Struktura glycinu, charakteristika: 21 kompletních rychlých faktů

Struktura glycinu je jednou z 20 aminokyselin, které se nacházejí v lidském těle a jsou produkovány přirozeně. Jsou velmi důležité, protože je lidské tělo přirozeně produkuje. Jeho úplný popis od strukturních až po fyzikální vlastnosti je vysvětlen v tomto článku.

Glycinová struktura je organická molekula se vzorcem C2H5NO2. Jelikož se jedná o organickou molekulu, dochází ke sdílení elektronů a tvorbě kovalentních vazeb. Jako každá jiná alfa-aminokyselina má centrální atom uhlíku s aminovou (-NH2) skupinou a karboxylovou skupinou, která je k němu připojena. Je s ním i uhlíkový řetězec. 

Mluvíme-li více o struktuře glycinu, pak je to jedna z esenciálních aminokyselin, které jsou stavebními kameny bílkovin, které zase tvoří lidské tělo. Sekvenování těchto aminokyselin včetně struktury glycinu je dále zodpovědné za tvorbu DNA našeho genetického systému (deoxyribonukleové kyseliny). Glycinová struktura je jednou z nejjednodušších struktur, která vykazuje achirální chování. Zde má centrální atom uhlíku k sobě připojeny pouze 2 atomy vodíku.

Struktura glycinu má význam od chemie po biochemii. Pokud jde o její chemický aspekt, pak jde o bílou práškovou krystalickou organickou sloučeninu, která má acidobazické vlastnosti. Jelikož se jedná o strukturu s přítomností jak kyselých, tak zásaditých složek, je považována za amfoterní. Ale rozdíly v pH mohou změnit vlastnosti struktury glycinu. Pod pH 2.4 se struktura glycinu přeměňuje na glycinium a nad pH 9.6 na glycinát.

Struktura glycinu jako multidisciplinární organická sloučenina má mnoho funkcí. Chemicky má využití v koordinační chemii jako bidentátní ligand a při tvorbě esterů. Glycinová struktura také vykazuje fyziologické funkce, kde je prekurzorem proteinů a působí jako biosyntetický meziprodukt nebo neurotransmiter. Kromě toho má využití také v krmivech pro zvířata a laboratorním výzkumu.

Se strukturou glycinu je spojeno mnoho vlastností, zejména jeho struktura Lewisovy tečky který poskytuje podrobný popis jeho elektronických, fyzikálních a chemických vlastností. Některé z těchto charakteristik jsou podrobně vysvětleny níže:

1. Co je struktura glycinu?
2. jak na to nakreslit strukturu glycinu?
3. Rezonance struktury glycinu
4. Tvar struktury glycinu
5. Formální náboj struktury glycinu
6. Úhel struktury glycinu
7. Pravidlo oktetu struktury glycinu
8. Struktura glycinu osamocené páry
9. Glycinová struktura valenčních elektronů
10. Hybridizace struktury glycinu
11. Rozpustnost struktury glycinu
12. Je struktura glycinu rozpustná ve vodě?
13. Je struktura glycinu silným elektrolytem?
14. je glycin struktura kyselá nebo základní?
15. Je struktura glycinu polární nebo nepolární?
16. je glycin strukturovat Lewis kyselina nebo Lewisova zásada?
17. Je struktura glycinu lineární?
18. Je struktura glycinu paramagnetická nebo diamagnetická?
19. Je struktura glycinu aminokyselina?
20. Je struktura glycinu esenciální aminokyselinou?
21. Je struktura glycinu hydrofobní?

Co je struktura glycinu?

Struktura glycinu, jak již bylo několikrát zmíněno výše, je nejjednodušší formou aminokyseliny nacházející se v lidském těle a je stavebním kamenem bílkovin. Glycinová struktura je jednou z alfa-aminokyselin, kde je centrální uhlík navázán na aminoskupinu, skupinu karboxylové kyseliny a atom vodíku jako R řetězec.

Díky své jednoduchosti v řetězci R jako připojení pouze jednoho atomu vodíku má struktura glycinu vysokou rotační volnost. Díky této flexibilitě má významnou roli při skládání proteinů a je zařazen do kategorie sekundární struktury, kde tvoří alfa šroubovici. 

Struktura glycinu, na rozdíl od jiných struktur aminokyselin, nemá různé atomy připojené k centrálnímu atomu uhlíku. Struktura glycinu je tedy achirální a netvoří enantiomerní struktury.

Jak nakreslit strukturu glycinu?

