Οι μέχρι σήμερα

 

Οι μέχρι σήμερα "Ενώσεις του Μήνα"

 

---2006---

Υπερφθοροοκτανοϊκό οξύ (PFOA)

Ασπαρτάμη

Φυλλικό οξύ

Φθαλικός δι-(2-αιθυλoεξυλo) εστέρας (DEHP)

Δεκαμεθυλοκυκλοπεντασιλοξάνιο

Γενιπίνη

Ιματινίβη (Glivec)

Καψαϊκίνη

DDT

---2007---

Ρεσβερατρόλη

Ισιλίνη

Ελαιοευρωπεΐνη

Δενατόνιο (Bitrex)

ω-3 & ω-6 λιπαρά οξέα

Οκτανιτροκυβάνιο

cis-Διαμμινοδιχλωρολευκόχρυσος (Cisplatin)

Αβοβενζόνη

Εξαφθοριούχο θείο

Αφλατοξίνες

Εξασθενές χρώμιο

Τετραβρωμοδισφαινόλη-Α (TBBPA)

---2008---

Υπεροξείδιο του υδρογόνου

Ενώσεις τριβουτυλοκασσιτέρου

Τετραϋδροκανναβινόλη

Υπερχλωρικό οξύ και άλατά του

Τρενβολόνη (Τριενολόνη)

Εξαφθοριούχο ουράνιο

Μεθάνιο

Βαρύ ύδωρ

Θαλιδομίδη

Στεβιόλη και γλυκοζίτες της

Μελαμίνη

Ισοκυανικό μεθύλιο (MIC)

---2009---

Μεθαδόνη

Υδραζωτικό οξύ και άλατά του

Αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ (EDTA)

Καφεΐνη

Νικοτίνη

Ινσουλίνη

'Οζον

Ακρυλαμίδιο

Οσελταμιβίρη (Tamiflu)

Παράγοντας Ενεργοποίησης Αιμοπεταλίων (PAF)

Ακετυλοσαλικυλικό οξύ (Ασπιρίνη)

Τριφθοριούχο χλώριο

---2010---

Διμεθυλοϋδράργυρος

Ουρικό οξύ

Βενζόλιο

Κινίνη

Αδρεναλίνη (Επινεφρίνη)

Διοξίνη (TCDD)

Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC)

Φερροκένιο

Ταξόλη (Πακλιταξέλη)

Μαγικό οξύ

Μεθανόλη

Διαιθυλαμίδιο του λυσεργικού οξέος (LSD)

---2011---

Χλωροφόρμιο

Διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO)

Σύντομη Ιστορία της Χημείας (για το έτος Χημείας)

Διφθοριούχο ξένο

Αιθυλένιο

α-Τοκοφερόλη

Τρυγικό οξύ

Οξικό οξύ

Αμμωνία

Χλωριούχο νάτριο

---2012---

Γλυκόζη

Βενζο[a]πυρένιο

Μονοξείδιο του άνθρακα

Υποξείδιο του αζώτου

Πενικιλλίνη G

Στρυχνίνη

Νιτρογλυκερίνη

Υποχλωριώδες οξύ και άλατά του

---2013---

Βαρφαρίνη

Λυκοπένιο

5'-Αδενοσινο-τριφωσφορικό οξύ (ATP)

Αρτεμισινίνη

Καμφορά

Ακεταλδεΰδη

Μυρμηκικό οξύ

---2014---

Ανιλίνη

Διοξείδιο του άνθρακα

Οξείδιο του αργιλίου (Αλουμίνα)

L-Ασκορβικό οξύ (βιταμίνη C)

Όξινο και ουδέτερο ανθρακικό νάτριο

---2015---

Θειικό οξύ

Βανιλίνη

L-DOPA (Λεβοντόπα)

Γλυκίνη

---2016---

Θειικό ασβέστιο

Υδροκυάνιο και κυανιούχα άλατα

Βορικό οξύ και βορικά άλατα

'Οξινο γλουταμικό νάτριο (MSG)

Η χημική ένωση του μήνα

 [Δεκέμβριος 2015]

 

Επιμέλεια σελίδας:

Θανάσης Βαλαβανίδης, Καθηγητής - Κωνσταντίνος Ευσταθίου, Καθηγητής

 

Φυσικoχημικές ιδιότητες [Αναφ. 1]:

Εμφάνιση: Μονοκλινείς λευκοί κρύσταλλοι, άοσμοι και με γλυκιά γεύση.

Μοριακός τύπος: C2H5NO2

Σχετική μοριακή μάζα: 75,07

Σημείο τήξεως: 233ºC (υπό διάσπαση)

Πυκνότητα: 1,607 g/cm3

Διαλυτότητα σε 100 mL ύδατος: 25,0 g (20ºC), 39,1 g (50ºC), 54,4 g (75ºC), 67,2 g (100ºC).

'Αλλες διαλυτότητες: 0,06 g στα 100 g απόλυτης αιθανόλης, 1 μέρος διαλύεται σε 164 μέρη πυριδίνης, σχεδόν αδιάλυτη σε διαιθυλαιθέρα.

pH υδατικού διαλύματος 0,20 Μ: 4,0

Σταθερές διάστασης του διπρωτικού κατιοντικού οξέος +Η3NCH2COOH: pKa1 = 2,34, pKa2 = 9,60

Ισοηλεκτρικό σημείο = (pKa1 + pKa2) / 2 = 6,0.

log P (P: συντελεστής κατανομής στο σύστημα οκτανόλης/ύδατος): -3,2 (ουσιαστικά μηδενική λιποφιλικότητα).

Τοξικότητα: ελάχιστη (LD50 = 7,93 g/kg, σε αρουραίους από το στόμα).

Γλυκίνη    (Glycine)

2-Αμινοαιθανοϊκό οξύ, 2-Aminoethanoic acid

 

 

Εισαγωγικά [Αναφ. 1, 2]

Η γλυκίνη (glycine, H2NCH2COOH) ή γλυκόκολλα (glycocoll), είναι το απλούστερο αμινοξύ της ομάδας των 20 αμινοξέων από τα οποία συντίθενται οι πρωτεΐνες των βιολογικών οργανισμών, γνωστά ως "πρωτεϊνογόνα αμινοξέα". Η καθαρή γλυκίνη είναι ένα άχρωμο και γλυκό στη γεύση κρυσταλλικό στερεό. Η γλυκίνη έχει τη διεθνή σύντμηση ονομασίας Gly ή G. Η συστηματική ονομασία της (κατά IUPAC) είναι 2-αμινοαιθανοϊκό οξύ, ωστόσο αναφέρεται συχνά και ως αμινοαθανικό οξύ ή και αμινοοξικό οξύ.

Henri Braconnot (1780-1855). Πρώτος απομόνωσε τη γλυκίνη από το προϊόντα όξινης υδρόλυσης της ζελατίνης.

Auguste André Thomas Cahours(1813-1891). Διευκρίνισε τον τύπο της γλυκίνης και τη συνέθεσε στο εργαστήριο.

Η γλυκίνη δεν περιλαμβάνεται στην ομάδα των διατροφικώς απαραίτητων αμινοξέων (δηλ. δεν είναι απαραίτητο να λαμβάνεται μέσω της τροφής), αφού μπορεί να τη βιοσυνθέσει ο ανθρώπινος οργανισμός. Η γλυκίνη είναι το μοναδικό μη χειρόμορφο από τα πρωτεϊνογόνα αμινοξέα, αφού δεν διαθέτει ασύμμετρο άτομο άνθρακα.

Οι περισσότερες πρωτεΐνες περιέχουν γλυκίνη σε σχετικώς μικρά ποσοστά, όμως το κολλαγόνο αποτελεί εξαίρεση, αφού περιέχει 35% γλυκίνη. Ακόμη, πλούσια σε γλυκίνη είναι η φιβροΐνη, η πρωτεΐνη του μεταξιού και του ιστού της αράχνης με τυπική περιεκτικότητα σε γλυκίνη 42%.

Η γλυκίνη εντοπίζεται ελεύθερη στη φύση μόνο σε κατώτερους ζωικούς οργανισμούς, ενώ ενωμένη με το χολικό και το βενζοϊκό οξύ βρίσκεται ως συστατικό της χολής (ως γλυχολικό οξύ) και των ούρων (ως ιππουρικό οξύ), αντιστοίχως.

Η γλυκίνη παίζει σημαντικό ρόλο ως ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής στον νωτιαίο μυελό, στο εγκεφαλικό στέλεχος και στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Επίσης, η γλυκίνη είναι απαραίτητο αμινοξύ για την ανάπτυξη των σκελετικών μυών, των ιστών και συμβάλλει στη σύνθεση και τη δομική σταθερότητα των νουκλεϊνικών οξέων (DNA, RNA).

 

Η ανακάλυψη της γλυκίνης [Αναφ. 3]

Η γλυκίνη ανακαλύφθηκε από τον Γάλλο φαρμακοποιό και χημικό Henri Braconnot (1780-1855). To 1819, o Braconot διεξήγαγε μια μελέτη των προϊόντων όξινης υδρόλυσης διάφορων φυσικών υλικών, όπως το ξύλο, το άχυρο και ο βάμβακας, από τα οποία έλαβε γλυκόζη. Το 1820, κατά τη μελέτη της όξινης υδρόλυσης ζελατινούχων υλικών έλαβε μια λευκή κρυσταλλική ένωση με γλυκιά γεύση. Την ουσία αυτή ο Braconnot ονόμασε σάκχαρο της ζελατίνης (gelatin sugar) και στη συνέχεια γλυκόκολλα λόγω της προέλευσής της. Αρκετά αργότερα, η ουσία αυτή ονομάστηκε γλυκίνη.

Το 1857, η δομή της γλυκίνης διευκρινίστηκε από τον Γάλλο χημικό Auguste André Thomas Cahours (1813-1891), ο οποίος ένα χρόνο αργότερα τη συνέθεσε με την αντίδραση αμμωνίας με χλωροξικό οξύ. Τον ίδιο χρόνο (1858), οι Βρετανοί χημικοί William Henry Perkin (1838-1907, διάσημος για τη σύνθεση των πρώτων οργανικών χρωμάτων) και Balduin Francis Duppa (1828-1873) παρασκεύασαν στο εργαστήριο γλυκίνη με την αντίδραση αμμωνίας με βρωμοξικό οξύ.

