Aminozuurchiraliteit

Aminozuren (behalve glycine) hebben een chiraal koolstofatoom grenzend aan de carboxylgroep (CO2-). Dit chirale centrum zorgt voor stereoisomerie. De aminozuren vormen twee stereoisomeren die spiegelbeelden van elkaar zijn. De structuren zijn niet op elkaar te plaatsen, net zoals je linker- en rechterhanden. Deze spiegelbeelden worden enantiomeren genoemd.

Naamgevingsconventies voor D / L en R / S voor aminozuurchiraliteit

Er zijn twee belangrijke nomenclatuursystemen voor enantiomeren. Het D / L-systeem is gebaseerd op optische activiteit en verwijst naar de Latijnse woorden rechts voor recht en laevus voor links, als gevolg van links- en rechtshandigheid van de chemische structuren. Een aminozuur met de dexterconfiguratie (dextrorotary) zou worden genoemd met een (+) of D-voorvoegsel, zoals (+) - serine of D-serine. Een aminozuur met de laevus-configuratie (levorotary) zou worden voorafgegaan door een (-) of L, zoals (-) - serine of L-serine.

Hier zijn de stappen om te bepalen of een aminozuur de D- of L-enantiomeer is:

1. Teken het molecuul als een Fischer-projectie met de carbonzuurgroep op de bovenste en zijketen aan de onderkant. (De aminegroep staat niet bovenaan of onderaan.)
2. Als de aminegroep zich aan de rechterkant van de koolstofketen bevindt, is de verbinding D. Als de aminegroep zich aan de linkerkant bevindt, is het molecuul L.
3. Als u de enantiomeer van een bepaald aminozuur wilt tekenen, tekent u eenvoudig het spiegelbeeld.

De R / S-notatie is vergelijkbaar, waarbij R staat voor Latijn rectus (goed, juist of recht) en S staat voor Latijn sinister (links). R / S-naamgeving volgt de regels van Cahn-Ingold-Prelog:

1. Zoek het chirale of stereogene centrum.
2. Wijs prioriteit toe aan elke groep op basis van het atoomnummer van het atoom dat aan het midden is bevestigd, waarbij 1 = hoog en 4 = laag.
3. Bepaal de prioriteitsrichting voor de andere drie groepen, in volgorde van hoge naar lage prioriteit (1 tot 3).
4. Als de volgorde met de klok mee is, dan is het midden R. Als de volgorde tegen de klok in is, dan is het midden S.

Hoewel de meeste chemie is overgeschakeld naar de (S) en (R) aanduidingen voor absolute stereochemie van enantiomeren, worden de aminozuren meestal genoemd met behulp van het (L) en (D) systeem.

Isomerie van natuurlijke aminozuren

Alle aminozuren gevonden in eiwitten komen voor in de L-configuratie rond het chirale koolstofatoom. De uitzondering is glycine omdat het twee waterstofatomen op de alfa-koolstof heeft, die niet van elkaar kunnen worden onderscheiden, behalve via radio-isotooplabeling.

D-aminozuren komen van nature niet voor in eiwitten en zijn niet betrokken bij de metabole routes van eukaryote organismen, hoewel ze belangrijk zijn in de structuur en het metabolisme van bacteriën. D-glutaminezuur en D-alanine zijn bijvoorbeeld structurele componenten van bepaalde bacteriële celwanden. Er wordt aangenomen dat D-serine mogelijk kan fungeren als een neurotransmitter in de hersenen. D-aminozuren, waar ze in de natuur voorkomen, worden geproduceerd via post-translationele modificaties van het eiwit.

Wat betreft de (S) en (R) nomenclatuur, zijn bijna alle aminozuren in eiwitten (S) op de alfa-koolstof. Cysteïne is (R) en glycine is niet chiraal. De reden dat cysteïne anders is, is dat het een zwavelatoom op de tweede positie van de zijketen heeft, dat een groter atoomnummer heeft dan dat van de groepen op de eerste koolstof. Volgens de naamgevingsconventie maakt dit het molecuul (R) in plaats van (S).