Метионин

Эта статья прошла проверку экспертом
Материал из «Знание.Вики»
Метионин
МетионинМетионин
Общие
Систематическое
наименование		 2-​амино-​4-​​(метилтио)​бутановая кислота
Сокращения Met, AUG
Традиционные названия Метионин
Хим. формула HO2CCH(NH2)CH2CH2SCH3
Рац. формула C5H11NO2S
Физические свойства
Молярная масса 149,21 г/моль
Плотность 1,340 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления L- или D- 281 (разл.)
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты 2,28 (карбоксил) 9,21 (аминогруппа)
Классификация
Рег. номер CAS 59-51-8, 63-68-3 (L-энантиомер)
PubChem 876
SMILES
Безопасность
ЛД50 L-метионин, крысы, перорально - 36 000 мг/кг
Токсичность нетоксичен
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Метиони́н (2–амино–4–(метилтио)–бутановая кислота) — гетерофункциональное органическое соединение, содержащее аминогруппу и карбоксильную группу, α-амино-γ-метилтиомасляная кислота (α–аминокислота) алифатического ряда, содержащая серу с молекулярной формулой CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH. Метионин относится к группе незаменимых аминокислот и отличается хорошей растворимостью в воде. Является структурным компонентом многих белковых молекул и пептидов, среди которых — метионин–энкефалин и метионин–окситоцин. Особенно высокая концентрация метионина наблюдается в казеине. Представляет собой бесцветные кристаллы, обладающими специфическим неприятным ароматом. существует в виде энантиомеров — L–метионин и D–метионин. В живых организмах присутствует в основном в L–форме, относится к незамениным аминокислотам, поступающим в организм человека с пищей в количестве 10 мг на 1 кг веса (рекомендации ВОЗ). В физиологических процессах организма метионин выполняет функцию донора метильных групп, входя в состав S–аденозил–метионина, что играет важную роль в биосинтезе таких соединений, как холин и адреналин. Метионин служит источником серы при образовании цистеина в ходе биохимических реакций[1].

Физико-химические свойства

Строение

D–метионин
L-метионин

Метионин, CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH (С5Н11NO2S), как алифатическая аминокислота в своей структуре содержит асимметрический атом углерода и проявляет оптическую активность. Существует в виде L–метионина и D–метионина, являющихся энантомерами[1].

В составе молекулы метионина входят:

  • аминогруппа (—NH2), находящаяся в протонированной форме NH+3 и располагается в молекуле по отношению к карбоксильной группе в α–положении;

Также в составе молекулы имеется боковая цепь S–метилтиоэфира, что определяет метионин как неполярную алифатическую аминокислоту[2].

Физические свойства

Метионин с молярной массой 149,21 г/моль существует в виде L–, D–форм и рацемической L– D–формы. L-метионин входит в состав большинства белков животного и растительного происхождения. Большее всего содерится метионина в казеине.

Метионин представляет собой бесцветные кристаллы, обладает характерным запахом. При 283 °С L-метионин начинает плавится с разложением, D, L–метионин имеет температуру плавления tплав = 281 °С, процесс плавления протекаетс с разложением молекулы.

Растворимость в воде При 25 °С растворимость метионина равна 3,4 г/100 мл. В этиловом спирте метионин растворяется умеренно, в диэтиловом эфире — нерастворяется. Метионин относится к амфотерным соединениям: растворяется и в кислотах и в щелочах. Для L–метионина – рК1 = 2,28; рК2 = 9,21. Его показатель кислотности (изоэлектрическая точка или pH) составляет при 25 °С 5,74[3].

Химические свойства

В химических реакциях метионин проявляет типичные свойства алифатических аминокислот[4].

При взаимодействии с щелочами и кислотами метионин образует комплексные соединения с металлами.

Реакция с 30 % раствором щёлочи (NaOH — гидроксид натрия) протекает при сплавлении метионина, при этом образуются производные меркаптана (CH3SNa) и сульфиды (Na2S):

CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH + NaOH → CH2(OH)CH2CH(OH)COONa + NH3↑ + CH3SNa +Na2S + CH3OH.

