Глицин
| Глицин | |
|---|---|
| | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
аминоуксусная кислота |
| Сокращения |
Гли, G, Gly GGU,GGC,GGA,GGG |
| Хим. формула | C2H5NO2 |
| Рац. формула | NH2 —CH2 —COOH |
| Физические свойства | |
| Состояние | Твёрдое |
| Молярная масса | 75,07 г/моль |
| Плотность | 1,607 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 232—236 °C |
| • разложения | 232—236 °C |
| Удельная теплота испарения | −528,6 Дж/кг |
| Удельная теплота плавления | −981,1 Дж/кг |
| Химические свойства | |
| Константа диссоциации кислоты |
2,34 (по COOH) 9,58 (по NH2) |
| Растворимость | |
| • в воде |
Хорошая, 24.99 г/100 мЛ (25 °C)[1] растворим в пиридине, умеренно растворим в этаноле, нерастворимый в эфире |
| Изоэлектрическая точка | 5,97 |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 56-40-6 |
| PubChem | 750 и 5257127 |
| Рег. номер EINECS | 200-272-2 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Кодекс Алиментариус | E640 |
| ChEBI | 15428 и 57305 |
| ChemSpider | 730 |
| Безопасность | |
| ЛД50 | 2,6 г/кг |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Глици́н (ами́ноу́ксусная кислота́, ами́ноэта́новая кислота́, сокр.: «G» или «Gly», уст. гликоколь, гликокол) — простейшая органическая алифатическая аминокислота с химической формулой C2H5NO2, относящаяся к классу производных карбоновых кислот. Имеет вид бесцветных кристаллов.
В фотографии глицином («глицин-фото») иногда называют п-гидроксифениламиноуксусную кислоту, использующуюся как проявляющее вещество, с которой не следует путать сам глицин, не обладающий проявляющими свойствами[2].
История
Глицин впервые был выделен в 1820 году Анри Браконно путём кислотного гидролиза при обработке желатина серной кислотой[3].
Название
Название глицина происходит от др.-греч. γλυκύς, glycys — «сладкий», из-за сладковатого вкуса аминокислоты.
Физические свойства
Бесцветный кристаллический порошок, сладковатого вкуса. Молярная масса составляет 75,07 г/моль, плавится при 232—236 °C, при этом разлагаясь. Хорошо растворим в воде, не растворим в спирте, эфире и большинстве органических растворителей[4][5].
Неэлектролит. Единственная протеиногенная аминокислота, не имеющая оптических изомеров.
Химические свойства
Глицин, будучи кислотой, с ионами металлов образует сложные соли, относящиеся к хелатам — глицинаты[6]: глицинат натрия, глицинат железа, глицинат меди, глицинат цинка, глицинат марганца и др[7].
Реагирует с щелочными и щёлочноземельными металлами:
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}2\,\mathrm {Na} {}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COONa} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/edacd89232c78741c0c6cd84ddc4c2567f9330fc.svg)
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {Ca} {}\mathrel {\longrightarrow } {}(\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COO} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {Ca} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/4d2751d230d59c238c066e1c8f75fbb540874715.svg)
Реагирует с оксидами и гидроксидами практически всех металлов:
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NH} {-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {CuO} {}\mathrel {\longrightarrow } {}(\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COO} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {Cu} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/131e3b07ca96620ab3332482f5861f54e1cffd7a.svg)
В приведённой реакции образуется глицинат меди — лекарственная добавка при дефиците меди у животных и человека.
Реакция с аммиаком без нагревания даёт глицинат аммония. Как и все аммонивые соли карбоновых кислот является не стабильным. При нагревании переходит в аминоэтанамид:
![{\displaystyle {\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COONH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/ff12c5f98b6edcd30a6c7bbe0ead194ea572ef02.svg)
![{\displaystyle {\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CONH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/603735e56f2769dbfbb8ff237035fe4fa67693f8.svg)
Вступает в реакцию этерификации со спиртами. Например реакция с этанолом даёт этилглицинат (этиловый эфир глицина):
![{\displaystyle {\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {OH} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COO} {-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/d29007a5d34dfc1cb16e5aedaf4825aadc2996d6.svg)
При реакции натриевой соли глицина с расплавом щёлочи выделяется метиламин. Принцип реакции схож с реакцией Дюма.
![{\displaystyle {\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COONa} {}+{}\mathrm {NaOH} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{-}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b7eac7d62df2f4a14382346e1fbfcded4fe5da77.svg)
Получение
Глицин можно получить в ходе хлорирования уксусной кислоты до монохлоруксусной кислоты и её дальнейшего взаимодействия с аммиаком[3]:
![{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}COOH{\xrightarrow[{}]{Cl_{2}}}ClCH_{2}COOH{\xrightarrow[{}]{NH_{3}}}H_{2}NCH_{2}COOH}}}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/7b3497fba3b0e69bc8402de544d9209993ca71b9.svg)
Для производства монохлоруксусной кислоты используют катализатор красный фосфор. Проходит следующая реакция:
![{\displaystyle {\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {P} } } {}\mathrm {Cl} {-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {HCl} }}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/f8fc29ee55907c98ff4a6943483249c89dbd4320.svg)
Соотношение и концентрацию реагентов следует подбирать осторожно, чтобы в ходе реакции не образовалось большое количество других аминов.
![{\displaystyle {\mathrm {Cl} {-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {COOH} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {Cl} }}](./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/add45cbe678ae9a77148c3fd52efb5a9c3f8dc37.svg)
Биологическая роль
Будучи протеиногенной аминокислотой, глицин входит в состав многих белков и пептидов. Из глицина в живых клетках синтезируются порфирины (в частности, гем) и пуриновые основания.
Глицин также является нейромедиаторной аминокислотой, проявляющей двоякое действие. Глициновые рецепторы имеются во многих участках головного мозга и спинного мозга. Связываясь с рецепторами (кодируемые генами GLRA1, GLRA2, GLRA3 и GLRB), глицин вызывает «тормозящее» воздействие на нейроны, уменьшает выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот, таких как глутаминовая кислота, и повышает выделение ГАМК. Также глицин связывается со специфическими участками NMDA-рецепторов и, таким образом, способствует передаче сигнала от возбуждающих нейротрансмиттеров глутамата и аспартата[9].
Биосинтез в головном мозге
Поскольку глицин является нейромедиатором в центральной нервной системе (ЦНС), его синтез и метаболизм строго регулируются.
Основной путь биосинтеза глицина — это обратимая реакция деметилирования аминокислоты L-серина, катализируемая ферментом серингидроксиметилтрансферазой(SHMT) при участии тетрагидрофолата в качестве кофермента. В ЦНС L-серин главным образом синтезируется de novo в астроцитах. Исходным субстратом для этого процесса является метаболит гликолиза 3-фосфоглицерат, который превращается в серин по так называемому фосфорилированному пути. Помимо этого, L-серин может поступать с пищей или образовываться при деградации эндогенных белков и фосфолипидов.[10]
Нейроны могут напрямую захватывать глицин, произведённый в глиальных клетках, с помощью мембранных транспортеров GlyT1, GlyT2 и ASC-1. [11]
Кроме того, возможен перенос глицина из периферической крови в мозг, опосредованный транспортной системой ATB0,+, переносчиками нейтральных аминокислот LAT1 и, в меньшей степени, CAT1, которые расположены на эндотелиальных клетках гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). [12]
С помощью протонной магнитно-резонансной спектроскопии было показано, что пероральный приём высоких доз глицина приводит к значительному увеличению его концентрации в головном мозге человека. [13]
Таким образом, глицин, поступающий из системного кровотока, способен проникать через ГЭБ и накапливаться в головном мозге, что может быть использовано в терапевтических стратегиях, в частности при лечении шизофрении.[14]
Применение
В медицине
Глицин содержится в значительных количествах в церебролизине (1,65—1,80 мг/мл)[9], в качестве вспомогательного вещества — в кортексине (12 мг).
В фармацевтической индустрии таблетки глицина иногда комбинируют с витаминами (B1, B6, B12[15] или D3 в Глицин D3).
Лекарственные препараты глицина выпускаются в виде подъязычных таблеток. Одна таблетка содержит действующее вещество глицин микрокапсулированный — 100 мг и вспомогательные компоненты: водорастворимая метилцеллюлоза — 1 мг, стеарат магния — 1 мг. Контурные ячейковые блистеры (10, 50 штук) расфасованы в картонные упаковки.
Исследования
Глицин и гематоэнцефалический барьер (ГЭБ)
С помощью протонной магнитно-резонансной спектроскопии было показано, что пероральный приём высоких доз глицина приводит к значительному увеличению его концентрации в головном мозге человека. [13]
Таким образом, глицин, поступающий из системного кровотока, способен проникать через ГЭБ и накапливаться в головном мозге, что может быть использовано в терапевтических стратегиях, в частности при лечении шизофрении.[14]
За транспорт через ГЭБ отвечают переносчики нейтральных аминокислот и транспортная система В0,+[16].
Кроме этого, глицин способен проникать вместе с иммунными клетками через ГЭБ в результате окислительного стресса[17].
Также экспериментально доказана способность глицина проникать через ГЭБ у крыс с помощью неспецифических переносчиков аминокислот при его пероральном введении[18].
Применение в урологии
1,5%-й раствор глицина для орошения, USP (фармакопея США) — стерильный, непирогенный, гипотонический водный раствор глицина, предназначенный только для урологического орошения во время трансуретральных хирургических процедур[19].
В пищевой промышленности
В пищевой промышленности глицин зарегистрирован в качестве пищевой добавки E640 и его натриевых солей Е64Х. Пищевая добавка Е640 разрешена в России[20].
В спорте
Глицин входит в состав многих спортивных добавок, но, кроме этого, его выпускают и однокомпонентно. Спортсмены прибегают к употреблению этой аминокислоты для более быстрого роста мышечной массы, так как глицин участвует в биосинтезе креатина.
Нахождение вне Земли
Глицин был обнаружен на комете 81P/Вильда (Wild 2) в рамках распределённого проекта Stardust@Home[21][22]. Проект направлен на анализ данных от научного корабля Стардаст («Звёздная пыль»). Одной из его задач было проникнуть в хвост кометы 81P/Вильда (Wild 2) и собрать образцы вещества — так называемой межзвёздной пыли, которая представляет собой древнейший материал, оставшийся неизменным со времён образования Солнечной системы 4,5 млрд лет назад[23].
15 января 2006 года после семи лет путешествия космический корабль вернулся и сбросил на Землю капсулу с образцами звёздной пыли. В этих образцах были найдены следы глицина. Вещество имеет неземное происхождение, потому что в нём гораздо больше изотопа C¹³, чем в земном глицине[24].
В мае 2016 года учёными обнародованы данные об обнаружении глицина в облаке газа вокруг кометы 67P/Чурюмова — Герасименко[25].
В 2020 году учёные объявили, что обнаружили присутствие глицина в атмосфере Венеры с помощью большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решётки Atacama Large Millimeter Array (ALMA), расположенной в чилийской пустыне Атакама. Распределение глицина в атмосфере Венеры происходит по той же схеме, как и в случае с фосфином[прояснить], поскольку он наиболее распространён вблизи средних широт и отсутствует на полюсах, но глицин встречается на бо́льших высотах, чем фосфин[26].
См. также
Примечания
- ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 28 августа 2016. Архивировано из оригинала 12 сентября 2017 года.
- ↑ БСЭ, 1971.
- ↑ 1 2 БРЭ.
- ↑ Баев, 1988.
- ↑ Сарафанова, 2004, с. 195—197.
- ↑ Разработка рационального способа получения комплексных солей марганца, железа с глицином и метионином. Дата обращения: 28 августа 2016. Архивировано 14 сентября 2016 года.
- ↑ Описание — Органические микроэлементы — Глицинаты B — Traxim 2C Архивная копия от 3 сентября 2016 на Wayback Machine
- ↑ Глицин, химические свойства, биологическая роль, NH2CH2COOH. acetyl.ru. Дата обращения: 17 мая 2025.
- ↑ 1 2 Молекулярные механизмы воздействия аминокислот в составе церебролизина на нейротрансмиссию. Нейротрофические и нейропротективные эффекты аминокислот. www.t-pacient.ru. Дата обращения: 22 мая 2013. Архивировано из оригинала 22 мая 2013 года.
- ↑ Giulia Murtas, Giorgia Letizia Marcone, Silvia Sacchi, Loredano Pollegioni. L-serine synthesis via the phosphorylated pathway in humans (англ.) // Cellular and Molecular Life Sciences. — 2020-12. — Vol. 77, iss. 24. — P. 5131–5148. — ISSN 1420-682X. — doi:10.1007/s00018-020-03574-z.
- ↑ Volker Eulenburg, Swen Hülsmann. Synergistic Control of Transmitter Turnover at Glycinergic Synapses by GlyT1, GlyT2, and ASC-1 (англ.) // International Journal of Molecular Sciences. — 2022-02-25. — Vol. 23, iss. 5. — P. 2561. — ISSN 1422-0067. — doi:10.3390/ijms23052561.
