая pH и предотвращая повреждение образца во время электрофореза. [56] Глицин также используется для удаления антител, маркирующих белки, из мембран вестерн-блоттинга, чтобы обеспечить зондирование многочисленных интересующих белков из геля SDS-PAGE. Это позволяет извлекать больше данных из одного и того же образца, повышая надежность данных, сокращая объем обработки образцов и количество требуемых образцов. [57] Этот процесс известен как зачистка.
Присутствие в космосе
Присутствие глицина за пределами Земли было подтверждено в 2009 году на основе анализа образцов, которые были взяты в 2004 году космическим аппаратом NASA Stardust с кометы Wild 2 и впоследствии возвращены на Землю. Ранее глицин был обнаружен в метеорите Мерчисон в 1970 году. [58] Открытие глицина в космосе укрепило гипотезу так называемой мягкой панспермии , которая утверждает, что «строительные блоки» жизни широко распространены по всей Вселенной. [59] В 2016 году было объявлено об обнаружении глицина внутри кометы 67P/Чурюмова–Герасименко космическим аппаратом Rosetta . [ 60]
Предполагается, что глицин определяется ранними генетическими кодами. [62] [63] [64] [65] Например, области низкой сложности (в белках), которые могут напоминать протопептиды раннего генетического кода, сильно обогащены глицином. [65]
↑ Справочник по химии и физике , CRC Press, 59-е издание, 1978 г.
^ "Растворимости и плотности". Prowl.rockefeller.edu. Архивировано из оригинала 12 сентября 2017 г. Получено 13 ноября 2013 г.
^ Доусон, Р. М. К. и др., Данные для биохимических исследований , Оксфорд, Clarendon Press, 1959.
^ «Номенклатура и символика аминокислот и пептидов». Совместная комиссия ИЮПАК-МСБ по биохимической номенклатуре. 1983. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 г. Получено 5 марта 2018 г.
^ "Глицин | Определение глицина на английском языке по Оксфордскому словарю". Архивировано из оригинала 29 января 2018 г.
^ ab Pawlak K, Błażej P, Mackiewicz D, Mackiewicz P (январь 2023 г.). «Влияние отбора на уровне аминокислот на использование синонимичных кодонов с точки зрения альтернативных генетических кодов». International Journal of Molecular Sciences . 24 (2): 1185. doi : 10.3390/ijms24021185 . PMC 9866869 . PMID 36674703.
^ Zafra F, Aragón C, Giménez C (июнь 1997). «Молекулярная биология глицинергической нейротрансмиссии». Молекулярная нейробиология . 14 (3): 117–142. doi :10.1007/BF02740653. PMID 9294860.
^ "Комплексная токсикология". ScienceDirect . Получено 18 октября 2024 г.
^ Мацумото А., Озаки Х., Цучия С., Асахи Т., Лахав М., Кавасаки Т. и др. (апрель 2019 г.). «Ахиральная аминокислота глицин действует как источник гомохиральности при асимметричном автокатализе». Органическая и биомолекулярная химия . 17 (17): 4200–4203. doi :10.1039/C9OB00345B. PMID 30932119.
^ Alves A, Bassot A, Bulteau AL, Pirola L, Morio B (июнь 2019 г.). «Метаболизм глицина и его изменения при ожирении и метаболических заболеваниях». Питательные вещества . 11 (6): 1356. doi : 10.3390/nu11061356 . PMC 6627940. PMID 31208147 .
^ Plimmer RH (1912) [1908]. Plimmer RH, Hopkins F (ред.). Химический состав белков. Монографии по биохимии. Том. Часть I. Анализ (2-е изд.). Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 82. Получено 18 января 2010 г.
^ Браконнот H (1820). «Sur la конверсия животных материалов в новые вещества par le moyen de l'acide серная кислота» [О превращении животных материалов в новые вещества с помощью серной кислоты]. Annales de Chimie et de Physique . 2-я серия (на французском языке). 13 : 113–125. ; см. стр. 114.
^ Маккензи К. (1822). Тысяча экспериментов по химии: с иллюстрациями природных явлений; и практические наблюдения над производственными и химическими процессами, применяемыми в настоящее время для успешного развития полезных искусств…. Сэр Р. Филлипс и компания. стр. 557.
^ Буссенго (1838). «Sur la Composition du sucre de Gélatine et de l'acide nitro-saccharique de Braconnot» [О составе сахара из желатина и нитро-глюкаровой кислоты Браконно]. Comptes Rendus (на французском языке). 7 : 493–495.