Η γλυκίνη κρυσταλλώνεται σε διάφορες μορφές (πολυμορφικοί κρύσταλλοι). Από αριστερά προς τα δεξιά: (1) Κοινή μικροκρυσταλλική μορφή γλυκίνης του εμπορίου [πηγή]. (2) Οι μονοκλινείς κρύσταλλοί της όπως φαίνονται στο μικροσκόπιο [πηγή]. (3) Μεγάλοι κρύσταλλοι γλικίνης α- (ανακρυστάλλωση από νερό) και γ-μορφής (ανακρυστάλλωση της από υδατικά διαλύματα οξικού οξέος ή αμμωνίας) [Αναφ. 3ε].

 

Αμινοξέα: Οι δομικοί λίθοι των πρωτεϊνών [Αναφ. 3]

Τα αμινοξέα είναι οργανικά οξέα που περιέχουν μια αμινομάδα (-ΝΗ2) σε α-θέση ως προς την καρβοξυλική ομάδα (-COOH), δηλαδή έχουν τον γενικό τύπο H2NCHRCOOH, όπου R είναι μια οργανική ομάδα. Τα διάφορα αμινοξέα διαφέρουν μόνο ως προς την ομάδα R, που μπορεί να είναι (στην απλούστερη περίπτωση) ένα άτομο υδρογόνου (στο αμινοξύ γλυκίνη) έως μια σχετικώς μεγάλη ετεροκυκλική ομάδα (στο αμινοξύ θρυπτοφάνη). Ο γενικός τύπος H2NCHRCOOH δεν ισχύει μόνο για το αμινοξύ προλίνη, το οποίο διαθέτει μια δευτεροταγή αμινομάδα (-ΝΗ-).

Τα κύρια αμινοξέα που χρησιμοποιούνται από τα κύτταρα για τη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών είναι 20. Οι χημικοί τύποι των αμινοξέων αυτών, η ονομασία τους, όπως και οι δύο τρόποι συντομογραφίας τους (με 3 και 1 γράμματα) δείχνονται παρακάτω (περισσότερες πληροφορίες πληροφορίες για τις συντομογραφίες των αμινοξέων μπορούν να αναζητηθούν στην [Αναφ. 3β] ).

[Παρατήρηση: Συχνά, τα πρωτεϊνογόνα αμινοξέα, αναφέρονται ως 21, αν ληφθεί υπόψη και η σεληνοκυστεΐνη (selenocysteine), με την ίδια δομή της κυστεΐνης, αλλά με Se στη θέση του S, ένα αμινοξύ που συναντάται σπανίως σε ορισμένες πρωτεΐνες. Στα αμινοξέα που συνθέτουν τις πρωτεΐνες (όχι όμως "πρωτεϊνογόνα") περιλαμβάνονται δύο επιπλέον αμινοξέα, που είναι προϊόντα οξείδωσης πρωτεϊνογόνων αμινοξέων: η 3-υδροξυ-προλίνη (2-hydroxy-proline) προϊόν υδροξυλίωσης της προλίνης) και η κυστίνη (cystine) προϊόν οξειδωτικού διμερισμού της κυστεΐνης.]

Κατάταξη αμινοξέων σε ομάδες

Τα αμινοξέα κατατάσσονται σε κατηγορίες ανάλογα με διάφορες ιδιότητές τους (βιοχημικές-διατροφικές, χημικές):

Διατροφική σημασία: 'Ολα τα αμινοξέα είναι απαραίτητα για τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών, ωστόσο ανάλογα με τον οργανισμό, πολλά αμινοξέα μπορούν να βιοσυντεθούν από άλλα μόρια, ενώ άλλα πρέπει να ληφθούν oπωσδήποτε μέσω της τροφής (ως προϊόντα αποικοδόμησης των προσλαμβανόμενων φυτικών ή ζωικών πρωτεϊνών), διότι είτε βιοσυντίθενται σε πολύ μικρότερες από τις απαιτούμενες ποσότητες είτε και καθόλου. Τα πρώτα αναφέρονται ως μη απαραίτητα αμινοξέα (non-essential amino acids) και τα δεύτερα ως απαραίτητα αμινοξέα (essential amino acids). Για τον άνθρωπο, τα μη απαραίτητα αμινοξέα είναι τα: Ala, Arg, Asn, Asp, Cys, Gln, Glu, Gly, His, Pro, Ser, Tyr, ενώ απαραίτητα είναι τα: Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Thr, Trp, Val. Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η διάκριση αυτή δεν είναι απόλυτη, δεδομένου ότι ορισμένα μη απαραίτητα αμινοξεά (όπως τα: Arg, Cys, His και Tyr) μπορούν να θεωρηθούν ως απαραίτητα για νεαρά άτομα, στα οποία δεν έχουν αναπτυχθεί πλήρως οι μηχανισμοί βιοσύνθεσής τους.

Ουδέτερα-όξινα-βασικά αμινοξέα: Τα αμινοξέα, ανάλογα με τη χημική φύση της ομάδας R (παρουσία όξινων ή βασικών ομάδων) διακρίνονται σε ουδέτερα, όξινα και βασικά. Ουδέτερα αμινοξέα είναι τα: Ala, Asn, Cys, Gln, Gly, Ile, Leu, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Try, Tyr, όξινα είναι τα: Asp, Glu και βασικά είναι τα: Arg, His, Lys.

Απολικά-πολικά αμινοξέα: Ανάλογα με την παρουσία ή απουσία πολικών ομάδων στην ομάδα R, τα αμινοξέα κατατάσσονται σε απολικά (non-polar) και πολικά (polar) αμινοξέα. Απολικά αμινοξέα είναι τα: Ala, Cys, Gly, Ile, Leu, Met, Phe, Ser, Try, Val και πολικά είναι τα: Arg, Asn, Asp, Gln, Glu, His, Lys, Ser, Thr, Tyr.

 

Σύνθεση της γλυκίνης [Αναφ. 4]

Adolf Strecker, 1822-1871.

Η γλυκίνη μπορεί να παρασκευασθεί εύκολα στο εργαστήριο με επίδραση περίσσειας αμμωνίας σε μονοχλωροξικό ή μονοβρωμοξικό οξύ, τα οποία μπορούν επίσης εύκολα να παρασκευασθούν με επίδραση του αντίστοιχου αλογόνου σε οξικό οξύ:

Η μέθοδος αυτή (με Χ: Cl) χρησιμοποιείται σε ευρύτατη κλίμακα για τη βιομηχανική σύνθεσης γλυκίνης.

Το 1850, ο Γερμανός χημικός Adolf Strecker (1822-1871) παρουσίασε μια αντίδραση γενική για τη σύνθεση α-αμινοξέων, η οποία βασίζεται στην αντίδραση της αντίστοιχης αλδεΰδης με διάλυμα κυανιούχου αμμωνίου (στην πράξη, διάλυμα μίγματος KCN και NH4Cl). Το πρώτο προϊόν της αντίδρασης της αντίδρασης Strecker είναι ένα α-αμινονιτρίλιο, το οποίο στη συνέχεια υδρολύεται παρέχοντας α-αμινοξύ σύμφωνα με το γενικό σχήμα:

 

Διάγραμμα κατανομής των σωματιδίακών μορφών της γλυκίνης σε υδατικό διάλυμα ως συνάρτηση του pH.

Το πρώτο αμινοξύ που παρασκεύασε ο Strecker με τη μέθοδο αυτή ήταν η αλανίνη, από την ακεταλδεΰδη (CH3CHO, δηλ. R: CH3). Αρκετά αργότερα η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε και για τη σύνθεση της γλυκίνης από τη φορμαλδεΰδη (HCHO, δηλ. R: H). Λεπτομέρειες της σύνθεσης της γλυκίνης με την αντίδραση Strecker παρέχονται στην [Αναφ. 4α].

Η μέθοδος Strecker χρησιμοποιείται σε ευρύτατη κλίμακα για τη βιομηχανική σύνθεση γλυκίνης. Στη δυνατότητα σύνθεσης γλυκίνης από απλά μόρια, όπως είναι τα HCHO, HCN, NH3, H2O, πιστεύεται ότι οφείλεται η σχετικώς πρόσφατη ανακάλυψη ιχνοποσοτήτων του αμινοξέος στον διαστρικό χώρο (βλ. παρακάτω).

 

Χημικές ιδιότητες της γλυκίνης [Αναφ. 5]

Η γλυκίνη ως ασθενές οξύ και ασθενής βάση. Η γλυκίνη μπορεί να δράσει ως ασθενές οξύ λόγω της παρουσίας της καρβοξυλικής ομάδας (-CΟΟΗ) στο μόριό της και ως ασθενής βάση λόγω της παρουσίας της αμινομαδας (-ΝΗ2). Η πρωτονιωμένη της μορφή μπορεί να θεωρηθεί ως κατιοντικό διπρωτικό οξύ, το οποίο υπόκειται σε δύο διαδοχικά στάδια διάστασης. Η ουδέτερη μορφή του αμινοξέος βρίσκεται σε ισορροπία με την επικρατέστερη διιοντική (zwiterionic) μορφή του, όπως ισχύει και για τα άλλα αμινοξέα και γενικότερα για όλες τις οργανικές ενώσεις που περιέχουν στο μόριό τους βασικές και όξινες ομάδες σε σχετικώς μικρή απόσταση. Η διιοντική μορφή (γνωστή και "εσωτερικό άλας") της γλυκίνης έχει διαπιστωθεί τόσο στη στερεή, όσο και στην αέρια φάση. Οι ισορροπίες μπορούν να περιγραφούν ως εξής:

'Ετσι η γλυκίνη σχηματίζει άλατα, τόσο με οξέα, όσο και με βάσεις, π.χ.

Η2NCH2COOH  +  HCl    Cl-H3N+CH2COOH                 Η2NCH2COOH  +  NaOH    H2NCH2COO-Na+  +  H2O

Το διάγραμμα κατανομής των σωματιδιακών μορφών της γλυκίνης σε υδατικά διαλύματα ως συνάρτηση του pH παρέχεται από το παραπλεύρως διάγραμμα. Από το διάγραμμα φαίνεται ότι στην περιοχή pH 4,5-7,5, η γλυκίνη βρίσκεται υπό την ουδέτερη/διιοντική μορφή, με κεντρική τιμή το pH 6, το οποίο αποτελεί και το ονομαζόμενο ισοηλεκτρικό σημείο (isoelectric point, pIE) του αμινοξέος. Το ισοηλεκτρικό σημείο αντιστοιχεί στην τιμή pH, όπου το μόριο του αμινοξέος δεν φέρει κάποιο πλεόνασμα θετικού ή αρνητικού ηλεκτρικού φορτίου και στην περίπτωση απλών αμινοξέων (με μία αμινομάδα και μία καρβοξυλομάδα), όπως η γλυκίνη, παρέχεται από τη σχέση pIE = (pKa1 + pKa2)/2.

