Struktura glicyny, charakterystyka: 21 kompletnych szybkich faktów

Struktura glicyny jest jednym z 20 aminokwasów występujących w ludzkim organizmie, które są produkowane naturalnie. Mają ogromne znaczenie, ponieważ organizm ludzki wytwarza je w sposób naturalny. W tym artykule wyjaśniono jego pełny opis, od właściwości strukturalnych po fizyczne.

Struktura glicyny to organiczna cząsteczka o wzorze C2H5NO2. Ponieważ jest to cząsteczka organiczna, następuje współdzielenie elektronów i tworzenie wiązań kowalencyjnych. Jak każdy inny alfa-aminokwas, ma centralny atom węgla z dołączoną do niego grupą aminową (-NH2) i grupą karboksylową. Jest z nim również łańcuch węglowy. 

Omawiając bardziej strukturę glicyny, to jest to jeden z niezbędnych aminokwasów, które są budulcem białek, które z kolei tworzą organizm ludzki. Sekwencjonowanie tych aminokwasów, w tym struktury glicyny, jest dalej odpowiedzialne za tworzenie DNA naszego układu genetycznego (kwas dezoksyrybonukleinowy). Struktura glicyny jest jedną z najprostszych struktur, która wykazuje zachowanie achiralne. Tutaj centralny atom węgla ma przyłączone tylko 2 atomy wodoru.

Struktura glicyny ma znaczenie w chemii i biochemii. Omawiając jego aspekt chemiczny, jest to biały proszek, krystaliczny związek organiczny, który ma właściwości kwasowo-zasadowe. Ponieważ jest to struktura zawierająca zarówno składniki kwasowe, jak i zasadowe, uważa się ją za amfoteryczną. Jednak różnice w pH mogą zmienić właściwości struktury glicyny. Poniżej pH 2.4 struktura glicyny przekształca się w glicynę, a powyżej pH 9.6 w glicynian.

Struktura glicyny będąca multidyscyplinarnym związkiem organicznym ma do odegrania wiele funkcji. Chemicznie ma zastosowanie w chemii koordynacyjnej jako ligand dwukleszczowy oraz w tworzeniu estrów. Struktura glicyny pełni również funkcje fizjologiczne, gdzie jest prekursorem białek i działa jako biosyntetyczny półprodukt lub neuroprzekaźnik. Poza tym ma również zastosowania w badaniach pasz dla zwierząt i badaniach laboratoryjnych.

Istnieje wiele właściwości związanych ze strukturą glicyny, zwłaszcza jej struktura kropki Lewisa który zawiera szczegółowy opis jego właściwości elektronicznych, fizycznych i chemicznych. Niektóre z tych cech zostały szczegółowo wyjaśnione poniżej:

1. Jaka jest struktura glicyny?
2. jak narysować strukturę glicyny?
3. Rezonans struktury glicyny
4. Kształt struktury glicyny
5. Formalny ładunek struktury glicyny
6. Kąt struktury glicyny
7. Reguła oktetu struktury glicyny
8. Pojedyncze pary struktury glicyny
9. Elektrony walencyjne struktury glicyny
10. Hybrydyzacja struktury glicyny
11. Rozpuszczalność struktury glicyny
12. Czy struktura glicyny jest rozpuszczalna w wodzie?
13. Czy struktura glicyny jest silnym elektrolitem?
14. Czy glicyna? struktura kwaśna czy podstawowe?
15. Czy struktura glicyny jest polarna czy niepolarna?
16. Czy glicyna? zbudować Lewisa kwas czy zasada lewisa?
17. Czy struktura glicyny jest liniowa?
18. Czy struktura glicyny jest paramagnetyczna czy diamagnetyczna?
19. Czy struktura glicyny jest aminokwasem?
20. Czy struktura glicyny jest niezbędnym aminokwasem?
21. Czy struktura glicyny jest hydrofobowa?

Jaka jest struktura glicyny?

Struktura glicyny, jak wspomniano kilkakrotnie powyżej, jest najprostszą formą aminokwasu występującą w ludzkim ciele i jest budulcem białek. Struktura glicyny jest jednym z alfa-aminokwasów, w którym centralny węgiel jest przyłączony do grupy aminowej, grupy kwasu karboksylowego i atomu wodoru jako łańcuch R.

