AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových kyselin ( -COOH, -NH 2 nebo -NH-) Prolin α-iminokyselina

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových kyselin ( -COOH, -NH 2 nebo -NH-) Prolin α-iminokyselina"

Ludvík Bařtipán
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Aminokyseliny - Základní stavební jednotky peptidů a proteinů - Proteinogenní (kódované) 20 AK - Odvozené chemické modifikace, metabolity - Esenciální AK

2 AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových kyselin ( -COOH, -NH 2 nebo -NH-) prostorový vztah aminoskupiny a karboxylové skupiny: - (=2-), -(=3-)... -(=poslední) -alanin: + H 3 N-CH 2 -CH 2 -COO - -aminobutyrát (GABA): + H 3 N-CH 2 -CH 2 -CH 2 -COO - -aminokyseliny: konfigurace (podle Fischera) Postranní skupina COO - COO - D: H CNH 3+ L: NH 3+ CH R R Prolin α-iminokyselina

3 Rozdělení podle chemické povahy postranních skupin Funkční skupiny Alifatické Aromatické Hydroxylové Sulfhydrylové Karboxylové Basické Polarita ( pozor! všechny AK jsou polární) Přesto dělíme na : Nepolární (hydrofobní) Polární - bez náboje - nesoucí náboj (kyselé, bazické)

L--aminokyseliny: kódované (= proteinogenní, viz dále, selonocystein, pyrrolysin) nekódované: - odvozené od kódovaných aminokyselin Arg ornithin, Asp β-ala, Glu GABA Tyr katecholaminy (dopamin,

5 L--aminokyseliny: kódované (= proteinogenní, viz dále, selonocystein, pyrrolysin) nekódované: - odvozené od kódovaných aminokyselin Arg ornithin, Asp β-ala, Glu GABA Tyr katecholaminy (dopamin, adrenalin, thyroxin... - vzniklé modifikacemi bílkovin (posttranslační modifikace) - hydroxyprolin - metabolické meziprodukty (ornithin, citrulin) D--aminokyseliny: buněčné stěny bakterií, antibiotika, hadí jed Esenciální vs neesenciální Člověk: Val, Leu, Ile, Phe, Trp, Lys, Met, Thr, Arg (novorozenci)

6 Názvosloví: systematické, triviální Alanin 2-aminopropanová kyselina Třípísmenné zkratky Jednopísmenkové symboly Ala (A) Gly (G) His (H) Leu (L) Lys (K) Glu (E)

Dipolární, obojetné ionty = amfionty počet nábojů amfiontu:

7 Nábojové vlastnosti aminokyselin klíčová vlastnost Proč jsou v tabulce vzorce s náboji? Dipolární, obojetné ionty = amfionty počet nábojů amfiontu: součet všech nábojů (pro Gly v ph 7 = 2) volný náboj amfiontu: algebraický součet nábojů (pro Gly v ph 7 = 0)

8 TITRAČNÍ KŘIVKY SLABÝCH KYSELIN Disociace slabých kyselin: HA H + + A - K A + - H A HA převedeme na ph: H K HA + A - A ph pk A log A HA Hendersonova Hasselbalchova rovnice popisuje titrační křivku jednosytné slabé kyseliny Mám roztok slabé kyseliny. Jak se bude měnit ph, když budu přidávat NaOH? Na začátku: jen HA, množství A - odpovídá množství přidaného louhu. c HA + OH - A - + H 2 O

9 TITRAČNÍ KŘIVKY SLABÝCH KYSELIN Mám roztok slabé kyseliny. Jak se bude měnit ph, když budu přidávat NaOH? Na začátku: jen HA, množství A - odpovídá množství přidaného louhu. HA + OH - A - + H 2 O ph pk A log A HA

10 př.: titruji glycin pk a1 = 2,35 (α-cooh) pk a2 = 9,78 (α- NH 3+ ) pi( pk ) / a pk 2 2 pi gly = 6,1 1 a Více disociovatelných skupin: rozhodují ty, které "sousedí" s pi (nutno načrtnout titrační křivku) Pro polyionty (např. bílkoviny) tuto rovnici nelze použít (příliš mnoho pk a v okolí pi)

11 -COOH,-COOH imidazolium -SH -NH 3+ fenol -NH 3+ guanidinium 2,5 4,0 6,0 8,3 9,5 10,1 10,5 12,5 NH + 3(CH 2 ) 4 CH(NH + 3) COOH +2 -H + NH + 3(CH 2 ) 4 CH(NH + 3) COO - -H + NH + 3(CH 2 ) 4 CH(NH 2 ) COO NH 2 (CH 2 ) 4 CH(NH 2 ) COO - -1 Lysin Výpočet pi?