Αντιδράσεις χαρακτηριστικές της αμινομάδας και της καρβοξυλομάδας. Η γλυκίνη παρέχει όλες τις τυπικές αντιδράσεις μιας αλειφατικής αμίνης και καρβοξυλικού οξέος. Ενδεικτικά: παρέχει αντιδράσεις ακυλίωσης (αντίδρ. 1), αντιδρά με νιτρώδες οξύ οπότε η αμινομάδα αντικαθίσταται με υδροξύλιο με παραγωγή γλυκολικού οξέος και αερίου αζώτου (αντίδρ. 2). Η αντίδραση αυτή είναι γενική για τα αμινοξέα με πρωτοταγή αμινομάδα και χρησιμοποιείται για τον ποσοτικό προσδιορισμό τους με βάση τη μέτρηση του όγκου εκλυόμενου αζώτου (μέθοδος Van Slyke). Με αλκυλαγονίδια η γλυκίνη παρέχει Ν-αλκυλιωμένα παράγωγα (αντίδρ. 3). Με αλδεΰδες παρέχει βάσεις Schiff (αντίδρ. 4).

Ως καρβοξυλικό οξύ η γλυκίνη παρέχει αμίδιο (αντιδρ. 5) και εστέρες (αντιδρ. 6), ωστόσο, λόγω της παρουσίας της ισχυρώς βασικής αμινομάδας, δεν παρέχει ακυλαλογονίδιο και ανυδρίτη.

Όπως όλα τα α-αμινοξέα παρέχει χηλικές ενώσεις με ορισμένα βαρέα μέταλλα, χαρακτηριστικότερα των οποίων είναι εκείνα του χαλκού λόγω του βαθέως κυανού χρώματος (αντιδρ. 7).  

 

Βιοσύνθεση και βιοδιάσπαση της γλυκίνης [Αναφ. 6]

Η γλυκίνη δεν είναι απαραίτητο συστατικό αμινοξύ της ανθρώπινης διατροφής, αφού μπορεί να βιοσυντεθεί στο ανθρώπινο σώμα από το αμινοξύ σερίνη (serine). Η σερίνη προέρχεται από το 3-φωσφογλυκερινικό οξύ (3-phosphoglyceric acid, 3PG), ενδιάμεσο βιοχημικών κύκλων, όπως του κύκλου της γλυκόλυσης (βλ. Χημική ένωση του μήνα: 5'-Αδενοσινο-τριφωσφορικό οξύ (ATP)). Η αμινομάδα της σερίνης προέρχεται από ένα άλλο αμινοξύ, το γλουταμικό οξύ (glutamic acid) το οποίο οξειδώνεται προς α-κετογλουταρικό οξύ με έναν τυπικό μηχανισμό διαμίνωσης (transamination). Στη συνέχεια, η υδροξυμεθυλομάδα (-CH2OH) της σερίνης αντικαθίσταται από ένα άτομο υδρογόνου με τη βοήθεια του ενζύμου υδροξυμεθυλο-τρανσφεράση της σερίνης (serine hydroxymethyltransferase, SHMT). Συνοπτικά, η βιοσύνθεση γλυκίνης μπορεί να αποδοθεί από την ακόλουθη αλληλουχία αντιδράσεων:

Το ζεύγος των ενώσεων THF (C19H23N7O6) και m-THF (C20H23N7O6) είναι παράγωγα του φυλλικού οξέος (βλ. Χημική ένωση του μήνα: Φυλλικό οξύ) και δρα ως οξειδωτικός συμπαράγοντας (co-factor). Είναι χαρακτηριστικό το γεγονός ότι οι μοριακοί τους τύποι διαφέρουν κατά ένα άτομο C:

τετραϋδροφυλλικό οξύ

(tetrahydrofolic acid, THF)

 

Ν5,Ν10-μεθυλενοτετραϋδροφυλλικό οξύ

(Ν5,Ν10-methylenetetrahydrofolic acid, m-THF)

Η παραπάνω οδός βιοσύνθεσης της γλυκίνης δεν καλύπτει πλήρως τις ανάγκες του οργανισμού σε γλυκίνη για τη σύνθεση κολλαγόνου. Συμπληρωματική βιοσύνθεση γλυκίνης μέσω διαφορετικής οδού πραγματοποιείται στο ήπαρ των σπονδυλωτών οργανισμών. Εκεί, η σύνθεση της γλυκίνης καταλύεται από τη συνθάση της γλυκίνης, ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών γνωστό και ως "σύμπλεγμα σχάσης της γλυκίνης" (glycine cleavage complex), μέσω της αντίδρασης (που μπορεί να καταστεί και αντιστρεπτή), η οποία συνολικά μπορεί να αποδοθεί από την ακόλουθη ισορροπία:

CO2  +  NH4+  +  N5,N10-μεθυλενοτετραϋδροφυλλικό οξύ  +  NADH  +  H+    γλυκίνη  +  τετραϋδροφυλλικό οξύ  +  NAD+

'Αλλοι βιοχημικοί μηχανισμοί που οδηγούν στον σχηματισμό γλυκίνης, είναι η αμίνωση του γλυοξυλικού οξέος (glyoxylic acid, OHC-COOH) και αποσύνθεση της θρεονίνης (threonine) προς γλυκίνη και ακεταλδεΰδη.

Κατά τη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών τη γλυκίνη κωδικεύουν τα κωδικόνια (codons) GGU, GGC, GGA και GGG του RNA. Γενικά, η γλυκίνη συναντάται στις πρωτεΐνες σε μικρές αναλογίες σε σχέση με τα άλλα πρωτεϊνογόνα αμινοξέα, με μόνη εξαίρεση τις πρωτεΐνες κολλαγόνο και φιβροΐνη, που είναι πρωτεΐνες στηρικτικού και συνδετικού χαρακτήρα και μόνο.

Η γλυκίνη στον οργανισμό μετέχει στη σύνθεση των πρωτεϊνών και επειδή πρόκειται για μικρό μόριο, η παρουσία της προσδίδει μια ευκαμψία στην αλυσίδα των αμινοξέων των πρωτεϊνών. Κατά κανόνα, η ευκαμψία αυτή είναι ανεπιθύμητη και για τον λόγο αυτό η παρουσία γλυκίνης στις πρωτεΐνες είναι περιορισμένη και κατά κανόνα ως αμινοξύ εντοπίζεται σε μη κρίσιμα από άποψη δραστικότητας τμήματά τους. Επιπλέον, λόγω του μικρού μεγέθους της, η γλυκίνη μπορεί να βρεθεί τόσο σε λιπόφιλες, όσο και υδρόφιλες περιοχές των μορίων των πρωτεϊνών.

Κολλαγόνο και φιβροΐνη [Αναφ. 7]

Το κολλαγόνο και η φιβροΐνη είναι οι μόνες πρωτεΐνες στις οποίες κύριο συστατικό αμινοξύ είναι η γλυκίνη. Κοινό χαρακτηριστικό και των δύο πρωτεϊνών είναι η ινώδης υφή τους, οι επαναλαμβανόμενες ομάδες αμινοξέων που τις κάνει να μοιάζουν περισσότερο με πολυμερείς ουσίες, όπως επίσης και η απουσία ενεργών κέντρων με κάποια συγκεκριμένη λειτουργία. Και οι δύο πρωτεΐνες έχουν ένα στηρικτικό και συνδετικό χαρακτήρα. 

 Αριστερά: Μικροφωτογραφία ινών κολλαγόνου [πηγή]. Μέσον: Δομή έλικας κολλαγόνου όπου φαίνεται ο τρόπος που πλέκονται μεταξύ τους τρεις πεπτιδικές αλυσίδες (δομή που παρέχει την ελαστικότητα στις ίνες) [πηγή].

Κολλαγόνο. Το κολλαγόνο (collagen) αποτελεί το βασικό συστατικό των συνδετικών ιστών (connective tissues). Πρόκειται για μια πρωτεΐνη ζωτικής σημασίας, με ινώδη υφή και ελαστικές ιδιότητες. Βρίσκεται σε αφθονία στο ανθρώπινο σώμα και αποτελεί περίπου το 30% των πρωτεϊνών του, όπως και το 75% του χόριου (dermis), του στρώματος του δέρματος μεταξύ επιδερμίδας και υποδόριου ιστού. Ουσιαστικά συνιστά την πρωτεΐνη-"ύφασμα" όλων των ανώτερων οργανισμών.

Από χημική άποψη το κολλαγόνο, διακρίνεται από τις άλλες πρωτεΐνες εξαιτίας της ασυνήθιστης αναλογίας σε κάποια από τα αμινοξέα που το συνθέτουν. Χαρακτηριστικά, στο κολλαγόνο αφθονεί η γλυκίνη και δευτερευόντως η αλανίνη, ενώ τα αμινοξέα προλίνη και η μάλλον ασυνήθιστη υδροξυπρολίνη αποτελούν περίπου το 10% του κολλαγόνου.

Η "στοιχειώδης ίνα" κολλαγόνου αποτελείται από τρεις πεπτιδικές αλυσίδες πλεγμένες μεταξύ τους με έναν αξιοθαύμαστο τρόπο σχηματίζοντας ένα είδος "ελαστικού σχοινιού" (βλ. σχήμα). Αυτές οι πεπτιδικές αλυσίδες αποτελούνται επαναλαμβανόμενες τριάδες ...- γλυκίνηαλανίνη) - Χ - Ψ -..., όπου Χ και Ψ είναι ως επί το πλείστον τα αμινοξέα προλίνη και υδροξυπρολίνη. Τα δύο τελευταία αμινοξέα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη σταθερότητα της πρωτεΐνης βοηθώντας στην περιστροφή της ελικοειδούς διαμόρφωσης των ινών της.

Με βρασμό του κολλαγόνου, επέρχεται αποδιάταξη της τριπλής αλυσίδας και μερική διάσπαση των πεπτιδικών αλυσίδων, οπότε λαμβάνεται η γνωστή ζελατίνη (gelatin), που χρησιμοποιείται ευρύτατα στη ζαχαροπλαστική.

Η βιταμίνη C είναι τελείως απαραίτητη για τη σύνθεση του κολλαγόνου (collagen). Πολλά από τα συμπτώματα του σκορβούτου, της πολυσυμπτωματικής νόσου που προκαλεί ο ανεπαρκής εφοδιασμός του οργανισμού με βιταμίνη C μέσω της τροφής, οφείλονται στην αδυναμία του οργανισμού να συνθέσει κολλαγόνο. Διαπιστώθηκε (Stone and Meister, 1962) ότι στους ανώτερους οργανισμούς, η συντήρηση του συνδετικού ιστού βασίζεται στην κρίσιμη βιοχημική διαδικασία της υδροξυλίωσης της προλίνης προς υδροξυπρολίνη. Η παρουσία της υδροξυπρολίνης αυξάνει σημαντικά τη σταθερότητα της μοριακής διαμόρφωσης του κολλαγόνου, μέσω σχηματισμού δεσμών υδρογόνου σε ευνοϊκές θέσεις μεταξύ των πεπτιδικών αλυσίδων. Η υδροξυλίωση πραγματοποιείται με τη βοήθεια του ενζύμου προλυλο-4-υδροξυλάση (prolyl-4-hydroxylase) και τη βοήθεια του ασκορβικού οξέος, το οποίο δρα ως οξειδοαναγωγικός συμπαράγοντας (βλ. Χημική ένωση του μήνα: Ασκορβικό οξύ).

Φιβροΐνη. Η φιβροΐνη (fibroin) είναι η πρωτεΐνη του μεταξιού και εκκρίνεται από τους μεταξοσκώληκες (silk worms), προνύμφες του εντόμου Bombyx mori  (ένα είδος πεταλούδας), οι οποίοι με τις ίνες της σχηματίζουν τους βόμβυκες (κουκούλια). Η συστηματική εκτροφή μεταξοσκωλήκων για συλλογή των βομβύκων τους, από τους οποίου λαμβάνεται το φυσικό μετάξι, αποτελεί το κύριο αντικείμενο της σηροτροφίας.  Η φιβροΐνη αποτελεί το κύριο συστατικό του ιστού της αράχνης χαρακτηριστικό του οποίου είναι η μεγάλη ελαστικότητα και αντοχή.

Η τυπική αλληλουχία των αμινοξέων που συνθέτουν τη φιβροΐνη δείχνεται παρακάτω. Πολλές παράλληλες αλληλουχίες συνδεόμενες με δεσμούς υδρογόνου αποτελούν μια τυπική ίνα φιβροΐνης. Είναι  χαρακτηριστικό το ότι οι μηχανικές ιδιότητες των ιστών αράχνης ξεπερνούν κατά πολύ μια αντίστοιχη ίνα χάλυβα ίδιου βάρους.

Εκτός από το κολλαγόνο, ιδιαίτερα πλούσια σε γλυκίνη είναι η πρωτεΐνη φιβροΐνη. Η τυπική αλληλουχία αμινοξέων που συνθέτουν τη φιβροΐνη δείχνεται παραπάνω. Η φιβροΐνη είναι η πρωτεΐνη του μεταξιού και του ιστού της αράχνης, με τυπική περιεκτικότητα σε γλυκίνη 42%.

 

Βιοδιάσπαση της γλυκίνης. Στο ζωικό και στο φυτικό βασίλειο η γλυκίνη βιοδιασπάται μέσω τριών διαφορετικών οδών. Στην πρώτη εμπλέκεται το ένζυμο αποκαρβοξυλάση της γλυκίνης (glycine decarboxylase) και η αντίδραση βιοδιάσπασής της αποδίδεται συνοπτικά από την ακόλουθη αντίδραση, η οποία είναι η αντίστροφη εκείνης της σύνθεσής της στο ήπαρ:

Η δεύτερη οδός βιοδιάσπασης της γλυκίνης πραγματοποιείται σε δύο στάδια: (α) η γλυκίνη μετατρέπεται σε σερίνη πάλι με το ένζυμο υδροξυμεθυλοτρανσφεράση της σερίνης με αντίδραση αντίστροφη εκείνης της σύνθεσης και (β) η σερίνη μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό οξύ με το ένζυμο αφυδατάση της σερίνης (serine dehydratase, SDH). Συνοπτικά, αυτή η οδός βιοδιάσπασης αποδίδεται από τις αντιδράσεις:

Η τρίτη οδός βιοδιάσπασης της γλυκίνης βασίζεται στην οξείδωσή της με τη βοήθεια του ενζύμου οξειδάση D-αμινοξέων (D-amino acid oxidase) προς γλυοξυλικό οξύ. Στη συνέχεια στο ήπαρ, το γλυοξυλικό οξύ με το ένζυμο γαλακτική αφυδρογονάση (lactate dehydrogenase, LDH) οξειδώνεται τελικά προς οξαλικό οξύ:

Παράγωγα γλυκίνης [Αναφ. 8]. Η γλυκίνη στους βιολογικούς οργανισμούς συνδέεται χημικώς με άλλες ενώσεις παρέχοντας μόρια που συμβάλλουν σε διάφορες βιολογικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, παράγωγο της γλυκίνης είναι το γλυκοχολικό οξύ (glycocholic acid), ένα από τα χολικά οξέα στο οποίο η παρουσία της γλυκινικής ομάδας αυξάνει τη διαλυτότητα. Πρόκειται για ουσία που δρα ως "φυσικό απορρυπαντικό", βρίσκεται στη χολή και βοηθά στην πέψη και στην απορρόφηση των λιπών. Το ιππουρικό οξύ (hippuric acid) είναι ένα κανονικό προϊόν αποτοξίνωσης του οργανισμού και εμφανίζεται αυξημένο στα ούρα μετά από εισπνοή ατμών τολουολίου ή τη λήψη αλάτων του βενζοϊκού οξέος, π.χ. από τροφές που περιέχουν τα άλατα αυτά ως συντηρητικά.

Παράγωγα της γλυκίνης είναι το N-μεθυλοπαράγωγο της γλυκίνης γνωστό ως σαρκοζίνη (sarcosine), ενδιάμεσο παραπροϊόν της αποδόμησης της χολίνης, όπως και η βεταΐνη της γλυκίνης (glycin betaine), μια διιοντική ένωση, που συναντάται στα σακχαρότευτλα (sugar beets). Διάσπαση της βεταΐνης αυτής παρέχει τριμεθυλαμίνη, στην οποία οφείλεται η αμινική οσμή των χαλασμένων ψαριών. Να σημειωθεί ότι η γλυκίνη μετέχει στη σύνθεση πολλών άλλων αζωτούχων βιολογικών μορίων, έτσι π.χ. ορισμένα από τα άτομα άνθρακα και αζώτου των πουρινών (η κεντρική C2N υπομονάδα) προέρχονται από τη γλυκίνη (βλ. Χημική ένωση του μήνα: Ουρικό οξύ), επομένως η γλυκίνη είναι απαραίτητο αμινοξύ για τη σύνθεση των βάσεων που συινιστούν το DNA και το RNA.

 

Η γλυκίνη ως ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής [Αναφ. 9]

Περιοχή συναπτικής σχισμής νευρώνα - δενδρίτη [πηγή].

Τα νευρικά σήματα μεταδίδονται μέσω των νευρώνων (νευρικά κύτταρα) ως ώσεις (παλμοί) δυναμικού ΔΕ (στην περιοχή των -70 έως +40 mV), οφειλόμενες στις άνισες κατανομές των αρνητικών και θετικών ιόντων μεταξύ του εξωκυττάριου χώρου και του νευράξονα, που χωρίζονται από την κυτταρική μεμβράνη. Ωστόσο, η επικοινωνία ενός νευρώνα με το κύτταρο-"στόχο" (π.χ. μυός, αδένα) ή έναν άλλο νευρώνα πραγματοποιείται μέσω χημικών "μηνυμάτων", στην περιοχή των συνάψεων. Αυτά τα χημικά "μηνύματα" είναι τα μόρια των  νευροδιαβιβαστών (neurotransmitters). Μέχρι σήμερα έχουν βρεθεί περίπου πενήντα διαφορετικοί νευροδιαβιβαστές. Στο σύνολό τους είναι μικρά οργανικά μόρια-αγγελιοφόροι, τα οποία σε κατάσταση ηρεμίας βρίσκονται αποθηκευμένα σε σφαιρικά κυστίδια (συναπτικά κυστίδια) στην προσυναπτική περιοχή του νευρώνα.

Μόλις η ηλεκτρική ώση φθάσει στην προσυναπτική περιοχή, ανοίγουν ιοντικοί δίαυλοι οι οποίοι επιτρέπουν την διείσδυση ιόντων Ca. Με τη σειρά τους, τα ιόντα ασβεστίου ενεργοποιούν μια σύνθετη αλληλουχία διεργασιών, η οποία οδηγεί στη σύντηξη (fusion) των συναπτικών κυστιδίων με την κυτταρική μεμβράνη και την έκλυση των μορίων των νευροδιαβιβαστών στη συναπτική σχισμή (synaptic cleft).

Κάποια από τα μόρια των νευροδιαβιβαστών διαχέονται, άλλα όμως διασχίζουν τη συναπτική σχισμή και συνδέονται με τους ειδικούς υποδοχείς του κυττάρου-στόχου. Η οργάνωση και η επιφανειακή συγκέντρωση των υποδοχέων καθορίζεται από μια σειρά εξειδικευμένων πρωτεϊνών γνωστών ως μετασυναπτική πυκνότητα (post-synaptic density, PSD). Οι διαδικασία απελευθέρωσης-σύνδεσης των νευροδιαβιβαστών πραγματοποιείται ταχύτατα. Η ονομαζόμενη συναπτική καθυστέρηση (χρόνος επικοινωνίας νευρώνα με άλλο κύτταρο) είναι της τάξης των 0,5-1 ms.

Μετά τη σύνδεση των νευροδιαβιβαστών, με τη σειρά τους οι υποδοχείς ανοίγουν ιοντικούς διαύλους (πρωτεϊνικά μόρια σταθεροποιημένα στις κυτταρικές μεμβράνες τις οποίες διαπερνούν επιτρέποντας τη διέλευση συγκεκριμένων ιόντων), με αποτέλεσμα την εισαγωγή ή εξαγωγή ιόντων προς το ή από το κύτταρο-στόχο. Τα ιόντα αυτά τελικά προκαλούν την επιθυμητή δράση ή μια νέα ηλεκτρική ώση, εάν πρόκειται για άλλο νευρώνα. Στη συνέχεια, τα μόρια των νευροδιαβιβαστών απελευθερώνονται από τους υποδοχείς και κάποια από αυτά επιστρέφουν στο προσυναπτικό κύτταρο, ενώ άλλα διαχέονται και υπόκεινται σε ενζυματική διάσπαση (για τους νευροδιαβιβαστές, βλ. Χημική ένωση του μήνα: Νικοτίνη).

Η2ΝCH2CH2CH2COOH

H2NCH2COOH

Οι δύο βασικοί ανασταλτικοί νευροδιαβιβαστές:

Το γ-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA) και η γλυκίνη.

Τοξοειδής στάση σώματος (opisthotonus), χαρακτη-ριστική ατόμου που προσβλήθηκε από τέτανο, όπως και στις δηλητηριάσεις από στρυχνίνη. Ζωγραφικός πίνακας του Sir Charles Bell, 1809 [πηγή].

Οι νευροδιαβιβαστές διακρίνονται σε διεγερτικούς (excitatory) και ανασταλτικούς (inhibitory). Οι διεγερτικοί νευροδιαβιβαστές με μια αλληλουχία διεργασιών επιτρέπουν την είσοδο ιόντων νατρίου, μέσω των αντίστοιχων ιοντικών διαύλων, αυξάνοντας την τιμή του ηλεκτρικού δυναμικού του μετασυναπτικού νευρώνα.

Οι ανασταλτικοί νευροδιαβιβαστές επιτρέπουν την είσοδο ιόντων χλωρίου ή την έξοδο κατιόντων καλίου, μέσω των αντίστοιχων πάντοτε ιοντικών διαύλων, μειώνοντας την τιμή του ηλεκτρικού δυναμικού με σκοπό την καταστολή μιας προηγούμενης διέγερσης ή την εξισορρόπησή της. Με τον τρόπο αυτό αντισταθμίζεται το πλεόνασμα θετικού φορτίου που οφείλεται στο πλεόνασμα των κατιόντων νατρίου και ανακόπτεται η διάδοση του ηλεκτρικού ερεθίσματος μέσω του νευρώνα. Στον εγκέφαλο ο κύριος διεγερτικός νευροδιαβιβαστής είναι το γλουταμικό οξύ, ενώ υπάρχουν δύο ανασταλτικοί νευροδιαβιβαστές, το γ-αμινοβουτυρικό οξύ (gamma-aminobutyric acid, GABA) και η γλυκίνη.

Οι μεγαλύτερες πυκνότητες υποδοχέων γλυκίνης εντοπίζονται στους νευρώνες του νωτιαίου μυελού, του εγκεφαλικού στελέχους και του αμφιβληστροειδή χιτώνα. Ως ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής μετέχει στις κινητικές διαδικασίες, όπως και στις αισθήσεις όρασης και ακοής.

Πλήθος ουσιών, όπως καταπραϋντικά φάρμακα, ναρκωτικά και αλκαλοειδή, επιδρούν στους υποδοχείς νευροδιαβιβαστών αυξάνοντας ή μειώνοντας τη δράση των νευροδιαβιβαστών. Η στρυχνίνη (strychnine) δρα ανταγωνιστικά προς τη γλυκίνη, επειδή συνδέεται κατά πολύ σταθερότερα (33 φορές) με τους υποδοχείς της γλυκίνης, απ' όσο η ίδια η γλυκίνη. Για τον λόγο αυτό, στις περιπτώσεις δηλητηριάσεων από στρυχνίνη, τα μυικά κύτταρα διατηρούνται σε κατάσταση συνεχούς σύσπασης (συστολής), αφού δεν μπορεί να ανασταλεί η δράση των διεγερτικών νευροδιαβιβαστών, (βλ. Χημική ένωση του μήνα: Στρυχνίνη).

Αριστερά: Αμινοακετονιτρίλιο: το πρώτο μόριο που συνδέεται άμεσα με αμινοξέα, το οποίο ανιχνεύθηκε στο διάστημα [πηγή]. Δεξιά: Το ραδιοτηλεσκόπιο 30 m IRAM (Institute for Radio Astronomy at Millimeter wavelengths) στην κορυφή Pico Veleta της Ισπανικής Sierra Nevada, το οποίο ανίχνευσε την παρουσία αμινοακετονιτρίλιίου σε περιοχή του διαστρικού χώρου το 2008 [πηγή].

H καφεΐνη (caffeine) δρα επίσης ανταγωνιστικά προς τη γλυκίνη, αλλά κατά πολύ πιο ήπιο τρόπο σε σχέση με τη στρυχνίνη (βλ. Χημική ένωση του μήνα: Καφεΐνη).

 

Η γλυκίνη ως μόριο του διαστρικού χώρου [Αναφ. 10]

Το 2008, ερευνητές του Ινστιτούτου Max Planck ανίχνευσαν για πρώτη φορά στον διαστρικό χώρο μόρια αμινοακετονιτριλίου (H2NCH2CN), πρόδρομης ένωσης της γλυκίνης την οποία παρέχει με υδρόλυση. Μικροκυματική εκπομπή των μορίων αυτών ανιχνεύθηκε με τη βοήθεια ενός ραδιοτηλεσκοπίου διαμέτρου 30 μέτρων εγκατεστημένου στην Ισπανία και δύο ραδιοσυμβολομέτρων εγκατεστημένων στη Γαλλία και Αυστραλία, σε ένα γιγάντιο νέφος αερίων σε μια περιοχή κοντά στο κέντρο του Γαλαξία.

Η διαστρική αυτή περιοχή είναι γνωστή ως Large Molecule Heimat και εντοπίζεται στον αστερισμό του Τοξότη (περιοχή Sgr B2(N)). Η περιοχή αυτή είναι διάσημη στους αστρονομικούς κύκλους για τη σχετικώς μεγάλη πυκνότητά της σε μεγάλα οργανικά μόρια. Περισσότερα από 140 διαφορετικά οργανικά μόρια έχουν ανιχνευθεί στην ίδια περιοχή, όπως τα: HCHO, C2H5OH, CH2=CHOH, CH3COOH, HOCH2CHO, HOCH2CH2OH, HCOOC2H5 και CH3CH2CH2CN.

Το 2009, για πρώτη φορά ανιχνεύθηκε γλυκίνη στην ουρά ("κόμη") του κομήτη Wild 2 (προφέρεται "Βιλτ", από το όνομα του Ελβετού αστρονόμου που τον ανακάλυψε) κατά την αποστολή του διαστημοπλοίου Sturdust. Η ανακάλυψη αυτή ενίσχυσε τις θεωρίες περί πιθανής προέλευσης της ζωής από το διάστημα, από το οποίο έφθασαν στη Γη βασικά βιολογικά μόρια όπως τα αμινοξέα.

Το 2004, το διαστημόπλοιο Stardust πλησίασε την ουρά του κομήτη Wild 2 και συνέλεξε δείγματα σωματιδίων από αυτήν. Τα σωματίδια συνελέγησαν σε ένα δίσκο αποτελούμενο από κελιά με αερογέλη (aerogel), ενός υπερελαφρού σπογγώδους υλικού με πυκνότητα ίση προς περίπου το 1/1000 της υάλου, του οποίου το 99,8% του όγκου είναι κενό. Τα σωματίδια προσκρούοντας στον δίσκο παγιδεύονται στο υλικό της αερογέλης. Το 2006, το Stardust πλησίασε τη Γη και εκτόξευσε κάψουλα με τα δείγματα, την οποία παρέλαβαν οι επιστήμονες της NASA για ανάλυση.

Από αριστερά προς τα δεξιά: (1) Η κεφαλή του κομήτη Wild 2 (διαστάσεις: 5,5 km x 4,0 km x 3,3 km, πυκνότητα 0,6/cm3 [πηγή]. (2) Απεικόνιση του διαστημοπλοίου Stardust. Στραμμένος προς τον κομήτη φαίνεται ο δίσκος συλλογής σωματιδίων [πηγή]. (3) Ο δίσκος συλλογής σωματιδίων όπου φαίνονται τα κελιά με την αερογέλη [πηγή]. (4) Οι τροχιές των παγιδευμένων σωματιδίων στην αερογέλη [πηγή]. (5) To 2006, το Stardust πλησίασε τη Γη και εκτόξευσε την κάψουλα με τα συλλεγέντα δείγματα, την οποία παρέλαβαν οι επιστήμονες της NASA για ανάλυση [πηγή].

 

Η γλυκίνη ως πιθανό αρχέγονο μόριο και ένα διάσημο πείραμα [Αναφ. 11]

Το 1951, ο διάσημος Αμερικανός χημικός Harold Clayton Urey (1893-1981, βραβείο Nobel 1934, για την ανακάλυψη του δευτερίου, βλ. Χημική ένωση του μήνα: Βαρύ ύδωρ), καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου, έδωσε μια διάλεξη για το πώς θα μπορούσε να έχει ξεκινήσει η ζωή στη Γη. O Stanley Miller (1930-2007), τότε μεταπτυχιακός φοιτητής του Urey, εντυπωσιάστηκε από το περιεχόμενο της διάλεξης και ζήτησε την άδεια από τον Urey να εκτελέσει μια σειρά πειραμάτων με μίγματα αερίων που θεωρούσαν τότε ότι συνιστούσαν τη γήινη προβιοτική ατμόσφαιρα. Το σημαντικότερο πείραμα ήταν εκείνο κατά το οποίο ένα μίγμα υδρατμών, μεθανίου (200 torr), αμμωνίας (200 torr) και υδρογόνου (100 torr) ανακυκλωνόταν συνεχώς μέσω ενός δοχείου, όπου γίνονταν ηλεκτρικές εκκενώσεις, δηλ. συνθήκες που προσομοίαζαν εκείνες της ατμόσφαιρας της αρχέγονης Γης.

Ο Miller ελάμβανε δείγματα του προκύπτοντος και συνεχώς ανακυκλούμενου "ζωμού" και εξέταζε τη σύνθεσή τους με χρωματογραφία χάρτου (με εμφανιστικό διάλυμα νινυδρίνης). Μετά από δύο ημέρες συνεχούς λειτουργίας της πειραματικής διάταξης ανιχνεύθηκε στον "ζωμό" η παρουσία γλυκίνης. Αρχικά, ο "ζωμός" παρουσίασε ένα ροζ χρώμα και μετά από μία εβδομάδα συνεχούς λειτουργίας της διάταξης, ο ζωμός θόλωσε, απέκτησε ένα βαθυκόκκινο χρώμα και σ' αυτόν ανιχνεύθηκαν και άλλα αμινοξέα (κυρίως αλανίνη και β-αλανίνη). Αμέσως έγινε αντιληπτή η σημασία των πειραματικών αποτελεσμάτων και ακολούθησε δημοσίευσή τους στο περιοδικό Science (1953). Πολλές αλληλουχίες απλών αντιδράσεων θα μπορούσαν να οδηγήσουν στη γλυκίνη, όπως η ακόλουθη:

CH4 + H2O CO + 3H2     CO + H2O CO2 + H2     CO2 CO + [O]     CH4 + 2[O] CH2O + H2O     CO + NH3 HCN + H2O     CH4 + NH3 HCN + 3H2

CH2O + HCN     ΗΟCH2CN     HOCH2CN + NH3    Η2NCH2CN + H2O (αλληλουχία αντίδρασης Strecker)    NH2CH2CN + 2H2  NH3 + Η2NCH2COOH (γλυκίνη)

Από αριστερά προς τα δεξιά: (1) Φανταστική απεικόνιση της ατμόσφαιρας της αρχέγονης Γης, οι συνθήκες της οποίας πιθανολογείται ότι οδήγησαν στον σχηματισμό αμινοξέων και άλλων μορίων βιολογικής σημασίας [πηγή]. (2) O Stanley Miller (1930-2007) μπροστά στην πειραματική διάταξή του [πηγή]. (3) Σχηματική παράσταση της πειραματικής διάταξης του Miller, όπου προσομοιώνεται η αρχέγονη ατμόσφαιρα της Γης. (4) Τακτοποιημένα και τεκμηριωμένα δείγματα κατά υποδειγματικό τρόπο, από τα πειράματα του Miller, τα οποία βρέθηκαν μετά από σχεδόν 50 χρόνια και αναλύθηκαν με σύγχρονες τεχνικές [Αναφ. 11η].

Αριστερά: Χρωματογράφημα χάρτου (δύο διαστάσεων) που ελήφθη από τον Miller σε ένα από τα πρώτα πειράματά του. Κυριαρχεί η παρουσία γλυκίνης και αλανίνης και σε μικρότερο βαθμό το ασπαρτικό οξύ [Αναφ. 11β]. Δεξιά: Χρωματογραφήματα που ελήφθησαν με σύγχρονο σύστημα υγροχρωματογραφίας, από δείγματα "ζωμών" πειραμάτων ανάλογων με εκείνα του Miller, τα οποία διεξήχθησαν κάτω από μια ποικιλία συνθηκών. Η κορυφή 4 αντιστοιχεί στη γλυκίνη [Αναφ. 11στ].

Τα επόμενα χρόνια ο Miller επαναλάμβανε το πείραμα με διάφορες συνθέσεις του μίγματος αερίων (στα οποία προσέθεσε και υδρόθειο) και κάτω από διάφορες συνθήκες, όπως και με βελτιωμένες μεθόδους ανίχνευσης των διάφορων προϊόντων. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι το 2008, έναν χρόνο μετά τον θάνατο του Miller, τυχαία βρέθηκαν δείγματα των πειραμάτων τα οποία είχαν φυλαχθεί για 50 και πλέον χρόνια και αναλύθηκαν με τις κατά πολύ πιο ευαίσθητες σύγχρονες τεχνικές (υγροχρωματογραφία σε συνδυασμό με φασματοσκοπία μαζών TOF). Στα δείγματα αυτά βρέθηκαν περισσότερες από 30 ενώσεις (α-, β-, γ-αμινοξέα και αμίνες με ανθρακική αλυσίδα που έφθανε μέχρι και τα 6 άτομα άνθρακα). Οι περισσότερες από τις ενώσεις αυτές είχαν διαφύγει την ανίχνευση με τις μεθόδους που χρησιμοποιούσε ο Miller. Μεταξύ των α-αμινοξέων, ανιχνεύθηκαν 10 από τα 20 πρωτεϊνογόνα αμινοξέα.

Σήμερα, το διάσημο αυτό πείραμα, διεθνώς γνωστό ως "πείραμα Miller-Urey" περιγράφεται στις εισαγωγικές σελίδες σχεδόν κάθε βιβλίου Βιοχημείας και θεωρείται ως ένα σημαντικό βήμα στην αναζήτηση μιας τεκμηριωμένης υπόθεσης ως προς την προέλευση της ζωής στον πλανήτη Γη πριν από 3,5-4 δισεκατομμύρια χρόνια. Θα πρέπει να τονισθεί ότι αμφισβητείται το ότι η ατμόσφαιρα της αρχέγονης γης ήταν τόσο αναγωγική, όσο εκείνη του πειράματος Miller-Urey, αλλά αποτελούνταν μάλλον από ένα μίγμα των λιγότερο δραστικών διοξειδίου του άνθρακα και αζώτου. Επιπλέον, η απλή παρουσία αμινοξέων στον "ζωμό" απέχει πολύ από τον "αυτόματο" σχηματισμό πρωτεϊνών και πολύ περισσότερο της ίδιας της ζωής. Ωστόσο, το πείραμα Miller-Urey θεωρείται "πείραμα αναφοράς" και ο ίδιος ο Stanley Miller θεωρείται ως "πατέρας της Προβιοτικής Χημείας", δηλ. του κλάδου της οργανικής χημείας σε συνθήκες γεωκοσμοχημικού περιβάλλοντος.

 

Παραγωγή και χρήσεις γλυκίνης [Αναφ. 12]

 

Glyphosate. Το ζιζανιοκτόνο για το οποίο χρησιμοποιούνται οι μεγαλύτερες ποσότητες γλυκίνης.

'Οπως προαναφέρθηκε η γλυκίνη σε βιομηχανική κλίμακα παρασκευάζεται με δύο μεθόδους ανάλογα με τις διατιθέμενες πρώτες ύλες: (α) με αμμωνίωση του χλωροξικού οξέος και (β) με βάση την αντίδραση Stecker (αντίδραση φορμαλδεΰδης, υδροκυανίου και αμμωνίας), όπου ουσιαστικά η κύρια πρώτη ύλη είναι το φυσικό αέριο.

Μεγάλες ποσότητες γλυκίνης, οι οποίες ενδεχομένως σήμερα να ξεπερνούν τους 300 χιλιάδες τόνους/έτος, παρασκευάζονται βιομηχανικώς στην Κίνα (κύρια παραγωγός χώρα), τις ΗΠΑ, τη Γερμανία και την Ιαπωνία. Μια έκθεση ανέφερε ότι για το 2010 αναμενόταν η παραγωγή της μόνο στην Κίνα να φτάσει τους 370 χιλιάδες τόνους. Στις ποσότητες αυτές περιλαμβάνεται και η γλυκίνη η οποία χρησιμοποιείται (συνήθως επιτόπου) για τη σύνθεση του φυτοφαρμάκου Glyphosate (N-φωσφωνομεθυλο-γλυκίνη).

Το Glyphosate (N-(phosphonomethyl) glycine) ανακαλύφθηκε το 1970 από τον οργανικό χημικό John E. Franz (1929-) της πολυεθνικής εταιρίας αγροχημικών Monsanto. Η Monsanto άρχισε τη διάθεση του ζιζανιοκτόνου με το εμπορικό όνομα Roundup. Το 2007, το glyphosate υπήρξε μεγάλη εμπορική επιτυχία και είναι το πρώτο ζιζανιοκτόνο με την υψηλότερη κατανάλωση στον γεωργικό τομέα των ΗΠΑ και το δεύτερο για τους οικιακούς κήπους. Χρησιμοποιείται ως συστημικό ζιζανιοκτόνο για πλατύφυλλα φυτά και χόρτα, για αγρούς, κήπους και δημόσιους χώρους (π.χ. πάρκα, πεζοδρόμια). Η δράση του οφείλεται στην ανασταλτική δράση που ασκεί σε ένα ένζυμο των φυτών που είναι απαραίτητο για τη σύνθεση αμινοξέων, με αποτέλεσμα το φυτό να μην είναι σε θέση να να συνθέσει πρωτεΐνες και να πεθαίνει μέσα σε λίγες ημέρες.

Το 2011 η παραγωγή του Glyphosate είχε φτάσει τους 650 χιλιάδες τόνους και παρουσίαζε αυξητικές τάσεις. Ωστόσο, πολλές εθνικές και διεθνείς περιβαλλοντικές οργανώσεις έχουν έντονες αντιρρήσεις ως προς την υπερβολική χρήση του προβάλλοντας τους ενδεχόμενους κινδύνους για τον άνθρωπο, τα ζώα και το περιβάλλον γενικότερα. Η διάθεση από τη Monsanto μεταλλαγμένων σπόρων φυτών ανθεκτικών στο Glyphosate (Glyphosate-resistant, GR), δηλ. για καλλιέργειες που μπορούν ψεκασθούν με το ζιζανιοκτόνο, χωρίς οι ίδιες να πάθουν κάποια βλάβη παρά μόνο τα παράσιτα, προκάλεσε πλήθος διαμαρτυριών.

Το Glyphosate παρασκευάζεται βιομηχανικώς με διάφορες μεθόδους, από τις οποίες η περισσότερο χρησιμοποιούμενη είναι εκείνη κατά την οποία η γλυκίνη χρησιμοποιείται ως πρόδρομη ένωση. Η σύνθεση αυτή βασίζεται στην ακόλουθη αλληλουχία αντιδράσεων:

Μεγάλες ποσότητες γλυκίνης χρησιμοποιούνται στη φαρμακευτική βιομηχανία, στη βιομηχανία τροφίμων, όπως και ως πρόσθετο στις ζωοτροφές και σε διάφορα διατροφικά συμπληρώματα μικρών ζώων. Γλυκίνη χρησιμοποιείται ως πρόσθετο τροφίμων ως γλυκαντική ύλη και ως ενισχυτικό της γεύσης, δρα ως ρυθμιστής pH και σταθεροποιητής. Στη φαρμακευτική βιομηχανία χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη ενδιάμεση χημική ένωση, ενώ σε πολλά φάρμακα περιλαμβάνεται γλυκίνη για να διευκολύνει την εντερική απορρόφηση. Επιπλέον, γλυκίνη χρησιμοποιείται σε καλλυντικά ως ρυθμιστικό του pH και αφιδρωτικά προϊόντα.

Η γλυκίνη ως διατροφικό συμπλήρωμα και φαρμακευτική ουσία. Μια τυπική διατροφή του ανθρώπου περιέχει περίπου 2 γραμμάρια γλυκίνης ημερησίως. Οι πρωτογενείς πηγές της είναι τροφές πλούσιες σε πρωτεΐνες, όπως κρέας, ψάρι, γαλακτοκομικά και όσπρια. Βοηθά στην πρόληψη της βλάβης των μυών ενισχύοντας τα επίπεδα της κρεατίνης, μιας ουσίας που βοηθά στην οικοδόμηση της μυϊκής μάζας. Οι υψηλές συγκεντρώσεις γλυκίνης έχουν βρεθεί όχι μόνο στους μυς, αλλά στο δέρμα και σε άλλους συνδετικούς ιστούς. Η γλυκίνη είναι τελείως απαραίτητη για την επιδιόρθωση των κατεστραμμένων ιστών, την επούλωση των πληγών και τη σύσφιξη του δέρματος.

Καθαρή γλυκίνη διατίθεται στο εμπόριο ως διατροφικό συμπλήρωμα το οποίο βοηθά στην πρόληψη της αρθροπάθειας και ασθενειών που προκαλούν πόνο στην πλάτη. Πιθανώς η δράση της οφείλεται στο ότι η γλυκίνη δρα ως ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής στον εγκέφαλο. Η ιδιότητά της αυτή προκαλεί ένα αίσθημα ηρεμίας, ενισχύει τη μνήμη, βελτιώνει την ποιότητα του ύπνου και έχει κατευναστική δράση με θετικά αποτελέσματα σε περιπτώσεις σχιζοφρένειας. Ακόμη, η γλυκίνη χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις εγκεφαλικών επεισοδίων, στην καλοήθη υπερτροφία του προστάτη και σε ορισμένες σπάνιες κληρονομικές μεταβολικές διαταραχές. Επιπλέον, η γλυκίνη έχει χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπιση των βλαβών τις οποίες μπορούν να προκαλέσουν στα νεφρά ορισμένα ανοσοκατασταλτικά φάρμακα που χρησιμοποιούνται μετά από μεταμοσχεύσεις οργάνων, καθώς και για την προστασία του ήπατος από την επιβλαβή επίδραση του αλκοόλ.

Η γλυκίνη χρησιμοποιείται ως συστατικό σε αντιγηραντικές κρέμες και φαρμακευτικά σκευάσματα. Πρόσφατα, ερευνητικές μελέτες έδειξαν ότι μεταλλάξεις στα γονίδια CGAT και SHMT2, τα οποία ρυθμίζουν την παραγωγή γλυκίνης, ευθύνονται για τα ελαττώματα που παρουσιάζονται στην κυτταρική αναπνοή (μιτοχονδρίων) των ηλικιωμένων ατόμων. Οι ερευνητές έδειξαν ότι με αλλαγή της ρύθμισης αυτών των γονιδίων μπορούν να επάγουν προβλήματα ή να επαναφέρουν τη μιτοχονδριακή λειτουργία των ινοβλαστών. Η μελέτη έδειξε ότι η προσθήκη γλυκίνης σε καλλιέργειες ινοβλαστών ηλικίας 97 ετών επανέφερε τη μιτοχονδριακή αναπνευστική τους λειτουργία.

Αριστερά: Τουρμαλίνης [πηγή]. Δεξιά: Κρύσταλλος θειικής τριγλυκίνης (TGS) [πηγή].

Ποια σχέση συνδέει τη γλυκίνη με τα φασματόμετρα υπερύθρου; [Αναφ. 13]

Μια κατηγορία ανιχνευτών στα φασματόμετρα υπερύθρου βασίζονται στο πυροηλεκτρικό φαινόμενο (pyroelectricity) κατά το οποίο ορισμένα υλικά αναπτύσσουν μια διαφορά δυναμικού, γνωστή ως πυροηλεκτρική τάση κατά τη θέρμανση ή την ψύξη τους. Τυπικό φυσικό υλικό που εμφανίζει έντονα το φαινόμενο αυτό είναι ο τουρμαλίνης, ένα μικτό πυριτικό-βορικό άλας αλκαλίων, γαιαλκαλίων και διάφορων τρισθενών μετάλλων, ένας ημιπολύτιμος λίθος. Από την αρχαιότητα ήταν γνωστό ότι κατά τη θέρμανση ενός κρυστάλλου τουρμαλίνη αποκτούσε την προσωρινή ικανότητα να έλκει πριονίδια και μικρά κομμάτια άχυρου. Στο φαινόμενο αυτό αναφέρεται σε έργο του ο Θεόφραστος ( 371 π.Χ. - περ. 287/5 π.Χ).

Κρυσταλλική δομή της θειικής τρυγλυκίνης, δεν δείχνονται τα άτομα υδρογόνου [πηγή].

Το φαινόμενο του πυροηλεκτρισμού οφείλεται στην ελαφριά μετατόπιση των ιόντων στην κρυσταλλική δομή του, η οποία επιφέρει μια μεταβολή στην πόλωσή τους. Εάν η θερμοκρασία παραμείνει σταθερή στη νέα τιμή της, η πυροηλεκτρική τάση σταδιακά μηδενίζεται, λόγω ρεύματος διαρροής εντός του υλικού ή μέσω του οργάνου μέτρησης της τάσης. Οι πυροηλεκτρικοί κρύσταλλοι χάνουν την ιδιότητά τους αυτή αν θερμανθούν πάνω από μια θερμοκρασία, που είναι γνωστή ως θερμοκρασία Curie.

Στα φασματόμετρα υπερύθρου η μέτρησης της έντασης της διερχόμενης ακτινοβολίας από το δείγμα  βασίζεται στο θερμικό αποτέλεσμα που ασκεί στον ανιχνευτή, ο οποίος πρέπει να είναι σε θέση να ανιχνεύσει ταχύτατες μεταβολές θερμοκρασίας ακόμη και της τάξης μερικών εκατομμυριοστών του βαθμού ºC.

Πολλά συνθετικά υλικά παρουσιάζουν έντονα το πυροηλεκτρικό φαινόμενο, όπως π.χ. το κεραμικό υλικό τανταλικό λίθιο (LiTaO3), το οποίο χρησιμοποιείται ευρύτατα σε ανιχνευτές κίνησης.

Κρύσταλλοι ενός άλατος της γλυκίνης, της θειικής τριγλυκίνης (triglycine sulfate, TGS), με χημικό τύπο (Η2NCH2COOH)3.H2SO4 παρουσιάζουν ιδιαίτερα έντονα το πυροηλεκτρικό φαινόμενο και έχουν θερμοκρασία Curie 43ºC. Mε μερική ή ολική αντικατάσταση των ιοντιζόμενων ατόμων υδρογόνου με άτομα δευτερίου και με την προσθήκη μικρών ποσοτήτων L-αλανίνης (Deuterated, L-Alanine doped Triglycine Sulfate, DLaTGS), η ευαισθησία των κρυστάλλων αυξάνεται, ενώ συγχρόνως αυξάνεται και η θερμοκρασία Curie στους 61ºC.

Οι ανιχνευτές DLaTGS χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην επιστημονική οργανολογία, στα σύγχρονα φασματόμετρα υπερύθρου, αλλά και σε πλήθος εφαρμογών κοινής χρήσης, όπως στους ανιχνευτές κίνησης συστημάτων συναγερμού.

Στο εμπόριο διατίθενται πυροηλεκτρικοί ανιχνευτές υψηλής ευαισθησίας με εξαιρετικά χαρακτηριστικά ταχύτητας απόκρισης (ακόμη και σε συχνότητες λίγων kHz), τελείως απαραίτητη ιδιότητα για τα φασματόμετρα υπερύθρου - μετασχηματισμού Fourier (FT-IR). Για τη μείωση του θορύβου, στα ολοκληρωμένα κυκλώματα των ανιχνευτών αυτών, πέραν από τους πυροηλεκτρικούς κρυστάλλους,  περιλαμβάνεται και το κύκλωμα του ενισχυτή (τρανζίστορ FET), όπως και κυκλώματα ψηφιοποίησης του σήματος.

Απο αριστερά προς τα δεξιά: (1) Ανοικτός πυροηλεκτρικός ανιχνευτής με δύο πυροηλεκτρικούς κρυστάλλους [πηγή]. (2) Το κύκλωμα ενός τυπικού πυροηλεκτρικού ανιχνευτή κίνησης. Δείχνoνται οι δύο πυροηλεκτρικοί κρύσταλλοι και το βασικό κύκλωμα (αντίσταση pull-down και ένα τρανζίστορ FET). Μεταβολές θερμοκρασίας και ηλιακό φως δημιουργούν και στους δύο κρυστάλλους το ίδιο αποτέλεσμα και οι δημιουργούμενες τάσεις αλληλοεξουδετερώνονται. Σήμα στην έξοδο υπάρχει μόνο εάν ένας από τους δύο κρυστάλλους δεχθεί μια μεταβολή στη θερμοκρασία σε σχέση με τον άλλο, όπως συμβαίνει στην περίπτωση κίνησης ενός ανθρώπου (τα δύο "παράθυρα" εστιάζουν υπό διαφορετική γωνία) [πηγή]. (3) Η εξωτερική εμφάνιση κοινών (μικρού κόστους) ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ανιχνευτών υπέρυθρης ακτινοβολίας [πηγή]. (4) Οι μονάδες ανιχνευτών φασματομέτρων υπερύθρου [πηγή]. (5) Ένα τυπικό φασματόμετρο υπερύθρου μετασχηματισμού Fourier (FT-IR) [πηγή].

 

Βιβλιογραφία - Πηγές από το Διαδίκτυο

  1. (α) Merck Index: "Glycine", 12th ed, σελ. 765. (β) Wikipedia: "Glycine". (δ) PubChem, Open Chemistry Data Base: "Glycine". (δ) aminoacidstudies.org: "Glycine". (ε) Evonik Industries: "Glycine", GPS Safety Summary (αρχείο PDF, 84 KB). (στ) New World Encyclopedia: "Glycine".

  2. (α) Wikipedia: "Henri Braconnot". (β) Labrude P, Becq C: "Pharmacist and chemist Henri Braconnot", Rev Hist Pharm (Paris) 51(337):61-78, 2003 (PubMed). (γ) Bradford H, Schmidt VCLA: "The History of the Discovery of the Amino Acids", Chem. Rev. 9(2):169-318, 1931 (Abstract). (δ) Aminoacids Guide: "Glycine".