Ze względu na swoją prostotę w łańcuchu R jako przyłączenie tylko jednego atomu wodoru, struktura glicyny ma dużą swobodę rotacji. Ze względu na tę elastyczność odgrywa znaczącą rolę w fałdowaniu białek i jest zaliczany do kategorii struktury drugorzędowej, gdzie tworzy alfa helisę. 

Struktura glicyny, w przeciwieństwie do innych struktur aminokwasowych, nie ma różnych atomów przyłączonych do centralnego atomu węgla. Stąd struktura glicyny jest achiralna i nie tworzy struktur enancjomerycznych.

Jak narysować strukturę glicyny?

Glycine strukturę można narysować za pomocą lewis koncepcja struktury kropki, która obejmuje pewne kroki, jak wyjaśniono poniżej:

Krok 1: Oblicz liczbę elektronów walencyjnych w strukturze glicyny

Formuła struktury glicyny obejmuje centralny węgiel alfa, grupę aminową (NH2), grupę karboksylową (COOH) i atomy wodoru jako łańcuch boczny. Podstawowe pierwiastki to węgiel, wodór, tlen i azot z odpowiednio 4, 1, 6 i 5 elektronami walencyjnymi. Zatem całkowita liczba elektronów walencyjnych wynosi 2×4+5×1+6×2+5=30.

Krok 2: Szukanie centralnego atomu

Struktura glicyny to alfa-aminokwas. Oznacza to, że istnieje centralny atom otoczony kwasowymi i zasadowymi grupami funkcyjnymi. Tutaj w strukturze Glicyny występuje 5 głównych pierwiastków, z których najmniej elektroujemny będzie atom centralny.

Tlen jest najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem, zaraz za azotem, węglem i wodorem. Wówczas centralnym atomem powinien być wodór. Ale to nie jest możliwe ze względu na mały rozmiar. Stąd w strukturze Glicyny węgiel alfa będzie centralnym atomem.

Krok 3: Wiązanie między atomami

Struktura glicyny jest cząsteczką organiczną, więc tutaj nastąpi współdzielenie elektronów zgodnie z regułą oktetu i tworzenie wiązań kowalencyjnych. Aby uzyskać stabilność oktetu, centralny węgiel alfa podzieli swoje cztery elektrony z innymi grupami funkcyjnymi.

Z jednej strony będzie otoczony przez grupę funkcyjną NH2 i grupę funkcyjną COOH. Z drugiej strony będzie otoczony przez dwa atomy wodoru. To spełni kryteria oktetu. Istnieje również obecność pojedynczych wiązań kowalencyjnych. Jedyne podwójne wiązanie kowalencyjne znajduje się w grupie -COOH.

Krok 4: Obliczanie opłaty formalnej

Obliczenie opłaty formalnej jest bardzo ważnym kryterium autentyczności i istnienia struktury glicyny. Im mniejszy ładunek formalny struktury glicyny, tym większa stabilność. Tutaj formalny ładunek struktury Glicyny wynosi 0, co potwierdza jej wiarygodność i istnienie.

Rezonans struktury glicyny

Struktura glicyny będąca cząsteczką organiczną z samotną parą elektronów i podwójnym wiązaniem może ulegać delokalizacji i tworzyć struktury rezonansowe lub kanoniczne. Ruch elektronów może prowadzić do powstania innej struktury o zupełnie innych właściwościach kwasowych i zasadowych, znanych jako jon obojnaczy.

Obojnaczy jon struktury glicyny prowadzi do zmiany grup funkcyjnych, gdzie NH2 tworzy NH3+, a COOH tworzy COO-. Najlepiej można je zrozumieć schematycznie.

Kształt struktury glicyny

Struktura glicyny jest najprostszym aminokwasem i ma wiele konformerów, ale jej geometria i kształt są wciąż przedmiotem szeroko zakrojonych badań teoretycznych i praktycznych. Badania mikrofalowe i ab initio wykazały, że pojedynczy konformer, jak pokazano na schemacie, jest poprawnym i najbardziej stabilnym kształtem struktury glicyny o znacznie większej elastyczności w jej stałej obrotowej.