13 Hodnoty pk a disociovatelných skupin v aminokyselinách a v bílkovinách (25 o C) se liší Funkční skupina Aminokyselina Hodnoty pk A nalezené ve volných aminokyselinách Hodnoty pk A nalezené v bílkovinách -karboxylová C-koncová 1,7-2,6 1,8-3,6,-karboxylová Asp, Glu 3,86; 4,25 3,0-4,7 imidazolová His 6,0 5,6-7,0 -aminová N-koncová 8,8-10,7 7,9-10,6 -aminová Lys 10,53 9,4-11,0 sulfhydrylová Cys 8,33 8,3-8,6 fenolová Tyr 10,07 9,8-10,8 guanidylová Arg 12,48 11,6-12,6 -COOH,-COOH imidazolium -SH -NH 3+ fenol -NH 3+ guanidinium 2,5 4,0 6,0 8,3 9,5 10,1 10,5 12,5

14 Pro polyionty (např. bílkoviny) tuto rovnici nelze použít (příliš mnoho pka v okolí pi) Cystin:

15 Nábojové vlastnosti aminokyselin - shrnutí Aminokyseliny více disociovatelných skupin, různé disociační konstanty Celkový náboj AK se mění v závislosti na ph (kladný při nižším ph, záporný při vyšším ph Nábojové vlastnosti rozhodují o chování AK, peptidů a bílkovin nevazebné interakce! ISOELEKTRICKÝ BOD - pi DEFINICE: ph, při němž se amfiont nepohybuje ve stejnosměrném elektrickém poli (interakce s dalšími ionty, závisí na prostředí - pufr); označujeme pi Isoionický bod: ph, při němž je v destilované vodě volný náboj iontu nulový.

16 Isoelektrické body kódovaných aminokyselin AK pi AK pi AK pi AK pi Gly 6,0 Ser 5,7 Phe 5,5 His 7,6 Ala 6,0 Thr 5,6 Tyr 5,7 Lys 9,6 Val 6,0 Cys 5,0 Trp 5,9 Arg 10,8 Leu 6,0 Met 5,7 Asn 5,4 Asp 3,0 Ile 6,0 Pro 6,4 Gln 5,6 Glu 3,2

SPEKTRÁLNÍ VLASTNOSTI Absorpce UV záření: aromatické (především Tyr a Trp) u 280 nm 1,6 1,4 1,2 3 2 absorbance 1 0,8 0,6 0,4 0,2 1 0 210 230 250 270 290 310 330

17 SPEKTRÁLNÍ VLASTNOSTI Absorpce UV záření: aromatické (především Tyr a Trp) u 280 nm 1,6 1,4 1,2 3 2 absorbance 1 0,8 0,6 0,4 0, vlnová délka [nm] Absorpční spektra 1: hovězího sérového albuminu (1 mg/ml), 2: lidského imunoglobulinu (1 mg/ml) a 3: DNA (0,1 mg/ml), optická délka kyvety 1 cm.

18 Chemické reakce AK Stanovení AK (reakce aminosk.): reakce postranních řetězců: modifikační reakce - různá specifita 2,2-Dihydroxyindane-1,3-dione

19 Další reakce AK: R SH + R SH + O 2 R- S S R R- S S R + H-CO-OOH R-SO 3 - R- S S R + HS CH 2 CH 2 OH 2 RSH R2 R2 H CO C C H 2 SH + ICH 2 -CONH 2 H CO C C H 2 SCH 2 -CONH 2 + HI NH NH R1 R1 blokování SH skupin (proti oxidaci a vzniku disulfidových můstků)

20 Nejdůležitější reakce (hypothetická): vznik peptidové vazby + H 3 N CH R1 COO + + H 3 N CH COO + H 3 N CH C NH CH COO - R2 R1 O R2 Peptidy 2 několik desítek AK

