- •АМИНОКИСЛОТЫ
- •АМИНОКИСЛОТЫ
- •КЛАССИФИКАЦИЯ
- •В зависимости от количества функциональных гр. различают:
- •Общая формула алифатических насыщенных моноаминокислот:
- •Алифатические АК в зависимости от взаимного расположения –СООН и –NH2 – групп делятся
- •Природные -АК делятся на
- •В зависимости от строения углеводородного R -АК делятся на алифатические,
- •Номенклатура
- •CH3 CH CH COOH
- •Для АК характерна структурная изомерия, обусловленная как строением С-скелета, так и расположением функциональных
- •АК, подобно МС, относят к D- и L-
- ••Большинство природных АК, участвующих в биохимических процессах содержат первичную аминогруппу, находящуюся в
- •Важнейшие -АК
- •(CH3)2CH CH COOH Валин*
- •HOOC
- •СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АК
- •Способы получения:-АК
- •• 2). Аминирование эфиров-галогензамещенных к-т (синтез Габриэля)
- •3). Циангидринный синтез (синтез Шреккера- Зелинского)
- •• 1)-2) способы синтеза с
- •Разделение рацемической смеси
- •Получение -АК
- ••2) Синтез Родионова с малоновым эфиром
- ••Для синтеза , - и т. д. АК могут быть
- ••Ароматические АК получают восстановлением соответствующих нитросоединений.
- •ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
- ••В состав молекулы АК входит аминогруппа, обладающая основными свойствами и карбоксильная группа, обладающая
- •акцептор
- •-АК в твердом виде находятся в
- •• Значение рН, при котором
- •В случае моноаминокарбоновых кислот водные р-ры в большинстве случаев имеют слабокислую реакцию (pH
- •ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
- ••2) Образование сложных эфиров реакцией этерификации
- •3) Получение ангидридов АК. Получение ангидридов АК сопряжено с трудностями, т. к. требуют
- •• 4) Декарбоксилирование
- ••Реакции по NH2-группе
- •2)Образование алкилпроизводных
- ••Моноалкилирование хорошо протекает при бензилировании:
- ••3) Арилирование
- ••4) Образование ацилпроизводных.
- ••Реакция ацилирования имеет большое значение при синтезе пептидов для защиты аминогруппы.
- •• А) Карбобензоксизащита
- ••Б) БОК-защита – в качестве защиты используется трет- бутоксикарбонильная гр.
- •CF3COOH снятие защиты
- •5) Реакция с азотистой кислотой (дезаминирование)
- •Реакции с участием NH2- и
- •2) Окислительное дезаминирование
- •3) Отношение к нагреванию
- •Качественные реакции на АК
- ••2) Ксантопротеиновая р-ция
- •Нитросоединения тирозина и триптофана в отличие от нитропроизводного фенилаланина в щелочной среде образуют
- ••3) Реакция Фоля
- •HS H2C CH COO_ 2NaOH
- •Пептидный синтез
- •Пептидный синтез представляет весьма сложную, тонкую экспериментальную задачу. Прямой конденсацией -АК пептиды
- •Для синтеза пептидов заданнного
- •3)Проводят конденсацию полученных производных
- •Синтез дипептида Gly-Ala:
- •Защита СООН-гр. С-концевой АК
- •Образование пептидной связи
- •ПЕПТИДЫ, БЕЛКИ
- •• Провести четкую грань между
- •Классификация
- •5)токсические белки;
- ••По хим. строению и степени сложности белки подразделяют на группы:
- ••Простые белки в свою очередь делятся на основании некоторых условно выбранных критериев на
- •Классификация сложных белков основана на хим. природе входящей в их состав простетической группы.
- ••Многие белки имеют тривиальные названия, присвоенные чаще всего в зависимости либо от источника
- •В соответствии с номенклатурой IUPAC в наименовании пептидов используются тривиальные названия всех аминокислот,
- •СТРОЕНИЕ
- •Полиамиды длиной от 2 до нескольких десятков АК остатков часто называют пептидами, при
- ••Несмотря на разнообразие, элементный состав белков колеблется незначительно.
- ••ММ белков колеблется в широких пределах от нескольких тысяч до миллионов. Так. миоглобин
- ••При образовании белка в результате
- ••Полипептидная цепь пептидов и белков имеет неразветвленное строение и состоит из чередующихся амидных
- •амидные группы
- ••Названия пептидов строят путем последовательного перечисления АК-ых остатков, начиная с N-конца. Т.к. эти
- ••Высокомолекулярные полипептиды и белки обладают весьма сложным строением и характеризуются четырьмя уровнями структуры
- •Состав белковой молекулы, представленный в виде чередующихся остатков аминокислот, называют
- •Для определения аминокислотного состава пептид подвергают ферментативному или кислотному гидролизу. Полученный гидролизат анализируют
- •Выяснение порядка расположения АК в полипептидной цепочке осуществляют с помощью метода секвенирования .
- ••Определение АК-ой последовательности
- •Метод Эдмана
- •• Метод Сэнгера
- •• Дансильный метод
- ••Дансильный метод наиболее предпочтительный, т.к.
- •В настоящее время созданы специальные автоматизированные установки для проведения всех перечисленных операций -
- ••Методы определения последовательности АК-ого состава на С-конце менее совершенны. Для последовательного отщепления
- •Кроме последовательности АК полипептида (первичной структуры), крайне важна трехмерная структура белка, которая формируется
- •Атомы С, O, N в пептидной гр.