Model kuli i sztyftu struktury glicyny przedstawia atomy i wiązania kowalencyjne, ale nie pokazuje prawdziwego rozmiaru i kształtu cząsteczki.

Model sztyftu pokazuje tylko wiązania i szkielet peptydowy struktury glicyny. Modele wypełniające przestrzeń pokazują tylko promienie i skojarzony z nimi kształt, ale ukrywają rzeczywisty rozmiar i strukturę.

Innym czynnikiem, na podstawie którego decyduje się o kształcie, są zaangażowane atomy. W strukturze Glycine wokół N i CH2 geometria jest czworościenna, a wokół CO2 geometria jest trygonalna płaska.

Formalny ładunek struktury glicyny

Formalny ładunek struktury glicyny, podobnie jak każdej innej cząsteczki, można obliczyć za pomocą wzoru 

FC = VNB/2

FC węgla w strukturze glicyny = 0

FC tlenu w strukturze glicyny = 0

FC azotu w strukturze glicyny = 0

FC wodoru w strukturze glicyny = 0 

Kąt struktury glicyny

Struktura glicyny jest cząsteczką białka, a znalezienie jej kąta to złożone zadanie, które zwykle odbywa się za pomocą podstawowego narzędzia o nazwie wykres Ramachandry. To wymaga chemia kwantowa i nowoczesne terminologie atomowe, takie jak psi i phi, w których kąty są ustalane zgodnie z nimi. Jeśli chodzi o strukturę Glycine, kąty psi wynoszą 180 stopni i 0 stopni.

Jest to zgodne z jednym konformerem, w którym tlen i azot są umieszczone pomiędzy 2 alfa wodorami. Pozostała część tematu dotycząca kąta struktury glicyny jest bardzo złożona i oparta na obliczeniach kwantowych, które są poza zakresem tego artykułu.

Reguła oktetu struktury glicyny

Reguła oktetu jest jedną z najważniejszych ról, jeśli chodzi o ustalenie stabilności związków. Jest to zestaw kryteriów, którymi kieruje się większość związków, z wyjątkiem niektórych anomalii, aby osiągnąć stabilność, a struktura glicyny nie jest nienaruszona. Jest również zgodny z regułą oktetu, jak wyjaśniono w jego struktura kropki Lewisa.

Jest bardzo jasne, że węgiel, tlen, azot i wodór mają odpowiednio 4, 6, 5 i 1 elektrony walencyjne. Aby osiągnąć stabilność, potrzebują 4, 2, 3 i 1 elektronów walencyjnych, co dzieje się przez dzielenie elektronów, w których zaangażowane są stabilne grupy funkcyjne oktetu NH2 i COOH, wraz z łańcuchem bocznym 2 atomów wodoru, wszystkie przyłączone do atomu węgla alfa przez pojedyncze wiązania kowalencyjne.

Pojedyncze pary struktury glicyny

Struktura glicyny jest najprostszą strukturą z pojedynczym atomem wodoru jako łańcuchem bocznym. Jest to cząsteczka organiczna, która podąża za regułą oktetu w swoim wiązaniu i na pewno ma elektrony, które nie uczestniczyły w wiązaniu i są określane jako samotne pary struktury glicyny. Omawiając jego atom węgla alfa, który jest otoczony grupami funkcyjnymi amin i kwasów karboksylowych, nie ma samotnej pary elektronów.

Wolna para elektronów znajduje się na grupach funkcyjnych przyłączonych do atomu węgla alfa. Grupa aminowa NH2 ma 1 samotną parę elektronów na atomie azotu. Grupa COOH ma samotne pary elektronów na obu atomach tlenu.

Atom tlenu biorący udział w tworzeniu podwójnego wiązania kowalencyjnego i pojedynczego wiązania kowalencyjnego ma po 2 wolne pary elektronów. Tak więc w strukturze Glycine jest w sumie 5 samotnych par elektronów.

Elektrony walencyjne struktury glicyny

Elektrony walencyjne w glicynie struktura może być liczona indywidualnie dla atomu. Wiemy że w glicynie są 2 atomy węgla, 2 atomy tlenu, 1 atom azotu i 5 atomów wodoru. Po związaniu wszystkie te pierwiastki w strukturze Glicyny mają 8 elektronów walencyjnych zgodnie z kryteriami stabilności oktetu.

