orghim_aminokisloti_peptidi_belki

1
Особенно сти ст ро ения, реа к ционно й сп осо бно сти и
методы син теза а мино ки слот. Белки
Соединение, которое содержит одновременно и кислотную
функциональную группу, и аминогруппу, является аминокислотой.
Кислотно-основные свойства
H2N
CH
-
COO
H+
H3N
OH-
CH
R
COO-
H+
OH-
H3N
R
щелочной раствор
H2N
CH
CH
COOH
R
COOH
кислый раствор
R
H2NCHCOOH
H3NCHCOO-
R
R
неионная форма;
цвиттер-ион;
идеализированная аминокислота
аминокислота в твердом состоянии
Изоэлектрическая точка (рI)
H3N
CH2COO- + H2O
H2N
CH2COO- + H3O+
2
Таблица – Наиболее распространенные α-аминокислоты
Название
Сокращение
Структурная формула
(pI)
Глицин
gly
H2NCH2COOH
5.97
Аланин
ala
CH3CHCOOH
6.02
NH2
Валин
(CH3)2CHCHCOOH
val
5.97
NH2
Лейцин
leu
(CH3)2CHCH2CHCOOH
5.98
NH2
Пролин
pro
Фенилаланин
phe
NH
6.10
COOH
C6H5CH2CHCOOH
5.88
NH2
Триптофан
C6H5CH2CHCOOH
try
5.88
NH2
Аспарагин
H2N(O)CCH2CHCOOH
asn
5.41
NH2
Глутаминовая кислота
HOOCCH2CH2CHCOOH
glu
3.22
NH2
Лизин
lys
H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOH
9.74
NH2
Аргинин
arg
HN
H2N
Гистидин
C NH CH2CH2CH2CHCOOH
NH2
N
his
NH2
NH
Тирозин
tyr
HO
10.76
7.58
CH2CHCOOH
CH2CHCOOH
5.65
NH2
Цистеин
cySH
HSCH2CHCOOH
NH2
5.02
3
Способы получения аминокислот
Аминирование α-галогензамещенных кислот
RCH2COOH + Br2
PBr3
RCHCOOH
1) NH3 (изб.)
2) разб. кисл.
RCHCOOH
NH2
Br
Бромирование при помощи малоновой кислоты
COOC2H5
Na+-CH
COOC2H5
RBr
KOH / H2O
t
RCH
COOC2H5
COOH
Br2 / ТГФ
RCH
COOC2H5
COOH
натрмалоновый эфир
COOH
t
-CO2
RCBr
R
CH
COOH
COOH
Br
Аминирование эфиров α-галогензамещенных кислот
O
O
O
N- K+ + ClCH2 C
O
OC2H5
NCH2 C
O
O
HCl / H2O
Cl- +H3N
CH2COOH
OC2H5
4
Синтез Штреккера–Зелинского
NH4Cl + NaCN
NH4CN + NaCl
NH4CN
O
R
C
RCH
NH3
H
NH3 + HCN
RCH
OH
-H2O
RCH
NH
HCN
NH2
CN
H2O
RCH
COOH
NH2
NH2
α-аминокислота
α-аминонитрил
Алкилирование N-замещенных аминомалоновых эфиров
O
N- K+
COOC2H5
CH2
COOC2H5
O
COOC2H5
COOC2H5
Br2 / ТГФ
C H
B r
O
N
COOC2H5
CH
COOC2H5
O
N-фталимидмалоновый
эфир
5
O
O
COOC2H5
N
O
-
C2H5O
CH
N
-H+
CH C
COOC2H5
O
C
O
O
OC2H5
O
OC2H5
O
O
N
CH C
C
O
R
RX
OC2H5
N
O
CH C
C
O
OC2H5
O
OC2H5
O
OC2H5
O
R
N
CH C
C
O
O
NH3
COOH
OC2H5
H2O (H+)
t
+
COOH
O
R
C
COOH + 2C2H5OH
COOH
OC2H5
NH3
R
C
NH3
COOH
COOH
t
R
C
H
COOH
α-аминокислота
(в виде соли)
6
O
NH3
COOC2H5
N
CH
-
C6H5CH2Cl
OC2H5
H3O+
C6H5CH2CHCOOH
COOC2H5
фенилаланин
O
Химические свойства аминокислот
Реакции аминогруппы
Метод Ван-Слайка
CH3CHCOOH + [HNO2]
CH3CHCOOH + N2↑ + H2O
NH2
OH
молочная
кислота
аланин
RCHCOOH + R'C
NH2
O
H
-H2O
RCHCOOH
N
CHR'
основание
Ш иффа
RCHCOOH + HC
NH2
O
H
-H2O
RCHCOOH
NCH2OH
N -гидроксиметильное
производное
аминокислоты
7
Реакции карбоксильной группы
NH3
HCl
CH3CHCOOH + CH3OH -H O CH3CHCOOCH3
CH3CHCOOCH3
-NH4Cl
2
NH2
NH3+Cl-
аланин
гидрохлорид
метилового эфира
аланина
HOCH2CHCOOH
NH2
метиловый эфир
аланина
HOCH2CH2NH2 + CO2
NH2
коламин
серин
HOOCCHCH2CH2COOH
H2NCH2CH2CH2COOH + CO2
4-аминобутановая кислота
NH2
глутаминовая кислота
Качественные реакции
CH2CHCOOH
NH2
HNO3
-H2O
O2N
CH2CHCOOH
NH2
HO
HO
желтая окраска
тирозин
O2N
CH2CHCOO- Na+
NH2
Na+ -O
оранжевая окраска
2NaOH
8
O
C
OH
+ H2NCHCOOH
2
OH
C
R
α-аминокислота
O
нингидрин
O
O
C
C
+ CO2 + RC
N
C
C
O
OH
сине-фиолетовая окраска
Специфические реакции α,β,γ-аминокислот
Реакции α-аминокислот
O
δ+
C
H
OH
H
CH3 CH
N
N
CH CH3
H
HO
H
α-аланин
C δ+
O
t
-H2O
O
H
+ 3H2O
9
O
C NH
CH3
3
CH2
1
HN
4
5CH
6
амидные
группы
CH3
C
O
3,6-диметил-2,5-дикетопиперазин
Реакции β-аминокислот
CH2
CH
NH2
H
COOH
t
-NH3
β
α
CH2
CH
COOH
акриловая кислота
β-аланин
Реакции γ-аминокислот
δ+
CH2 C
CH2
CH2
N
O
OH
H
H
γ-аминомасляная
кислота
O
CH2 C
t
-H2O
амидная
группа
CH2
CH2 N
H
γ-бутиролактам
10
Пептиды и белки
Первичная структура
• Пептиды — соединения, построенные из нескольких остатков
α-аминокислот, связанных амидной (пептидной) связью.
O
H2N
CH
C
O
OH + H
NH
R
CH
C
O
OH + H
NH
CH
R'
C
OH
R''
Пептидная группа
O
O
-2H2O
H2N
CH
C
NH
аланил
C
COOH
C-конец
глицил
O
CH
R''
Пептидная связь
N-конец
CH
C
CH
R'
R
H2N
NH
серин
O
NH
CH2 C
NH
CH3
CH
COOH
CH2OH
Аланилглицилсерин
11
•
Первичная
структура
пептидов
и
белков
—
это
последовательность аминокислотных остатков в полипептидной
цепи.
Физиологически активные пептиды
O
HOOC
CH2 CH
C
NH
NH2
CH
COOCH3
CH2C6H5
аспаратам
Вторичная структура
Строение пептидной группы
Рис. Плоское строение пептидной связи
12
Рис. Плоские участки пептидной цепи, ограничивающие свободное
вращение в пептидах.
Рис.
Водородные
связи,
конформацию полипептидной цепи.
стабилизирующие
α-спиральную
13
Закрепление конформаций пептидной цепи
• Вторичная структура белка — это более высокий уровень
структурной организации, в котором закрепление конформации
происходит за счет водородных связей между пептидными группами.
остаток лизина
NH
CH
пептидная связь
CO
(CH2)4NH3+
ионное взаимодействие
-
OOCCH
CO
CH
NH
остаток
аспаргиновой кислоты
Рис. Водородные связи, стабилизирующие β-структуру полипептидной
цепи
14
CH2SH
[O]
[H ]
CH2SH
CH2S
CH2S
Дисульфидная связь
Денатурация белков
• Денатурация белков — это разрушение их природной
(нативной)
пространственной
структуры
первичной структуры.
Рис. Необратимая денатурация белка.
с
.сохранением