Glycin strukturu lze nakreslit pomocí Lewise koncept bodové struktury, který zahrnuje určité kroky, jak je vysvětleno níže:

Krok 1: Vypočítejte počet valenčních elektronů ve struktuře glycinu

Strukturní vzorec glycinu zahrnuje centrální alfa uhlík, amino skupinu (NH2), karboxylovou skupinu (COOH) a atomy vodíku jako postranní řetězec. Základními prvky jsou uhlík, vodík, kyslík a dusík se 4, 1, 6 a 5 valenčními elektrony. Celkový počet valenčních elektronů je tedy 2×4+5×1+6×2+5= 30.

Krok 2: Hledejte centrální atom

Struktura glycinu je alfa-aminokyselina. To znamená, že existuje centrální atom, který je obklopen kyselými a bazickými funkčními skupinami. Zde je ve struktuře glycinu přítomných 5 hlavních prvků, z nichž nejméně elektronegativní bude centrální atom.

Kyslík je nejvíce elektronegativní prvek následovaný dusíkem, uhlíkem a vodíkem. V souladu s tím by vodík měl být centrálním atomem. To ale není možné kvůli jeho malé velikosti. Proto ve struktuře glycinu bude alfa uhlík centrálním atomem.

Krok 3: Vazba mezi atomy

Struktura glycinu je organická molekula, takže zde bude docházet ke sdílení elektronů podle oktetového pravidla a tvorbě kovalentních vazeb. Pro získání stability oktetu bude centrální alfa uhlík sdílet své čtyři elektrony s jinými funkčními skupinami.

Na jedné straně bude obklopena funkční skupinou NH2 a funkční skupinou COOH. Na druhé straně bude obklopen dvěma atomy vodíku. To splní oktetová kritéria. Také je zde přítomnost jednoduchých kovalentních vazeb. Jediná dvojná kovalentní vazba se nachází ve skupině -COOH.

Krok 4: Výpočet formálního poplatku

Výpočet formálního náboje je velmi důležitým kritériem pro pravost a existenci struktury glycinu. Čím menší je formální náboj glycinové struktury, tím vyšší je stabilita. Zde je formální náboj struktury glycinu 0, což potvrzuje její spolehlivost a existenci.

Rezonance struktury glycinu

Glycinová struktura, která je organickou molekulou s osamoceným párem elektronů a dvojnou vazbou, může podléhat delokalizaci a tvořit rezonanční nebo kanonické struktury. Pohyb elektronů může vést k vytvoření odlišné struktury se zcela odlišnými kyselými a zásaditými vlastnostmi známé jako zwitterion.

Zwitterion struktury glycinu vede ke změně funkčních skupin, kde NH2 tvoří NH3+ a COOH tvoří COO-. Nejlépe je lze pochopit schematicky.

Tvar struktury glycinu

Glycinová struktura je nejjednodušší aminokyselina a má mnoho konformerů, ale její geometrie a tvar jsou něčím, co stále prochází rozsáhlým teoretickým a praktickým výzkumem. Mikrovlnné a ab initio studie ukázaly, že jediný konformer, jak je znázorněno na diagramu, je správným a nejstabilnějším tvarem struktury glycinu s mnohem větší flexibilitou ve své rotační konstantě.

Model kuličky a tyče glycinové struktury představuje atomy a kovalentní vazby, ale neukazuje skutečnou velikost a tvar molekuly.

Model tyčinky ukazuje pouze vazby a peptidovou kostru struktury glycinu. Modely vyplňující prostor zobrazují pouze poloměry a tvar s nimi spojený, ale skrývají skutečnou velikost a strukturu.

Dalším faktorem, podle kterého se rozhoduje o tvaru, jsou zapojené atomy. Ve struktuře glycinu kolem N a CH2 je geometrie tetraedrická a kolem CO2- geometrie je trigonální rovina.

Formální náboj struktury glycinu

Formální náboj struktury glycinu jako jakékoli jiné molekuly lze vypočítat pomocí vzorce 

FC = VNB/2

FC uhlíku ve struktuře glycinu = 0

FC kyslíku ve struktuře glycinu = 0

FC dusíku ve struktuře glycinu = 0

FC vodíku ve struktuře glycinu = 0 

Úhel struktury glycinu

Struktura glycinu je molekula proteinu a nalezení jejího úhlu je složitá práce, která se obvykle děje pomocí základního nástroje jménem Ramachandra plot. To zahrnuje kvantová chemie a moderní atomové terminologie jako psi a phi, kde se úhly rozhodují podle toho. Pokud jde o strukturu glycinu, úhly psi jsou 180 stupňů a 0 stupňů.

Je to podle jednoho konforméru, kde jsou kyslík a dusík vloženy mezi 2 alfa vodíky. Zbytek tématu o úhlu struktury glycinu je velmi složitý a je založen na kvantových výpočtech, které jsou mimo rozsah tohoto článku.

Pravidlo oktetu struktury glycinu

Oktetové pravidlo je jednou z nejdůležitějších rolí, pokud jde o stanovení stability sloučenin. Je to soubor kritérií, kterými se řídí většina sloučenin, kromě některých anomálií k dosažení stability a struktura glycinu není nedotčená. Dodržuje také pravidlo oktetu, jak je vysvětleno jeho struktura Lewisovy tečky.

Je velmi jasné, že uhlík, kyslík, dusík a vodík mají 4, 6, 5 a 1 valenční elektrony. K dosažení stability potřebují 4, 2, 3 a 1 valenční elektrony, ke kterým dochází sdílením elektronů, kde jsou zahrnuty stabilní funkce NH2 a COOH oktetu spolu s postranním řetězcem 2 atomů vodíku, které jsou všechny připojeny k atomu uhlíku alfa prostřednictvím jednoduchých kovalentních vazeb.

Struktura glycinu osamocené páry

Glycinová struktura je nejjednodušší strukturou s jediným atomem vodíku jako postranním řetězcem. Je to organická molekula, která se ve své vazbě řídí oktetovým pravidlem a rozhodně má elektrony, které se na její vazbě nepodílely a jsou označovány jako osamocené páry glycinové struktury. Pokud jde o jeho alfa atom uhlíku, který je obklopen aminovými a karboxylovými funkčními skupinami, nemá jediný elektronový pár.

Osamělý pár elektronů se nachází na funkčních skupinách připojených k atomu uhlíku alfa. Aminoskupina NH2 má na atomu dusíku 1 volný elektronový pár. Skupina COOH má osamocené páry elektronů na obou atomech kyslíku.

Atom kyslíku zapojený do tvorby dvojné kovalentní vazby a jednoduché kovalentní vazby má každý 2 osamocené páry elektronů. Takže ve struktuře glycinu je celkem 5 osamocených párů elektronů.

Glycinová struktura valenčních elektronů

Valenční elektrony v glycinu strukturu lze počítat individuálně pro atom. Víme že v glycinu jsou 2 atomy uhlíku, 2 atomy kyslíku, 1 atom dusíku a 5 atomů vodíku. Po navázání mají všechny tyto prvky ve struktuře glycinu 8 valenčních elektronů podle kritérií stability oktetu.

Ale před navázáním obsahuje glycinová struktura 2 atomy uhlíku po 4 elektronech, 2 atomy kyslíku po 6 elektronech, 1 atom dusíku s 5 elektrony a 5 atomů vodíku po 5 elektronech. Celkový počet valenčních elektronů je tedy 30.

Hybridizace struktury glycinu

Hybridizace struktury glycinu závisí na jednotlivých atomech a funkcích zahrnutých ve struktuře. Zde jsou tři typy hybridizace spojené se strukturou glycinu. Tyto hybridizace jsou následující:

Atom dusíku je hybridizován sp3. Skupina CH2 v glycinové struktuře je také hybridizována sp3 a konečně karboxylátová funkční skupina CO2- je hybridizována sp2. 

Rozpustnost struktury glycinu

Struktura glycinu je jednou z důležitých a nejjednodušších alfa-aminokyselin. Jeho rozpustnost v různých směsích je stále předmětem výzkumu, jak je publikováno v mnoha akademických časopisech. Různé složky vykazují různá měření rozpustnosti ve struktuře glycinu.

Glycinová struktura je rozpustná ve vodě, ale s přesnými měřeními. Z hlediska organických rozpouštědel je glycinová struktura rozpustná v pyridinu a málo rozpustná v ethanolu. Je nerozpustný v etheru.

Je struktura glycinu rozpustná ve vodě?

Struktura glycinu je rozpustná ve vodě, ale jeho rozpustnost nezůstává na všech úrovních. Existuje lineární změna rozpustnosti s teplotou. Po několika analýzách a statistických metodách bylo ve výzkumných publikacích a různých dalších časopisech potvrzeno, že rozpustnost struktury glycinu je 3.318 mol/kg při 298.15 K.

Je struktura glycinu silným elektrolytem?

Ne, struktura glycinu není silný elektrolyt. Silné elektrolyty jsou takové, které se mohou v roztoku zcela disociovat nebo ionizovat. Také silné elektrolyty jsou dobrými vodiči elektřiny. Glycinová struktura je aminokyselina, která není rozdělena na kyseliny a zásady. Jeho disociace, zejména úplná, tedy není možná. Není to tedy silný elektrolyt.

Je struktura glycinu kyselá nebo zásaditá?

Glycinová struktura je nejjednodušší aminokyselina a vykazuje typické acidobazické chování. Není ani silnou kyselinou, ani silnou bází a vykazuje různé rovnovážné stavy ve vodném roztoku podle změny pH.