- ••Вследствие М-эффекта на О-атоме возникает --заряд (он становится более ЭД), а на N-атоме
- •-С-атомы АК остатков в полипептидной
- ••Вторичная структура описывает пространственное строение одной полипептидной цепи. Наиболее распространённые типы вторичной структуры
- ••Основное значение в закреплении этой пространственной структуры имеют Н-связи, которые направлены практически параллельно
- ••β-листы (складчатые слои) –
- •к С-концу
- ••Многие белки одновременно содержат структуры-спирали и складчатого листа с преобладающим
- •• Третичная структура –
- ••– ковалентные связи (между двумя остатками цистеина –
- ••– ионные связи между противоположно заряженными боковыми группами АК остатков
- •– Н-связи между функц. гр. боковых радикалов, а также между ними и пептидынми
- ••– гидрофильно-гидрофобные взаимодействия. При взаимодействии с окружающими молекулами воды белковая молекула «стремится» свернуться
- ••По типу упаковки различают
- ••Четвертичная структура –
- •Напр. у гемоглобина полипептидная цепь (перв. структура) закручена в
- •Пространственная структура белков способна нарушаться под влиянием разл. физ.и хим. факторов: т-ры, облучения,
- •Свойства
- •Химические свойства
- •2). Нингидриновая реакция – появление синей окраски при взаимодействии с нингидрином (0,5% р-р).
- •3). Ксантопротеиновая р-ция – появление желтой окраски в результате действия на белки конц.
- •Гидролиз
- •Схема гидролиза
Способы получения:-АК
•1). Аминирование -галогензаме-
щенных к-т (последние получают по Гелю-Фольганду-Зелинскому Br2+P)
R |
|
CH |
|
|
|
NH3 изб. |
R |
|
CH |
|
|
|||||
|
|
COOH |
|
|
|
|
|
|
CONH4 |
|||||||
|
|
|
H2O |
|||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
||||||
|
|
Hal |
|
|
|
|
||||||||||
Hal=Br, Cl |
|
|
|
|
|
l, H2O |
||||||||||
|
|
|
|
|
R |
|
CH |
|
|
|
~6,5 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
|
• 2). Аминирование эфиров-галогензамещенных к-т (синтез Габриэля)
•Эфир обрабатывают фталимидом калия с последующим расщеплением фталимидного производного
C O
C N K |
+ Hal CH |
COOR' - KHal |
|
O |
R |
|
|
|
|
||
C O |
|
H2O |
|
N |
CH COOR' |
||
H |
|||
C O R |
|||
COOH + R'OH |
|||
H3N CH |
COOH+ |
||
R |
|
COOH |
3). Циангидринный синтез (синтез Шреккера- Зелинского)
Альдегид обрабатывают смесью хлорида аммония и цианида калия либо натрия.
NH4Cl + NaCN NH4CN + NaCl
|
|
NH3 + HCN |
|
|
|
R C O NH3 R CH NH2 |
_ |
|
R CH NH |
||
H |
|
OH |
H2O |
|
|
|
|
|
|
|
|
HCN R CH CN H2O,HCl |
R CH COOH |
||||
NH |
|
t |
|
|
|
2 |
_ NH4Cl |
|
NH3 Cl |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
• 1)-2) способы синтеза с
сохранением числа С-атомов,
•3) – с увеличением на 1 С-атом.
•Однако в результате синтеза
образуются рацематы, активной
формой которых является лишь один компонент.
• Хим. метод разделения довольно сложен,
поэтому чаще всего пользуются
энзиматическим методом.
Разделение рацемической смеси
Вначале смесь ацетилируют, затем обрабатывают ферментом ацилазой. Ацилаза дезацетилирует ацильные производные природной формы -АК L-ряда.
Полученная смесь легко разделяется,
т. к. свободная АК легко растворяется в кислотах и щелочах, а ацетильное производное только в щелочах.
Затем гидролизуют N-ацилированное производное D-АК разб. кислотой и освобождают D-АК ( в виде соли).
_ |
|
|
L_R CH COOH |
|
Ac2O |
NHAc |
|
D,L R CH COOH _AcOH |
D_R CH COOH |
||
|
NH2 |
NHAc |
|
|
|
L_R CH COOH |
|
ацилаза |
выделение |
||
NH2 |
|
||
- AcOH |
|
H O, H+ |
|
|
|
D_R CH COOH_AcOH2 |
|
|
|
NHAc |
|
D _R CH COOH |
выделение |
||
|
|
+NH |
|
|
|
3 |
|
Получение -АК
•1) Присоединение NH3 к солям , -
непредельных кислот.
R CH CH COOH +NH3
RCH CH2 COOH NH2
•2) Синтез Родионова с малоновым эфиром
•Действие на малоновый эфир альдегида и аммиака (с увеличением на 2 С-атома)
|
|
|
|
|
|
O |
|
COOC H |
|
AN |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
R C H + CH2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
COOC2H5 |
NH3 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
R |
|
|
CH |
|
CH |
COOC2H5 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|
COOC2H5 |
C2H5OH |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H O+ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
CH |
|
CH(COOC2H5)2 _ t |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
_ C H OH |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
|
|
RCH CH2 COOH NH2
•Для синтеза , - и т. д. АК могут быть
использованы соответствующие галогенопроизводные к-ты и их производные, напр. лактамы, а также продукты перегруппировки Бекмана оксимов циклических кетонов.
•Последний способ имеет большое практическое значение - получение -
капролактама:
NOH H2SO4 NH O
оксим циклогекса -капролактам
нона