^ Хорсфорд EN (1847). «Гликоколл (желатиновый сахар) и некоторые продукты его разложения». Американский журнал науки и искусств . 2-я серия. 3 : 369–381.
^ Ihde AJ (1970). Развитие современной химии. Courier Corporation. ISBN9780486642352.
^ Берцелиус Дж (1848). Jahres-Bericht über die Fortschritte der Chemie und Mineralogie (Ежегодный отчет о прогрессе химии и минералогии). Том. 47. Тюбиген, (Германия): Лаупп. п. 654. Со стр. 654: "Er hat dem Leimzucker als Basis den Namen Glycocoll gegeben. … Glycin genannt werden, und diesen Namen werde ich anwenden." (Он [т. е. американский ученый Эбен Нортон Хорсфорд , тогда ученик немецкого химика Юстуса фон Либиха ] дал название "гликоколл" Leimzucker [сахар желатина], основанию. Это название неблагозвучно и, кроме того, имеет тот недостаток, что оно конфликтует с названиями остальных оснований. Оно составлено из γλυχυς (сладкий) и χολλα (животный клей). Поскольку это органическое основание является единственным [одним], которое имеет сладкий вкус, то его можно гораздо короче назвать "глицин", и я буду использовать это название.)
^ Nye MJ (1999). До большой науки: стремление к современной химии и физике, 1800-1940. Издательство Гарвардского университета. ISBN9780674063822.
^ "глицин". Oxford Dictionaries . Архивировано из оригинала 13 ноября 2014 г. Получено 6 декабря 2015 г.
^ Каур А (1858). «Исследования аминированных кислот». Comptes Rendus (на французском языке). 46 : 1044–1047.
^ Okafor N (9 марта 2016 г.). Современная промышленная микробиология и биотехнология. CRC Press. ISBN9781439843239.
^ Ingersoll AW, Babcock SH (1932). "Гиппуровая кислота". Органические синтезы . 12 : 40; Собрание томов , т. 2, стр. 328.
^ Kirk-Othmer Food and Feed Technology, 2 тома. John Wiley & Sons. 14 декабря 2007 г. ISBN9780470174487.
^ "Glycine Conference (prelim)". USITC. Архивировано из оригинала 22 февраля 2012 г. Получено 13 июня 2014 г.{{cite web}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
^ Томиясу Х, Гордон Г (1 апреля 1976 г.). «Замыкание кольца в реакции металлических хелатов. Образование бидентатного комплекса оксованадия(IV)-глицина». Неорганическая химия . 15 (4): 870–874. doi :10.1021/ic50158a027. ISSN 0020-1669.
^ Lutz OM, Messner CB, Hofer TS, Glätzle M, Huck CW, Bonn GK и др. (май 2013 г.). «Комбинированное ab initio вычислительное и инфракрасное спектроскопическое исследование цис- и транс-Бис(глицинато)медь(II) комплексов в водной среде». The Journal of Physical Chemistry Letters . 4 (9): 1502–1506. doi :10.1021/jz400288c. PMID 26282305.
^ D'Angelo P, Bottari E, Festa MR, Nolting HF, Pavel NV (апрель 1998 г.). "Исследование рентгеновского поглощения комплексов меди(II)-глицината в водном растворе". Журнал физической химии B. 102 ( 17): 3114–3122. doi :10.1021/jp973476m. ISSN 1520-6106.
^ Ingersoll AW, Babcock SH (1932). "Hippuric Acid". Org. Synth . 12 : 40. doi :10.15227/orgsyn.012.0040.
^ Herbst RM, Shemin D (1939). "Ацетилглицин". Org. Synth . 19 : 4. doi :10.15227/orgsyn.019.0004.
^ Van Dornshuld E, Vergenz RA, Tschumper GS (июль 2014 г.). «Образование пептидной связи посредством конденсации глицина в газовой фазе». The Journal of Physical Chemistry B. 118 ( 29): 8583–8590. doi :10.1021/jp504924c. PMID 24992687.
^ Leng L, Yang L, Zu H, Yang J, Ai Z, Zhang W и др. (ноябрь 2023 г.). "Взгляд на механизмы пиролиза глицина: комплексные экспериментальные и молекулярные динамические/DFT-исследования". Fuel . 351 : 128949. Bibcode :2023Fuel..35128949L. doi :10.1016/j.fuel.2023.128949. ISSN 0016-2361.
^ abcdefg Нельсон DL, Кокс MM (2005). Принципы биохимии (4-е изд.). Нью-Йорк: W. H. Freeman. С. 127, 675–77, 844, 854. ISBN0-7167-4339-6.