При восстановлении метилсульфидного фрагмента с помощью красного фосфора в йодистоводородной кислоте происходит деметилирование с образованием гомоцистеина. В условиях мягкого окисления метионин превращается в метионинсульфоксид. Воздействие сильных окислителей, таких как перекись водорода или хлорная кислота, приводит к формированию соответствующего сульфона[4].

Метионин участвует в реакциях, характерных для карбоновых кислот и аминов: этерификации, взаимодействия с аминами, декарбоксилирования, с азотистой кислотой (HNO2), окислительного деаминирования, переаминирования, N–алкилирование, N–ацилирование, образования пептидной связи.

Под действием пероксида водорода (Н2О2) метонин оксиляется до метионинсульфоксида. В реакциях окисления хлорной кислотой метионин способен окисляться до соответствующего сульфона:

метионин (белок) + H2O2 → метионинсульфоксид (белок) + H2O[4].

Биосинтез

Биосинтез метионина
Метаболизм метионина

Биосинтез метионина в растениях и микроорганизмах происходит следующим образом:

  1. Аспарагиновая кислота превращается в гомосерин через β-аспартиловый семиальдегидпутём двух стадий восстановления концевой карбоксильной группы.
  2. Если гомосерин вступает в реакцию с метантиолом, то это приводит к образованию метионина, который является побочным продуктом.
  3. В случае обраования гомоцистеина, тиольная группа метилируется с образованием метионина.

Известны две метионинсинтазы. Первая метионинсинтаза зависит от кобаламина (витамина В12), а вторая — не зависит. Незаменимая аминокислота — метионин не синтезируется в организме людей и животных[5].

При ряде метаболических расстройств наблюдаются отклонения в процессе распада метионина. К таким патологиям относятся:

Промышленные способы получения

Ферментативный метод

В основе ферментативного метода лежит искусственное выращивание определённого вида штамма, например крахмальной патоки, в питательной среде с постоянным источником углерода. В ферментационный раствор бактерии (с нарушенным азотным обменом) выделяют в большом количестве какую-либо одну аминокислоту. Затем эту аминокислоту выделяют химическим методом.

Достоинства метода:

  • простой;
  • экологически безвредный;
  • осуществляется с использованием малогабаритного оборудования в одну или две стадии.

Имеет следующие недостатки:

  • микроорганизмы обладают высокой чувствительностью к изменениям pH среды, температуры;
  • низкая селективность;
  • получаемая концентрация L–аминокислоты небольшая[7].

Химический способ

Изначально промышленное получение метионина осуществлялось путём выделения из гидролизатов казеина. Современные методы производства основаны на синтетическом подходе. Технологический процесс синтеза D, L–метионина начинается с использования акролеина в качестве исходного вещества. На первом этапе происходит присоединение метилмеркаптана к акролеину, что приводит к образованию 3–метилтиопропионового альдегида:

СН3SH + H2C=CH—CHO → СН3SHCH2CH2CHO

Полученный альдегид затем применяется как карбонильный компонент в синтезе Штреккера:

СН3SHCH2CH2CHO + HCN + NH3 → СН3SHCH2CH2CH(NH2)CN;

СН3SHCH2CH2CH(NH2)CN + H2O →СН3SHCH2CH2CH(NH2)COOH[7].

Пищевые источники

Метионин относится к категории незаменимых аминокислот, что означает невозможность его синтеза в организме человека. Данное соединение присутствует в следующих пищевых источниках, приведенных в таблицах[8].

Пищевые источники метионина
Вид пищи Содержание,

г / 100 г

Яйцо, высушенный белок, порошок с пониженным содержанием глюкозы 3,204
Семя кунжута, мука (пониженное содержание жира) 1,656
Бразильский орех 1,008
Изолят соевого белка 0,814
Курятина, жареная 0,801
Тунец, консервированный в воде 0,755
Ростки пшеницы 0,456
Овёс 0,312
Арахис 0,309
Нут 0,253
Кукуруза, жёлтая 0,197
Миндаль 0,151
Фасоль пинто, приготовленная 0,117
Чечевица, приготовленная 0,077
Рис, неочищенный, среднее зерно, приготовленный 0,052
Капуста 0,012
Содержание метионина в продуктах питания
Продукт Содержание белка, г Содержание метионина, мг Доля метионина в белке, %
Свинина сырая 21,26 554 2,6
Сырое куриное филе 21,23 552 2,6
Сырое филе лосося 20,42 626 3,1
Куриное яйцо 12,57 380 3,0
Коровье молоко, жирностью 3,7 % 3,28 82 2,5
Горох цельный лущённый 24,55 251 1,0
Соя высушенная 36,49 547 1,5
Рис неочищенный 7,94 179 2,3
Кукурузная мука 6,93 145 2,1
Мука пшеничная грубого помола 13,70 212 1,5
Грецкие орехи 12,53 236 1,5
Бразильский орех 14,32 1008 7,0
Кунжут 17,73 586 3,3