  3. (α) Wikipedia: "Amino acid". (β) Arizona Univ. (Biology Dept.): "Dr. Margaret Oakley Dayhoff: The origin of the single-letter code for the amino acids". (γ) hyperphysics.phy-astr.gsu.edu: "Aminoacid Structures". (δ) Tschiersch B, Mothes K: "Amino Acids: Structure and Distribution", στο "Comparative Biochemistry: A Comprehensive Treatise, vol. V" (Florkin M, Mason HS, eds.), Academic Press, 1963, p.6 (Google e-books). (ε) [Fleck M, Petrosyan: "Salts of Amino Acids: Crystallization, Structure and Properties", Springer, 2014, p.27 (Google e-books)

  4. (α) Ling AR, Dinshaw RN: "The Synthesis of Glycine from Formaldehyde", Biochem J. 16(5):702-703, 1922 (αρχείο PDF, 233 KB). (β) Organic Chemistry Portal: "Strecker Synthesis". (γ) Wikipedia: "Adolph Strecker".

  5. (α) Wikipedia: "Zwitterion". (β) Clark J: "The Acid-Base Behaviour of Amino Acids", www.chemguide.co.uk, 2004.

  6. (α) Pizer LI: "Glycine Synthesis and Metabolism in Escherichia coli", J. of Bacteriologie, Apr. 89(4):1145-1150, 1965 (αρχείο PDF, 1,12 MB). (β) Paustian T: "Synthesis of Amino Acids", University of Wisconsin-Madison, 2000. (γ) Gunsalus R, Schröder I: "Amino acid Biosynthsis: Formation of Glycine", The Escherichia coli Student Portal, UCLA. (δ) Protein Lounge: "Biosynthesis of Glycine and Serine". (ε) Sinclair DA, Dawes IW: "Genetics of the Synthesis of Serine from Glycine and the Utilization of Glycine as Sole Nitrogen Source by Saccharomyces cereuisiae", Genetics 140: 1213-1222, 1995 (αρχείο PDF, 5,46 MB). (στ) Miles Β: "Amino Acid Degradation", Texax A&M University, April 14, 2003 (αρχείο PDF, 357 KB).

  7. (α) Wikipedia: "Collagen". (β) Wikipedia: "Collagen helix". (γ) VitaminCFoundation.org: "Roger J. Williams and Linus Pauling on Vitamin C and Collagen". (δ) De Tullio MC: "The Mystery of Vitamin C", Nature Education 3(9):48, 2010. (ε) Wikipedia: "Fibroin". (στ) www.slideshare.net: "Σηροτροφία η εκτροφή του μεταξοσκώληκα". (στ) Wikipedia: "Spider silk". (ζ) Gosline JM, Guerette PA, Ortlepp CS, Savage KN: "The mechanical design of spiders silks: From fibroin sequence to mechanical function", J. of Exper. Biology 202:3295-3303, 1999 (αρχείο PDF, 316 KB).

  8. (α) Wikipedia: "Glycocholic acid". (β) The Metabolomics Innovation Centre (TMIC): "Showing metabocard for Glycocholic acid (HMDB00138)". (γ) Wikipedia "Hippuric acid". (δ) Berlin NI, Hewitt C, Lotz C: "Hippuric acid synthesis in man after the administration of [α-14C]glycine", Biochem J. 58(3):498-503, 1954 (αρχείο PDF, 893 KB). (ε) Wikipedia "Sarcosine". (στ) Wikipedia: "Trimethylglycine". (ζ): University of Maryland Medical Center: "Betaine". (η) King MD: "The Medical Biochemistry Page: Nucleotide Metabolism", Indiana University, School of Medicine.

  9. (α) Wikipedia: "Chemical synapse". (β) Wikipedia: "Glycine Receptor". (γ) Best B: "Chapter 10 - Brain Neurotransmitters". (δ) Paul SM: "GABA and Glycine", American College of Neuropsychopharmacology, (ε) www.calpoison.org: "Strychnine Poisoning", The Official Newsletter of the California Poison Control System, 10(3), Fall 2012. (ε) López-Corcuera B, Geerlings A, Aragón C: "Glycine neurotransmitter transporters: an update", Mol Membr Biol.18(1):13-20, 2001 (PubMed). (στ) Harsing LG Jr, Matyus P: "Mechanisms of glycine release, which build up synaptic and extrasynaptic glycine levels: The role of synaptic and non-synaptic glycine transporters, Review", Brain Res Bull 93:110-119, 2013. (PubMed). (ζ) Vandenberg RJ, Ryan RM, Carland JE, Imlach WL, Christie MJ: "Glycine transport inhibitors for the treatment of pain", Trends Pharmacol Sciences 35:423-430, 2014 (PubMed).

10. (α) Max-Planck-Gesellschaft: "New organic molecule in space: Scientists detect amino acetonitrile the centre of our Milky Way", March 26, 2008. (β) Belloche A, Menten KM, Comito C, Muller HSP, Schilke P, Ott J, Thorwirth S, Hieret C: "Detection of amino acetonitrile in Sgr B2(N)", Astronomy & Astrophysics, September 2, 2014 (αρχείο PDF, 2,63 MB). (γ) Science & Technology: "Seeing the Universe in a Grain of Dust", Lawrence Livermore National Laboratory, June 4, 2004. (δ) Wikipedia: "Stardust (spacecraft)". (ε) Stardust-Next: "NASA Researchers Make First Discovery of Life's Building Block in Comet", NASA, August 17, 2009. (δ) Elsila JE, Glavib DP, Dworkin JP: "Cometary glycine detected in samples returned by Stardust", Meteoritics & Planetary Science 44(9):1323-1330, 2009 (αρχείο PDF, 1,80 MB).

11. (α) Urey HC: "On the Early Chemical History of the Earth and the Origin of Life", Geophysics 38:351-363, 1952 (αρχείο PDF, 1,41 MB). (β) Miller SL: "A Production of Amino Acids under Possible Primitive Earth Conditions", Science, New Series, 117(3046):528-529, 1953 (αρχείο PDF, 899 KB). (γ) (γ) Miller SL, Urey HC: "Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth", Science, New Series 130(3370):245-351, 1959 (αρχείο PDF, 1,46 MB). (δ) Wikipedia: "Miller - Urey Experiment". (ε) Bada JL, Lazcano A: "Stanley L. Miller, 1930-2007", Biographical Memoirs, National Academy of Science (αρχείο PDF, 3,3 MB). (στ) Johnson AP, Cleaves HJ, Dworkin JP, Glavin DP, Lazcano A, Bada JL: "The Miller volcanic spark discharge experiment", Science 322:404, 2008 (αρχείο PDF, 557 KB). (ζ) Perkins S: "Long-Neglected Experiment Gives New Clues to Origin of Life", AAAS, Science Magazine, 21 March 2011. (η) Mukhopadhyay R: "The forgotten experiment: A variation on the famous Miller-Urey experiment emerges more than 50 years later to reveal possible details of the origins of life", Anal. Chem. 81(1):6-7, 2009 (αρχείο PDF, 372 KB).

12. (α) Wikipedia: "Glyphosate". (β) Friends of Earth Europe: "Introducing Glyphosate, the world’s biggest selling herbicide Friends of the Earth Europe", June 2013 (αρχείο PDF, 505 KB). (γ) Friends of the Earth Europe: "The environmental impacts of glyphosate", June, 2013 (αρχείο PDF, 688 KB). (δ) Bombourg Ν: "Reportlinker Adds Glycine Survey in China", www.prnewswire.com. (ε) Ζhou J, Li J, An R, Yuan H, Yu F: "Study on a new synthesis approach of glyphosate", J Agric Food Chem. 60(25):6279-6285, 2012 (PubMed). (στ) Duke SO, Powles SB: "Glyphosate-Resistant Crops and Weeds: Now and in the Future", AgBioForum, 12(3-4), article 10. (ζ) Cerdeira AL, Gazziero DL, Duke SO, Matallo MB, Spadotto CA: "Review of potential environmental impacts of transgenic glyphosate-resistant soybean in Brazil", J Environ Sci Health B. 42(5):539-549, 2007 (PubMed). (η) Hashizume O, Ohnishi S, Mito T, Shimizu A, Iashikawa K, Nakada K, Soda M, Mano H, Togayachi S, Miyoshi H, Okita K, Hayashi J-I: "Epigenetic regulation of the nuclear-coded GCAT and SHMT2 genes confers human age-associated mitochondrial respiration defects", Scientific Reports 5, Article number: 10434, 2015. (θ) Science News: "Scientists reverse aging in human cell lines and give theory of aging a new lease of life", University of Tsukuba, 2015. (ι) Dumont S, Cattuzzato L, Trouvé G, Chevrot N, Stoltz C: "Two new lipoaminoacids with complementary modes of action: new prospects to fight out against skin aging", Int J Cosmet Sci.32(1):9-27, 2010 (PubMed). (ια) www.webMD.com: "Glycine".

13. (α) Wikipedia: "Pyroelectricity". (β) Wikipedia: "Triglycine sulfate". (γ) Preezant Yu, Preezant Y: "Pyroelecticity: Triglycine sulfate crystal growth and characterization", Spring, 2003 (αρχείο PDF, 1,04 MB). (δ) en.ofweek.com: "High-performance pyroelectric detectors with DLaTGS". (ε) Thermo Fischer Scientific: "Detectors for Fourier Transform Spectroscopy", Application Note: 50808 (αρχείο PDF, 1,52 MB).

 

 

 

 

 

Αποποίηση ευθυνών: Έχει καταβληθεί κάθε προσπάθεια για να εξασφαλισθεί η ορθότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνονται σε αυτή τη σελίδα, ωστόσο ο έχων την επιμέλεια της σελίδας αυτής και το Τμήμα Χημείας δεν αναλαμβάνουν τη νομική ευθύνη για τυχόν σφάλματα, παραλείψεις ή ανακριβείς πληροφορίες. Επιπλέον, το Τμήμα Χημείας δεν εγγυάται την ορθότητα των αναφερόμενων σε εξωτερικές ιστοσελίδες, ούτε η αναφορά μέσω συνδέσμων (links) στις ιστοσελίδες αυτές, υποδηλώνει ότι το Τμήμα Χημείας επικυρώνει ή καθ' οιονδήποτε τρόπο αποδέχεται το περιεχόμενό τους.