- ↑ Rosa Zaragozá. Transport of Amino Acids Across the Blood-Brain Barrier (неопр.) // Frontiers in Physiology. — 2020-09-23. — Т. 11. — ISSN 1664-042X. — doi:10.3389/fphys.2020.00973.
- ↑ 1 2 Marc J. Kaufman, Andrew P. Prescot, Dost Ongur, A. Eden Evins, Tanya L. Barros, Carissa L. Medeiros, Julie Covell, Liqun Wang, Maurizio Fava, Perry F. Renshaw. Oral glycine administration increases brain glycine/creatine ratios in men: A proton magnetic resonance spectroscopy study // Psychiatry Research: Neuroimaging. — 2009-08-30. — Т. 173, вып. 2. — С. 143–149. — ISSN 0925-4927. — doi:10.1016/j.pscychresns.2009.03.004.
- ↑ 1 2 Janjira Soh, Shivaanishaa Raventhiran, Jasinda H. Lee, Zi Xiang Lim, Jorming Goh, Brian K. Kennedy, Andrea B. Maier. The effect of glycine administration on the characteristics of physiological systems in human adults: A systematic review (англ.) // GeroScience. — 2024-02-01. — Vol. 46, iss. 1. — P. 219–239. — ISSN 2509-2723. — doi:10.1007/s11357-023-00970-8.
- ↑ Справочник лекарственных средств. Дата обращения: 22 ноября 2017. Архивировано из оригинала 21 декабря 2016 года.
- ↑ Rosa Zaragozá. Transport of amino acids across the blood-brain barrier (англ.) // Frontiers in Physiology : журнал. — 2020. — 23 September (no. 11). — P. 1—11. Архивировано 5 мая 2023 года.
- ↑ Disdier C., Stonestreet B. Stress: Physiology, Biochemistry, and Pathology. — США: Academic Press, 2019. — С. 325—336. — [Архивировано 5 мая 2023 года.]
- ↑ Bannai M., Kawai N. New therapeutic strategy for amino acid medicine: glycine improves the quality of sleep (англ.) // Journal of Pharmacological Science : журнал. — The Japanese Pharmacological Society, 2012. — Vol. 118, no. 2. — P. 145—148. Архивировано 5 мая 2023 года.
- ↑ Glycine - FDA prescribing information, side effects and uses. Drugs.com (амер. англ.). Архивировано 1 апреля 2018. Дата обращения: 31 марта 2018.
- ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 16 ноября 2017. Архивировано 4 марта 2016 года.
- ↑ Don Brownlee. Stardust: A Mission With Many Scientific Surprises (англ.) (29 октября 2009). Дата обращения: 11 ноября 2011. Архивировано 2 февраля 2012 года.
- ↑ Stardust Mission (англ.). NASA. Дата обращения: 11 ноября 2011. Архивировано 2 февраля 2012 года.
- ↑ Лента.ру: Прогресс: В хвосте кометы впервые обнаружили аминокислоту. Дата обращения: 14 октября 2011. Архивировано 30 июля 2013 года.
- ↑ NASA Researchers Make First Discovery of Life’s Building Block in Comet. Дата обращения: 2 сентября 2011. Архивировано 3 февраля 2012 года.
- ↑ На комете 67P/Чурюмова—Герасименко нашли кусочек жизни по Энгельсу. nplus1.ru. Дата обращения: 31 мая 2016. Архивировано 31 мая 2016 года.
- ↑ Arijit Manna, Sabyasachi Pal, Mangal Hazra. Detection of simplest amino acid glycine in the atmosphere of the Venus Архивная копия от 18 октября 2020 на Wayback Machine, 13 Oct 2020 (PDF Архивная копия от 20 октября 2020 на Wayback Machine)
Литература
- Баев В. В. Глицин // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. 587. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.
- Глицин // Газлифт — Гоголево. — М. : Советская энциклопедия, 1971. — С. 597. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 6).
- Сарафанова Л. А. Пищевые добавки. — 2-е изд., испр. и доп. — СПб.: ГИОРД, 2004. — 808 с. — ISBN 5-901065-79-4.
Ссылки
- Глицин. Большая Российская Энциклопедия. НКО «Большая Российская Энциклопедия». Дата обращения: 5 мая 2024.
- Glycine. Longevity Wiki. Дата обращения: 5 мая 2024.