Ale przed wiązaniem struktura glicyny zawiera 2 atomy węgla z 4 elektronami każdy, 2 atomy tlenu z 6 elektronami każdy, 1 atom azotu z 5 elektronami i 5 atomów wodoru z 5 elektronami każdy. Stąd całkowita liczba elektronów walencyjnych wynosi 30.

Hybrydyzacja struktury glicyny

Hybrydyzacja struktury glicyny zależy od poszczególnych atomów i funkcjonalności zaangażowanych w strukturę. Tutaj są trzy typy hybrydyzacji związane ze strukturą glicyny. Te hybrydyzacje są następujące:

Atom azotu jest zhybrydyzowany przez sp3. Grupa CH2 w strukturze glicyny jest również zhybrydyzowana z sp3 i ostatecznie funkcja karboksylanowa CO2- jest zhybrydyzowana z sp2. 

Rozpuszczalność struktury glicyny

Struktura glicyny jest jednym z najważniejszych i najprostszych alfa-aminokwasów. Jego rozpuszczalność w różnych mieszaninach wciąż znajduje się na arenie badawczej, co zostało opublikowane w wielu czasopismach akademickich. Różne składniki wykazują różne pomiary rozpuszczalności w strukturze glicyny.

Struktura glicyny jest rozpuszczalna w wodzie, ale z precyzyjnymi pomiarami. Pod względem rozpuszczalników organicznych struktura glicyny jest rozpuszczalna w pirydynie i słabo rozpuszczalna w etanolu. Jest nierozpuszczalny w eterze.

Czy struktura glicyny jest rozpuszczalna w wodzie?

Struktura glicyny jest rozpuszczalna w wodzie, ale jej rozpuszczalność nie utrzymuje się na wszystkich poziomach. Istnieje liniowa zmienność rozpuszczalności wraz z temperaturą. Po kilku analizach i metodach statystycznych potwierdzono w publikacjach badawczych i różnych innych czasopismach, że rozpuszczalność struktury glicyny wynosi 3.318 mol/kg w 298.15 K.

Czy struktura glicyny jest silnym elektrolitem?

Nie, struktura glicyny nie jest silnym elektrolitem. Silne elektrolity to takie, które mogą całkowicie zdysocjować lub zjonizować w roztworze. Ponadto mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądu. Struktura glicyny to aminokwas, który nie jest podzielony na kwasy i zasady. Stąd jego dysocjacja, zwłaszcza całkowita dysocjacja, nie jest możliwa. Nie jest to więc mocny elektrolit.

Czy struktura glicyny jest kwaśna czy zasadowa?

Struktura glicyny jest najprostszym aminokwasem i wykazuje typowe zachowanie kwasowo-zasadowe. Nie jest ani mocnym kwasem, ani mocną zasadą i wykazuje różne stany równowagi w roztworze wodnym w zależności od zmiany pH.

Koniugat kationowy struktury glicyny dominuje przy niskim pH, a koniugat anionowy powstaje przy wysokim pH. Neutralna struktura glicyny jest w równowadze z dipolarną strukturą glicyny, gdzie równowaga jest na korzyść struktury dipolarnej. Dzieje się tak, ponieważ H3N+ stabilizuje CO2 i odwrotnie.

Inną wartą uwagi rzeczą jest to, że między pH 3 a 8 prawie każda forma struktury glicyny jest w formie dipolarnej i w centrum tego zakresu, gdy stężenie koniugatu kwasowego jest równe koniugatowi zasadowemu, nazywa się punkt izoelektryczny.

Czy struktura glicyny jest polarna czy niepolarna?

Polarność struktury glicyny w porównaniu z innymi aminokwasami jest bardzo złożona. Jest uważany za aminokwas niepolarny, ale cząsteczkę polarną. Powodem tego niezwykłego zachowania jest brak bocznego łańcucha R.  Z chemicznego punktu widzenia jest to cząsteczka polarna ze względu na obecność elektroujemnych atomów tlenu i azotu w stosunku do atomu wodoru. 

