44 i 45. Wstęp do chemii a-aminokwasów
1. Budowa ogólna a-aminokwasów i klasyfikacja peptydów
H2N OH
O
kwas 2-aminooctowy (glicyna)
H2N OH
O R
Klasyfikacja peptydów na przykładzie a-monopodstawionych a-aminokwasów
2. Proteinowe a-aminokwasy i wybrane funkcje protein
szkieletowe (np. kolagen, keratyna) składniki np. kości, mięśni, włosów L-a-aminokwasy
ochronne
np. jad węża, toksyny roślinne - ochrona organizmu przed drapieżnikami;
przeciwciała i peptydowe antybiotyki – ochrona przed chorobami enzymy – katalizatory procesów komórkowych
hormony – regulowanie procesów życiowych
funkcjonalne – transport i magazynowanie tlenu w mięśniach przez analogię do:
3. Najważniejsze proteinowe a-aminokwasy
R H CH3
glicyna, Gly alanina, Ala walina, Val izoleucyna, Ile leucyna, Leu
R
seryna, Ser treonina, Thr cysteina, Cys metionina, Met
HO HS
O łańcuch
boczny
R
kw. asparaginowy, Asp kw. glutaminowy, Glu asparagina, Asn glutamina, Gln
R
lizyna, Lys arginina, Arg
R
fenyloalanina, Phe tyrozyna, Tyr histydyna, His tryptofan, Trp H2N
NH H2N
HN
4. Właściwości kwasowo-zasadowe a-aminokwasów
pKa1 = 2.16-2.63
węglowy łańcuch boczny
pKa2= 9.10-9.69 aminokwas R pKa1 pKa2 pKa3
cysteina
HS 1.92 10.46 8.35
O
gr. funkcyjnej
w łańcuchu bocznym
kwas asparaginowy
O
HO 2.09 9.82 3.86
lizyna H2N 2.18 8.95 10.79
tyrozyna HO 2.20 9.11 10.07
histydyna
N
1.82 9.17 6.04
5. Punkt izoelektryczny (pI)
przeważa przy pH
silnie zasadowym przeważa
przy pH silnie kwaśnym
pI = pH, przy którym stężenie jonu obojnaczego jest największe, a stężenie formy kationowej jest równe stężeniu formy anionowej
a-aminokwasy z niejonizującym łańcuchem bocznym
NH2 O
OH pKa= 2.32
pKa= 9.62
] [A log [HA]
pH
pK
a
[HA] [A
-] 0
] [A
log [HA]
- pH pK
akiedy to więc
równanie Hendersona-Hasselbalcha
5. Punkt izoelektryczny (pI), cd.
a-aminokwasy z jonizującym łańcuchem bocznym (zasadowym) – na przykładzie L-lizyny pKa1
łańcuch boczny pKa2
a-aminokwasy z jonizującym łańcuchem bocznym (kwasowym) – na przykładzie kwasu L-asparaginowego
6. Otrzymywanie syntetycznych a-aminokwasów (racemicznych)
z kwasów a-halokarboksylowych (przypomnienie)
z kwasów a-ketokarboksylowych (aminowanie redukcyjne) (przypomnienie)
metoda nadaje się do syntezy czynnych optycznie a-
aminokwasów, jeśli a-halokwas jest czynny optycznie
z kwasów a-ketokarboksylowych (aminowanie redukcyjne) (przypomnienie)
metoda nie nadaje się do syntezy czynnych optycznie a-aminokwasów,
6. Otrzymywanie syntetycznych a-aminokwasów (racemicznych), cd.
z a-halomalonianu dietylu/dimetylu (wykorzystanie syntezy Gabriela) (przypomnienie)
RO2C
OR O
RO2C
OR O Br N
N O
O O H
O
RO
RO2C
OR O O N
O
R'
HO2C
OR O O N
O R' X
K
SN2
HCl/H2O
R' O
O
NH3 CO2H
CO2H + CO2 +
6. Otrzymywanie syntetycznych a-aminokwasów (racemicznych), cd.
z aldehydów (synteza Streckera)
imina a-aminonitryl metoda nie nadaje się do syntezy czynnych optycznie a-aminokwasów,
7. Wiązanie peptydowe
N-terminaly aminokwas C-terminaly aminokwas wiązanie peptydowe
N-terminaly aminokwas C-terminaly aminokwas zahamowanie rotacji wokół wiązania peptydowego
8. Otrzymywanie dipeptydów – plan działania
Plan działania otrzymać
wzór potrzebne aminokwasy
(1) zabezpieczyć
(2) zaktywować (3) przeprowadzić
reakcję z waliną (4) odbezpieczyć gr. NH2
8.1. Otrzymywanie dipeptydów – synteza
(1) N-zabezpieczenie
N-terminalnego aminokwasu H2N
O OH
środowisko zasadowe
HN O O O
O
H O
H+/H2O
O Cl O Ph
Ph
Cbz
HN O Cbz O
O Cl NEt3 O
OEt O
(2) aktywacja N-terminalnego aminokwasu (in situ)
(3) reakcja zabezpieczonych aminokwasów
(4) odbezpieczenie grupy NH2 HN
O Cbz OH
9. Otrzymywanie oligo- i polipeptydów
N–zabezpieczony dipeptyd
tripeptyd
tetrapeptyd
10. Sekwencjonowanie peptydów przez kolejne ustalanie N-terminalnego aminokwasu, test Edmana
izotiocyjanian fenylu – reagent Edmana
