Ключевые слова к теме

Аминокислота, амфотерность, буфеный раствор, витамин В6, дезаминирование, декарбоксилирование, диастереомер, изоэлектрическая точка, концевые аминокислоты, окислительное дезаминирование, основание Шиффа( азометин), пептид( полипептид), пептидная группа, переаминирование ( трансаминирование), поликонденсация, стереоизомер, стереоряд, энантиомер.

7.1. Номенклатура, особенности пространственного и структурного строения природных аминокислот

Аминокислоты- большой класс органических соединений. характерным признаком которых является наличие в составе молекулы двух функциональных групп- карбоксильной и аминогруппы. Особую группу составляют природные аминокислоты. Их условно можно разделить на 2 группы:

- аминокислоты , которые участвуют в образовании пептидов и белков. Для них характерно только а- строение и все принадлежат к L – стереоряду.

- аминокислоты, которые обладают биологической активностью, но не являются мономерами природных полимеров белков и пептидов.

Природные аL - аминокислоты – мономеры полипептидов и белков.

Обычно выделяют около 20 природных аминокислот , из которых образуется все множество природных белков растительного и животного происхождения.

Единый генетический код природы определяет единство аминокислотного состава белков.

Номенклатура природных аминокислот: применяются тривиальные названия.

Особенности строения и стереохимия.

Природные аминокислоты относятся к L – стереоряду и имеют а- строение ( это означает, что обе функциональные группы- амино- и карбоксильная- связаны с общим атомом углерода, который всегда оптически активный ( за исключением глицина – аминоуксусной кислоты). Исследованию пространственного строения природных аминокислот посвящены фундаментальные работы Э.Фишера, П. Каррера.

 

R –C*H – COOH COOH NH2 - СН2- СООН

| | глицин

NH2 NH2 - *C – H

|

R L – стереоряд

Большинство природных аминокислот имеют только один асимметричный атом углерода, но две аминокислоты – треонин и изолейцин – содержат два хиральных центра.

Обе аминокислоты могут быть представлены двумя парами диастереомеров.( конечно, каждое соединение существует в виде 4 стереоизомеров, но конфигурация атома , связанного с амино- и карбоксильной группой может быть только L- ряда. Поэтому количество изомеров сводится к двум)

На рисунке представлены истинные абсолютные конфигурации этих аминокислот.

 

СН3*С Н - *С Н – СООН С 2Н5*С Н - *С Н- СООН

| | | |

ОН NH2 СН3 NH2

L- треонин L - изолейцин

 

 


СООН СООН

| |

NH2 – C - Н NH2- С – Н

| |

Н – С - ОН СН3 – С - Н

| |

СН3 С 2Н5

 

7. 2 Классификация природных аминокислот

Природные аминокислоты классифицируют по нескольким признакам:

1) биологическому : в отношении обмена веществ в организме человека различают два вида аминокислот

заменимые( синтезируются в клетках человека) :

аланин, аргинин, аспарагиновая кислота, глицин, глутаминова кислота,

гистидин, пролин, серин, тирозин, цистеин,

незаменимые( не синтезируются в клетках человека, должны поступать с продуктами

питания) :

валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин

Для детей дополнительно незаменимыми являются аргинин и гистидин.

2) химическому , который связан со строением и составом радикала

3) физико- химическому , в основу которого положены кислотно- основные свойства:

различают нейтральные , кислые , основные аминокислоты.

 

7. 3Физические свойства природных аминокислот

Аминокислоты – твердые, кристаллические вещества, многие хорошо растворимы в воде, некоторые сладкие на вкус.

 

7.4 Поведение аминокислот в водных растворах: образование цвиттер-ионов, изменение заряда и электрофоретической подвижности в зависимости от рН-среды. Изоэлектрическая точка

Кислотно- основные свойства аминокислот

 

Аминокислоты – амфотерные вещества, в твердом состоянии они всегда существуют в виде биполярного, двухзарядного иона- « цвиттер- иона». ( zwei - нем –два)

 

R – CH – COOH <—> R – CH – COO

| |

NH2 + NH3

биполярный ион

Нейтральные аминокислоты

Если в составе радикала аминокислоты нет групп, склонных к ионизации, то такая аминокислота и при растворении в воде представляет собой биполярный ион. К этаким аминокислотам – их называют нейтральными аминокислотами - относятся аланин, валин, гистидин, глицин, изолейцин, лейцин, метионин, серин, тирозин, треонин, триптофан , фенилаланин, цистеин . Нейтральные аминокислоты незначительно изменяют рН водного раствора в слабокислую сторону , не создают электропроводность водного раствора.

Биполярный ион в кислой среде приобретает положительный заряд, а в щелочной – отрицательный.

 

R – CH – COO +ОН R – CH – COO + Н+ R – CH – COOН

| <——> | <——> |

NH22 О + NH3 + NH3

анион в биполярный ион катион в

щелочной среде кислой среде

То значение рН, при котором аминокислота находится в виде биполярного иона, носит название изоэлектрической точки (pI ).

Значение pI нейтральных аминокислот лежит в слабокислой среде. Например, у глицина pI = 5, 9, аланина – 6,02 , фенилаланина- 5,88. Слабокислая среда полностью подавляет диссоциацию положительно заряженной группы ( + NH3 ) и тем самым максимально повышают концентрацию цвиттер-иона.

В кислой среде нейтральная аминокислота становится катионом и мигрирует к катоду, а в щелочном растворе - анионом и перемещается к аноду при пропускании постоянного тока через раствор , содержащий смесь аминокислот. Ионы аминокислот передвигаются к электроду с различной скоростью, зависящей от природы аминокислоты и рН среды.

Метод анализа аминокислот и белков путем их разделения в электрическом поле называется электрофорезом.

 

 

Кислые аминокислоты

Две аминокислоты – аспарагиновая и глутаминовая , называемые моноаминодикарбоновыми, кислыми аминокислотами, содержат дополнительные карбоксильные группы в составе радикала

 

НООС- СН2 - СН- СООН НООС – СН 2– СН2- СН- СООН

| |

NH2 NH2

аспарагиновая глутаминовая

В кристаллическом состоянии они являются биполярными ионами, при растворении в воде происходит диссоциация второй карбоксильной группы, среда раствора становится кислой( рН < 7 ), а кислота превращается в анион с зарядом -1.

 

НООС – ( СН 2)n– СН- СОО ООС – ( СН 2)n– СН- СОО + Н+

| ————> |

+NH3 <———— +NH3

кристалл + Н + раствор

биполярный ион анион

Изоэлектрическая точка моноаминодикарбоновых кислот находится в кислой среде: у аспарагиновой ( рI = 2, 87 ) и глутаминовой ( рI = 3, 22 ) .Это объясняется следующим образом: добавление протона более сильной кислоты подавляет диссоциацию ω карбоксильной группы, анион превращается в цвиттер-ион.

Основные аминокислоты

 

Три аминокислоты – диаминомонокарбоновые , основные кислоты- содержат в радикале дополнительно аминогруппу- к ним относятся лизин, аргинин и орнитин( последняя не встречается в составе белков, но чрезвычайно важна для синтеза мочевины)

 

 

NH2- ( СН2 ) n - СН- СООН NH2- С - NH - ( СН2 )3 - СН- СООН

| | | |

NH 2 NH NH2

n = 3 орнитин гуанидиновая

n = 4 лизин группа аргинин

В кристаллическом состоянии они являются биполярными ионами, а при растворении в воде происходит протонирование второй аминогруппы, возникает катион аминокислоты с зарядом +1. Среда раствора становится щелочной. Изоэлектрическая точка находится в щелочной среде: аргинин ( рI = 10,76), лизин (рI = 9, 74).

 

+ НОН

+ NH3- ( СН ) n - СН- СОО ———> + NH3- ( СН ) n - СН- СОО + ОН

| <——— |

NH 2 + ОН + NH 3

кристалл раствор

биполярный ион катион

В биполярном ионе присоединение протона от карбоксильной группы происходит к более основной ω – аминогруппе ( она в меньшей степени испытывает акцепторное индуктивное действие карбоксильной группы по сравнению с группой в а-положениии).

В кислой среде возможно также протонирование одного атома азота цикла имдазола в молекуле гистидина ( вспомните, такой атом азота мы называли «пиридиновый» )

Добавление более сильного основания вновь превращает катион диаминомонокарбоновой кислоты в цвиттер- ион.

NB !Водные растворы аминокислот обладают буферными свойствами.При добавлении кислоты или щелочи аминокислоты приобретают тот или иной заряд: если рН раствора больше, чем рI, преобладают анионы кислоты, если меньше, чем рI, то преобладают катионы кислоты.








Дата добавления: 2015-03-26; просмотров: 1238;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.015 сек.