Kationtový konjugát struktury glycinu je dominantní při nízkém pH a aniontový konjugát se tvoří při vysokém pH. Neutrální glycinová struktura je v rovnováze s dipolární glycinovou strukturou, kde rovnovážná výhoda je v dipolární. Je to proto, že H3N+ stabilizuje CO2- a naopak.

Další pozoruhodnou věcí je, že mezi pH 3 a 8 je téměř každá forma struktury glycinu v dipolární formě a ve středu tohoto rozmezí, kdy je koncentrace kyselého konjugátu rovna bazickému konjugátu, se nazývá izoelektrický bod.

Je struktura glycinu polární nebo nepolární?

Polarita struktury glycinu ve srovnání s jinými aminokyselinami je velmi složitá. Je považována za nepolární aminokyselinu, ale za polární molekulu. Důvodem tohoto neobvyklého chování je absence postranního R řetězce.  Z chemického hlediska je to polární molekula kvůli přítomnosti elektronegativních atomů kyslíku a dusíku proti atomu vodíku. 

Z biochemického hlediska je to nepolární molekula, protože tam jsou uvažovány postranní řetězce. Protože ve struktuře glycinu je postranní řetězec vodík, dipólový moment je 0. Proto je struktura glycinu, i když polární, považována v proteinových strukturách za nepolární.

Je struktura glycinu Lewisova kyselina nebo Lewisova báze?

Glycin strukturu nelze kategorizovat jako Lewis kyselina nebo zásada jako mnoho jiných sloučenin. Je to aminokyselina a existuje ve formě zwitteriontu při neutrálním pH. Takže při různých hodnotách pH existuje jako lewisova kyselina nebo lewisova báze.

Je struktura glycinu lineární?

Ne, struktura glycinu není lineární. Je to symetrická aminokyselina a existuje jako sekundární struktura namísto lineární struktury ve formě alfa-helixu díky své flexibilní rotační konstantě.

Je struktura glycinu paramagnetická nebo diamagnetická?

Magnetickou povahu samotné struktury glycinu nelze předpovědět. Potvrzení, zda je paramagnetické nebo diamagnetické, je možné pouze tehdy, když působí jako ligand a tvoří s ním komplex přechodný kov ionty nebo lanthanidy a aktinidy.

Interakce struktury glycinu s kovy rozhoduje o tom, zda jsou nebo nejsou přítomny nepárové elektrony, čímž se potvrzuje paramagnetické nebo diamagnetické chování.

Je struktura glycinu aminokyselina?

Glycinová struktura je aminokyselina, která má jako postranní řetězec připojen jeden atom vodíku. Glycinová struktura je také označována jako proteinogenní aminokyseliny, kde je kódována kodony začínajícími GG.

Pomáhá při tvorbě alfa-helixů v sekundárních strukturách, které jsou důležitou kompaktní formou. Díky struktuře glycinu je tato vlastnost nejhojnější aminokyselinou v kolagenu.

Je struktura glycinu esenciální aminokyselinou?

Glycinová struktura je neesenciální aminokyselina, což znamená, že je produkována přirozeně v lidském těle a není třeba ji přidávat jako dietní požadavek. Dnes se však používá jako doplněk stravy s nezbytnými dávkami.

Jeho primární funkcí je syntéza bílkovin, které jsou dále nezbytné pro vývoj a stavbu kostry, svalů a tkání. Používá se také pro zlepšení kvality spánku při únavě a nespavosti. Má také významný vliv na mozek a nervové zdraví, ale ve správném množství dávek.

Je struktura glycinu hydrofobní?

Glycinová struktura je hydrofobní aminokyselina. Je to kvůli jeho struktuře. Je velmi evidentní, že při tvorbě proteinu je považován za nepolární kvůli absenci postranního R řetězce.

Vzhledem k tomu, že struktura glycinu je díky tomuto faktoru symetrická a achirální, je hydrofobní. Vzhledem k nepřítomnosti polárního řetězce struktura glycinu nemůže interagovat s vodou a je proto považována za hydrofobní.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Stručně řečeno, struktura glycinu je důležitá neesenciální aminokyselina, která má nejjednodušší strukturu díky absenci postranního R řetězce. Je považován za neesenciální, protože si ho může lidské tělo vyrobit bez jakýchkoli dietních požadavků nebo dávkování. Jeho fyzikální, chemické, strukturní a elektronické vlastnosti jsou ovlivněny jednoduchým postranním řetězcem, který se skládá pouze z atomů vodíku.

Přečtěte si více o následující struktuře a vlastnostech

Mansi Sharma

Dobrý den, jsem Mansi Sharma, dokončil jsem magisterské studium chemie. Osobně věřím, že učení je větší nadšení, když se učí kreativně. Jsem předmětový expert v chemii.
Pojďme se připojit přes LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/mansi-sharma22