^ Kwon YK, Higgins MB, Rabinowitz JD (август 2010 г.). «Антифолат-индуцированное истощение внутриклеточного глицина и пуринов ингибирует гибель E. coli без тимина». ACS Chemical Biology . 5 (8): 787–795. doi :10.1021/cb100096f. PMC 2945287 . PMID 20553049.
^ Wang W, Wu Z, Dai Z, Yang Y, Wang J, Wu G (сентябрь 2013 г.). «Обмен глицина у животных и людей: влияние на питание и здоровье». Аминокислоты . 45 (3): 463–477. doi :10.1007/s00726-013-1493-1. PMID 23615880. S2CID 7577607.
^ ab Hahn RG (1993). «Дозозависимый период полувыведения глицина». Urological Research . 21 (4): 289–291. doi :10.1007/BF00307714. PMID 8212419. S2CID 25138444.
^ Szpak P (2011). «Химия и ультраструктура рыбьих костей: значение для тафономии и анализа стабильных изотопов». Журнал археологической науки . 38 (12): 3358–3372. Bibcode : 2011JArSc..38.3358S. doi : 10.1016/j.jas.2011.07.022.
^ «Последние разработки в области рецепторов NMDA». Китайский медицинский журнал. 2000.
^ "Данные по безопасности (MSDS) для глицина". Лаборатория физической и теоретической химии Оксфордского университета. 2005. Архивировано из оригинала 20 октября 2007 года . Получено 1 ноября 2006 года .
^ ван дер Слюис Р., Баденхорст К.П., Эразмус Э., ван Дайк Э., ван дер Вестхуизен Ф.Х., ван Дейк А.А. (октябрь 2015 г.). «Консервация кодирующих областей гена глицин-N-ацилтрансферазы также предполагает, что конъюгация глицина является важным путем детоксикации». Джин . 571 (1): 126–134. дои : 10.1016/j.gene.2015.06.081. ПМИД 26149650.
^ Badenhorst CP, Erasmus E, van der Sluis R, Nortje C, van Dijk AA (август 2014 г.). «Новый взгляд на важность конъюгации глицина в метаболизме ароматических кислот». Drug Metabolism Reviews . 46 (3): 343–361. doi :10.3109/03602532.2014.908903. PMID 24754494.
^ Ди Чаула А., Гаррути Дж., Лунарди Баччетто Р., Молина-Молина Э., Бонфрате Л., Ван Д.К. и др. (ноябрь 2017 г.). «Физиология желчных кислот». Анналы гепатологии . 16 (Доп. 1: с3-105): с4–с14. дои : 10.5604/01.3001.0010.5493 . hdl : 11586/203563 . ПМИД 29080336.
^ Nair B (январь 2001 г.). «Окончательный отчет по оценке безопасности бензилового спирта, бензойной кислоты и бензоата натрия». Международный журнал токсикологии . 20 Приложение 3 (3_suppl): 23–50. doi :10.1080/10915810152630729. PMID 11766131.
^ «Бутират-КоА-лигаза». БРЕНДА . Технический университет Брауншвейга . Проверено 7 мая 2014 г.Субстрат/Продукт
^ «глицин-N-ацилтрансфераза» . БРЕНДА . Технический университет Брауншвейга . Проверено 7 мая 2014 г.Субстрат/Продукт
^ "Глицин из Японии и Кореи" (PDF) . Комиссия по международной торговле США. Январь 2008 г. Архивировано (PDF) из оригинала 6 июня 2010 г. Получено 13 июня 2014 г.
^ "eCFR :: 21 CFR 170.50 -- Глицин (аминоуксусная кислота) в пищевых продуктах для потребления человеком". ecfr.gov . Получено 24 октября 2022 г. .
^ "eCFR :: 21 CFR 172.812 -- Глицин". ecfr.gov . Получено 6 июля 2024 г. .
^ ab Johnson AA, Cuellar TL (июнь 2023 г.). "Глицин и старение: доказательства и механизмы". Ageing Research Reviews . 87 : 101922. doi : 10.1016/j.arr.2023.101922 . PMID 37004845.
^ Soh J, Raventhiran S, Lee JH, Lim ZX, Goh J, Kennedy BK и др. (Февраль 2024 г.). «Влияние введения глицина на характеристики физиологических систем у взрослых людей: систематический обзор». GeroScience . 46 (1): 219–239. doi :10.1007/s11357-023-00970-8. PMC 10828290 . PMID 37851316.
^ Stahl SS, Alsters PL (13 июля 2016 г.). Жидкофазный аэробный окислительный катализ: промышленное применение и академические перспективы. John Wiley & Sons. ISBN9783527690152.
^ Schägger H (12 мая 2006 г.). "Tricine-SDS-PAGE". Nature Protocols . 1 (1): 16–22. doi :10.1038/nprot.2006.4. PMID 17406207.
^ Легоцки РП, Верма ДП (март 1981). «Метод множественной иммунореплики: скрининг специфических белков с серией различных антител с использованием одного полиакриламидного геля». Аналитическая биохимия . 111 (2): 385–392. doi :10.1016/0003-2697(81)90577-7. PMID 6166216.
^ Квенволден К, Лоулесс Дж, Перинг К, Петерсон Э, Флорес Дж, Поннамперума К и др. (декабрь 1970 г.). «Доказательства наличия внеземных аминокислот и углеводородов в метеорите Мурчисон». Nature . 228 (5275): 923–926. Bibcode :1970Natur.228..923K. doi :10.1038/228923a0. PMID 5482102. S2CID 4147981.
^ "На комете обнаружен строительный блок жизни - Thomson Reuters 2009". Reuters . 18 августа 2009 . Получено 18 августа 2009 .
↑ Европейское космическое агентство (27 мая 2016 г.). «Комета Розетты содержит ингредиенты для жизни» . Получено 5 июня 2016 г.
^ Ramos MF, Silva NA, Muga NJ, Pinto AN (февраль 2020 г.). «Оператор инверсии для компенсации случайных дрейфов поляризации в квантовых коммуникациях». Optics Express . 28 (4): 5035–5049. arXiv : astro-ph/0410335 . Bibcode : 2005ApJ...619..914S. doi : 10.1086/426677. PMID 32121732. S2CID 16286204.
^ Трифонов EN (декабрь 2000). «Консенсусный временной порядок аминокислот и эволюция триплетного кода». Gene . 261 (1): 139–151. doi :10.1016/S0378-1119(00)00476-5. PMID 11164045.
^ Higgs PG, Pudritz RE (июнь 2009). «Термодинамическая основа пребиотического синтеза аминокислот и природа первого генетического кода». Astrobiology . 9 (5): 483–490. arXiv : 0904.0402 . Bibcode :2009AsBio...9..483H. doi :10.1089/ast.2008.0280. PMID 19566427. S2CID 9039622 .
^ Chaliotis A, Vlastaridis P, Mossialos D, Ibba M, Becker HD, Stathopoulos C и др. (февраль 2017 г.). «Сложная эволюционная история аминоацил-тРНК-синтетаз». Nucleic Acids Research . 45 (3): 1059–1068. doi : 10.1093 /nar/gkw1182 . PMC 5388404. PMID 28180287.
^ ab Ntountoumi C, Vlastaridis P, Mossialos D, Stathopoulos C, Iliopoulos I, Promponas V и др. (ноябрь 2019 г.). «Области низкой сложности в белках прокариот выполняют важные функциональные роли и высококонсервативны». Nucleic Acids Research . 47 (19): 9998–10009. doi : 10.1093/nar/gkz730 . PMC 6821194 . PMID 31504783.
^ "Результаты поиска FoodData Central для "Глицин (г)"". fdc.nal.usda.gov . Получено 26 мая 2024 г. .
Дальнейшее чтение
Nestler P, Helm CA (октябрь 2017 г.). «Определение показателя преломления и толщины слоя нм-тонких пленок с помощью эллипсометрии». Optics Express . 25 (22): 27077–27085. Bibcode : 2003ApJ...593..848K. doi : 10.1086/375637 . PMID 29092189.
Nowak R (18 июля 2002 г.). «Аминокислота найдена в глубоком космосе». New Scientist . Получено 1 июля 2007 г.
Tsai GE (1 декабря 2008 г.). «Новый класс антипсихотических препаратов: усиление нейротрансмиссии, опосредованной рецепторами NMDA». Psychiatric Times . 25 (14). Архивировано из оригинала 3 октября 2012 г. Получено 23 января 2009 г.
«Органическая молекула, похожая на аминокислоту, обнаружена в созвездии Стрельца». ScienceDaily . 27 марта 2008 г.
Внешние ссылки
На Викискладе есть медиафайлы по теме Глицин .
Глицин MS Спектр
Глицин
Система расщепления глицина
Глициновая терапия — новое направление в лечении шизофрении?
ChemSub Online (Глицин).
Ученые НАСА обнаружили глицин — основной строительный элемент жизни — в образцах кометы Wild 2, доставленных космическим аппаратом НАСА Stardust.