В животноводстве метионин применяется как аминокислотная добавка, обогащающая корма для птиц и скота[3].

Применение метионина и его производных в медицине

Метионин как фармакологическое средство проявляет определённое липотропное действие. Он стимулирует синтез холина, лецитина и иных фосфолипидов, способствуя некоторому снижению уровня холестерина в крови и оптимизации соотношения фосфолипиды/холестерин. Препарат также содействует уменьшению отложений нейтрального жира в печени, улучшая её функционирование. Кроме того, метионин может оказывать умеренный антидепрессивный эффект, предположительно, за счёт влияния на биосинтез адреналина.

Адеметионин (S–аденозил–метионин, SAMe, гептрал, гептор) демонстрирует более выраженное позитивное влияние на печёночную функцию и обладает более сильным антидепрессивным действием в сравнении с метионином. В фармакологической практике его используют в качестве стимулятора регенерации печени, антифибротика, антихолестатика и антидепрессанта. Экспериментальные исследования подтвердили антифибротическую (противорубцовую) активность адеметионина.

Метиосульфония хлорид (метил–метионин–сульфоний), иногда условно именуемый «витамином U» (от лат. ulcus — язва), характеризуется значительным цитопротективным эффектом на слизистую желудка и двенадцатиперстной кишки. Он способствует заживлению язвенных и эрозивных поражений этих органов.

Метионин, меченный радиоактивным изотопом 14C, обладает свойством селективного накопления в опухолевых тканях. Это свойство позволяет применять его в качестве радиофармпрепарата при онкологических исследованиях головного мозга[3].

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Химические соединения. Метионин. Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия» (27 мая 2022). Дата обращения: 23 октября 2024.
  2. ↑ Кадырова Р. Г., Кабиров, Г.Ф., Муллахметов, Р. Р. Биологические свойства и синтез комплексных солей L-аминокислот биогенных металлов. — К.: Казанский государственный энергетический университет, 2014. — С. 41. — 108 с. — ISBN 978-5-89873-405-3.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 Кадырова, Р. Г., Кабиров, Г. Ф., Муллахметов, Р. Р. Биологические свойства и синтез комплексных солей L-аминокислот биогенных металлов. — К.: Казанский государственный энергетический университет, 2014. — С. 48—51. — 104 с. — ISBN 978-5-89873-405-3.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 Мельникова, О. А., Петров, А. Ю, Хафизова, А. В. Аминокислоты алифатического ряда. — Екатеринбург: Уральская государственная медицинская академия, 2012. — С. 30. — 93 с. — ISBN 978-5-89895-532-8.
  5. ↑ Лившиц, В. А., Бубнов, Д. М., Шустикова, Т. Е., Хозов, А. А., Леонова, Т. Е., Рябченко, Л. Е., Выборная, Т. В., Степанова, А. А., Яненко, А. С. Применение, методы получения метионина и регуляция его биосинтеза у бактерий // Биотехнология : журнал. — 2024. — № 4. — С. 3—28.
  6. ↑ Demczko, Matt. Нарушения обмена метионина. Справочник MSD. Педиатрия (март 2024). Дата обращения: 24 октября 2024.
  7. ↑ 7,0 7,1 Карпов, А. Б., Кондратенко, А. Д., Козлов, А. М., Кошелева, Ю. Г. Производство метионина как эффективный способ переработки сероводорода // Neftegaz.RU : журнал. — 2019. — 10 апреля (№ 4).
  8. ↑ Содержание метионина в продуктах. FitAudit (2024). Дата обращения: 24 октября 2024.
WLW Checked Off icon.svg Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!

Ссылки

Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Метионин&oldid=894804