Z punktu widzenia biochemii jest to cząsteczka niepolarna, ponieważ rozważane są tam łańcuchy boczne. Ponieważ w strukturze glicyny łańcuch boczny jest wodorem, więc moment dipolowy wynosi 0. Stąd struktura glicyny, chociaż polarna, jest uważana za niepolarną w strukturach białkowych.

Czy struktura glicyny jest kwasem Lewisa czy zasadą Lewisa?

Glycine struktura nie może być sklasyfikowana jako lewis kwas lub zasada jak wiele innych związków. Jest aminokwasem i występuje w postaci jonu obojnaczego w neutralnym pH. Tak więc przy różnych wartościach pH istnieje jako kwas Lewisa lub zasada Lewisa.

Czy struktura glicyny jest liniowa?

Nie, struktura glicyny nie jest liniowa. Jest symetrycznym aminokwasem i istnieje jako struktura drugorzędowa zamiast struktury liniowej w postaci alfa-helisy ze względu na elastyczną stałą rotacji.

Czy struktura glicyny jest paramagnetyczna czy diamagnetyczna?

Magnetycznej natury samej struktury glicyny nie można przewidzieć. Potwierdzenie, czy jest paramagnetykiem, czy diamagnetykiem, jest możliwe tylko wtedy, gdy działa jako ligand i tworzy kompleks z metal przejściowy jony lub lantanowce i aktynowce.

Oddziaływanie struktury glicyny z metalami decyduje o obecności niesparowanych elektronów, potwierdzając w ten sposób zachowanie paramagnetyczne lub diamagnetyczne.

Czy struktura glicyny jest aminokwasem?

Struktura glicyny to aminokwas, do którego dołączony jest jeden atom wodoru jako łańcuch boczny. Struktura glicyny jest również określana jako aminokwasy proteinogenne, gdzie jest kodowana przez kodony zaczynające się od GG.

Jest pomocny w tworzeniu alfa-helis w strukturach wtórnych, które są ważną zwartą formą. Ze względu na strukturę glicyny ta właściwość jest najliczniejszym aminokwasem w kolagenie.

Czy struktura glicyny jest niezbędnym aminokwasem?

Struktura glicyny jest aminokwasem nieistotnym, co oznacza, że ​​jest wytwarzany naturalnie w ludzkim ciele i nie musi być dodawany jako wymóg dietetyczny. Ale obecnie jest stosowany jako suplement diety z niezbędnymi dawkami.

Jego podstawową funkcją jest synteza białek, które są dalej niezbędne do rozwoju i budowy szkieletu, mięśni i tkanek. Służy również do poprawy jakości snu w przypadku zmęczenia i bezsenności. Ma również znaczący wpływ na zdrowie mózgu i nerwów, ale w odpowiedniej ilości.

Czy struktura glicyny jest hydrofobowa?

Struktura glicyny to aminokwas hydrofobowy. Wynika to z jego struktury. Jest bardzo oczywiste, że w tworzeniu białka uważa się je za niepolarne ze względu na brak bocznego łańcucha R.

Ponieważ struktura glicyny jest symetryczna i achiralna dzięki temu czynnikowi, jest hydrofobowa. Ze względu na brak polarnego łańcucha struktura glicyny nie może wchodzić w interakcje z wodą i dlatego jest uważana za hydrofobową.

Wnioski

W skrócie struktura glicyny jest ważnym nieistotnym aminokwasem, który jest najprostszy w budowie ze względu na brak bocznego łańcucha R. Jest uważany za nieistotny, ponieważ może być wytwarzany przez organizm ludzki bez żadnych wymagań dietetycznych ani dawek. Na jego właściwości fizyczne, chemiczne, strukturalne i elektroniczne wpływa prosty łańcuch boczny, który składa się tylko z atomów wodoru.

Przeczytaj więcej o następującej strukturze i cechach

Mansi Szarma

Witam, jestem Mansi Sharma, ukończyłem studia magisterskie z chemii. Osobiście uważam, że nauka jest bardziej entuzjastyczna, gdy uczy się ją kreatywnie. Jestem ekspertem merytorycznym z chemii.
Połączmy się przez LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/mansi-sharma22