21 Nomenklatura peptidů: N- konec (začátek), C-konec (konec) acylaminokyseliny, např. Val-Gly-Ser-Ala = valylglycylserylalanin Pozor: Ala-Tyr Tyr-Ala + H 3 N O CH C CH 3 NH CH H 2 C OO - + C H N CH C NH CH COO - 3 C H 2 O CH 3 OH OH

22 PŘIROZENÉ PEPTIDY Zvláštnosti struktury: nekódované aminokyseliny (ornithin, -alanin...) často i D-aminokyseliny někdy i tzv. -peptidové vazby (Glu) cyklické struktury (laktamy, disulfidové vazby) větvené struktury blokování konců (pyroglutamát, glycinamid)

23 Biosynthesa: meziprodukty odbourávání bílkovinných prekursorů synthesa pomocí speciálních enzymových reakcí (ne na ribosomech cestou protheosynthesy) Skupiny přirozených peptidů di a tripeptidy (glutathation, umělý aspartám...) peptidové hormony (oxytocin, vasopresin, přechod k proteohormonům, insulin) neuromodulátory: enkefaliny (pentapeptidy), endorfiny (15-32 AK) peptidová antibiotika (mnoho nekódovaných AK) peptidové zoo- a fytotoxiny (hadi, štíři, apamin, falloidiny a amanitiny: Amanita phalloides) protaminy (malé bazické lineární peptidy, mlíčí ryb) polyaminokyseliny (buněčné stěny bakterií: poly--l-glu, poly--d-glu)

24 Glutathion a jeho funkce v organismech kofaktor oxidoreduktas a isomeras chrání volné SH skupiny detoxikace peroxidu a volných radikálů reserva SH skupin

25 Biosynthesa: meziprodukty odbourávání bílkovinných prekursorů synthesa pomocí speciálních enzymových reakcí (ne na ribosomech cestou protheosynthesy) Skupiny přirozených peptidů di a tripeptidy (glutathation, umělý aspartám...) peptidové hormony (oxytocin, vasopresin, přechod k proteohormonům, insulin) neuromodulátory: enkefaliny (pentapeptidy), endorfiny (15-32 AK) peptidová antibiotika (mnoho nekódovaných AK) peptidové zoo- a fytotoxiny (hadi, štíři, apamin, falloidiny a amanitiny: Amanita phalloides) protaminy (malé bazické lineární peptidy, mlíčí ryb) polyaminokyseliny (buněčné stěny bakterií: poly--l-glu, poly--d-glu)

26 antibiotika Cys + Val Gramicidin S

27 Biosynthesa: meziprodukty odbourávání bílkovinných prekursorů synthesa pomocí speciálních enzymových reakcí (ne na ribosomech cestou protheosynthesy) Skupiny přirozených peptidů di a tripeptidy (glutathation, umělý aspartám...) peptidové hormony (oxytocin, vasopresin, přechod k proteohormonům, insulin) neuromodulátory: enkefaliny (pentapeptidy), endorfiny (15-32 AK) peptidová antibiotika (mnoho nekódovaných AK) peptidové zoo- a fytotoxiny (hadi, štíři, apamin, falloidiny a amanitiny: Amanita phalloides) protaminy (malé bazické lineární peptidy, mlíčí ryb) polyaminokyseliny (buněčné stěny bakterií: poly--l-glu, poly--d-glu)

28 -COOH,-COOH imidazolium -SH -NH 3+ fenol -NH 3+ guanidinium 2,5 4,0 6,0 8,2 9,5 10,1 10,5 12,5 Nakreslete Lys-Pro-Cys v ph 7 NH + 3 CH CO N CH CO NH CH COO - (CH 2 ) 4 CH 2 CH 2 CH 2 NH + 3 CH 2 SH V pi již bude ve formě S -. pka Určete pi tohoto tripeptidu 2 8,2 9,5 10,5 -NH + 3 -COOH -NH + 3 SH pi = (8,2 + 9,5) / 2 pi = 8,85 Volný náboj tripeptidu:

Podobné dokumenty

AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových kyselin ( -COOH, -NH 2 nebo -NH-) Prolin α-iminokyselina

Aminokyseliny - Základní stavební jednotky peptidů a proteinů - Proteinogenní (kódované) 20 AK - Odvozené chemické modifikace, metabolity - Esenciální AK AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových