27. AMK, peptidy, bílkoviny AZ Smart Marie Poštová m.postova@gmail.com
Úvod Bílkoviny tvoří látkový základ, jsou přítomné ve všech buňkách. Vyšší organismy + člověk mají obsah bílkovin větší než 80 %. Rostliny mají větší obsah polysacharidů než bílkovin. Pouze rostliny syntetizují z anorganických sloučenin aminokyseliny. Živočichové přijímají rostlinné bílkoviny, štěpí je na aminokyseliny a tvoří vlastní bílkoviny v proteosyntéze.
Funkce bílkovin Funkce bílkovin: stavební (skleroproteiny), katalytická (enzymy), regulační (hormony), obranná (protilátky), transportní (hemoglobin), Bílkoviny jsou makromolekulární sloučeniny, rozměry makromolekul jsou 5 100 nm tvoří koloidní roztoky. Bílkoviny jsou tvořeny z proteinogenních AMK, kterých je 20, jinak je známo až 300 AMK.
Proteinogenní AMK Obecně jsou proteinogenní AMK 2-aminokyseliny. S vyjímkou prolinu, (prolin je -iminokyselina), jsouto -aminokyseliny. Mimo glycin R C COO 2 2 C COO 2 COO jsou to opticky aktivní látky.
Optická aktivita AMK Do L a D řady se dělí podle AMK serinu. Jestliže ve Fischerově vzorci je na chirálním uhlíku aminoskupina 2 vpravo, patří AMK do řady D, je-li aminoskupina 2 vlevo, patří AMK do řady L. COO C 2 C 2 O D-serin 2 COO C C 2 O L-serin 3-hydroxy -2-aminopropanová kyselina V přírodě se vyskytují L- AMK, ( D-AMK jen vyjímečně). AMK jsou bezbarvé krystalické látky, rozpustné ve vodě.
Rozdělení AMK typ aminokyseliny eutrální 1-2, 1 -COO glycin alanin valin leucin isoleucin serin threonin název užívané zkratky Gly G Ala A Val V Leu L Ile I Ser S Thr T Kyselé 1-2, 2 -COO kys.asparagová kys.glutamová Asp Glu D E
Zásadité 2-2, 1 COO nebo jiná zás.sk. Amidy Aromatické Sirné Rozdělení AMK histidin arginin lysin asparagin glutamin fenylalanin tyrosin tryptofan cystein methionin is Arg Lys Asn Gln Phe Tyr Trp Cys Met eterocyklické prolin Pro P R K A Q F Y W C M
Vzorce AMK glycin alanin valin 2 C COO 2 C 3 C COO 2 3 C 3 C C C 2 COO leucin isoleucin 3 C 3 C C C 2 C 2 COO 3 C C 2 C C COO C 3 2
Vzorce AMK serin threonin C 2 C COO 3 C C C COO O 2 O 2 kyselina glutamová kyselina asparagová OOC C 2 C 2 C COO OOC C 2 C COO 2 2
Vzorce AMK asparagin glutamin OOC C C 2 CO 2 OOC C C 2 C 2 CO 2 2 2 histidin OOC C C 2 2 OOC arginin C C 2 C 2 C 2 C 2 2
Vzorce AMK fenylalanin tyrosin OOC C C 2 O C 2 C COO 2 2 tryptofan OOC C C 2 2
Vzorce AMK cystein OOC prolin C C 2 2 S methionin OOC C 2 C 2 C 2 S C 3 COO
Esenciální AMK, transaminace ěkteré AMK jsou esenciální, náš organismus si je nedovede připravit, ale jsou nezbytné. Jsou to např. AMK s rozvětveným R, s aromatickým kruhem a další: valin, leucin, isoleucin, methionin, threonin, fenylalanin, lysin, tryptofan v dětství jsou esenciální také arginin a histidin Ostatní AMK mohou vznikat transaminací z oxokyselin: transaminasa R C COO + R' C COO R' C COO+ R C 2 O 2 O COO
Amfionty AMK AMK tvoří amfionty (vnitřní ionty) při p = pi (isoelektrický bod) Amfion(amfoterní ion) reaguje s kyselinou i se zásadami. R C 2 COO p=pi R C COO - 3 + + R C COO - R C COO + 3 3 + R C COO - 2 kation - katoda anion + anoda
Vznik peptidů AMK se spojují peptidickou vazbou na peptidy a bílkoviny. apříklad tripeptid: Ala-Gly-Phe Píše se od konce k C konci. C 3 + + 2 C COO 2 C COO 2 C 2 COO C 2 -C 6 5 2 C CO C 2 CO C 3 Alanyl- glycyl- fenylalanin (Koncovka yl je daná zbytkem acyl- RCO-) C COO C 2 -C 6 5
Peptidická vazba. C. O Je peptidická vazba. Lze ji dokázat biuretovou reakcí: roztok bílkoviny, nebo peptidu se smísí s 0,5% roztokem CuSO 4 v zásaditém prostředí ao. Vzniká fialově zbarvený komplex peptidické vazby a měďnatého kationtu Cu 2+ Roztok bílkoviny (peptidu) + Cu 2+ + O - fial. zabarvení
Biuret Reakce se jmenuje podle biuretu, který vzniká zahřátím močoviny: 2 C O 2 C O O O 2-2 2 2 C + O 2 C O C C O Cu C C O Biuret není peptid ani bílkovina, je to látka, která má peptidickou vazbu.
Xanthoproteinová reakce Aromatické AMK ( například fenylalanin) se kyselinou dusičnou nitrují. Produkt nitrace je žlutý. Zahřejeme-li roztok bílkoviny s O 3, vzniklá denaturovaná bílkovina-sraženina- je žlutá. O 2 OOC C C 2 2 O 2 O 2
Struktura bílkovin 1.primární = pořadí AMK (dáno genetickou informací v DA), záměna byť jediné AMK znamená změnu biologických vlastností bílkoviny. 2.sekundární = prostorové uspořádání bílkovinného řetězce a)skládaný list rovinu tvoří peptidická vazba (sp 2 C) C - rovinu láme skupina (sp 3 C) R
Skládaný list
b) sekundární stuktura -šroubovice - helix Závity jsou zpevněny vodíkovými můstky.
3) Terciární stuktura a)globulární 1 vlákno bílkoviny se stáčí do klubka b)fibrilární více vláken se stáčí do společného vlákna V obou případech se vlákno(a) spojují pomocí těchto vazeb:
4) Kvarterní struktura Kvarterní stuktura = prostorové uspořádání bílkovinných řetězců ve složené bílkovině. Bílkovinné řetězce jsou vázány na nebílkovinou složku tzv.prostetickou skupinu. Změna kvarterní struktury také znamená změnu biologických vlastností. Změna struktury může být: a) vratná (například kvarterní struktura se mění podle právě zastávané funkce bílkoviny) b) nevratná (denaturace teplem t 50 C; působením silných kyselin, těžkých kovů Ag +, Pb 2+,..) ztráta biologických vlastností. Denaturované bílkoviny jsou lépe stravitelné.
Klasifikace bílkovin Jednoduché bílkoviny: 1. sferoproteiny (globulární) a)rozpustné v roztocích solí (př.globuliny) b)rozpustné ve vodě (př. albuminy) v krev.séru, mléce,bílku 2. skleroproteiny (fibrilární) nerozpustné ve vodě (př. kolagen kůže, keratiny vlasy, fibroin přírodní hedvábí)
Klasifikace bílkovin Složené bílkoviny: názvy podle prostetické nebílkovinné složky. bílkovina + prostetická složka 1)Lipoproteiny - lipid -základ buněč. membrán 2)Fosfoproteiny - 3 PO 4 (př. kasein v mléce jako Ca 2+ sůl tvoří asi 80% mléčné bílkoviny) 3)Glykoproteiny - C 6 12 O 6 obsahují monosacharidy 4)Metaloproteiny - kation kovu-například ferritin váže Fe 3+ 5)Chromoproteiny - barevná složka-např. hemoglobin 6)ukleoproteiny - nukleové kyseliny
Konec 27. tématu
28. eterocykly AZ Smart Marie Poštová m.postova@gmail.com
eterocyklické sloučeniny V cyklu mají mimo atomy C také jeden, nebo více atomů heteroatomů: O,, S,.. Jsou součástí vitamínů, nukleových kyselin, koenzymů, alkaloidů, antibiotik, některých proteinogenních AMK, cyklických forem sacharidů.. ázvy: triviální nebo polotriviální. Číslování začíná na heteroatomu, který se píše nahoře. Jsou-li např. dva různé heteroatomy: S,- má nižší číslo S- tedy ten heteroatom, který je ve vyšší skupině v PT.
Pětičlenné heterocykly s 1 heteroatomem: furan pyrrol thiofen O S Jsou aromatické, (heteroatomy mohou zapojit své volné elektronové páry do konjugace s -vazbami v cyklu, vzniká delokalizovaný -elektronový systém, tvořený podobně jako v benzenu 6 elektrony). Podobnost s benzenem vzrůstá s klesající elektronegativitou heteroatomu (v řadě furan, pyrrol, thiofen), v opačném směru se zvyšuje podobnost s dieny.
S E a A typické reakce Pro aromatické heterocykly jsou typické reakce substituce elektrofilní a adice- podobně jako pro areny. eteroatom má vyšší elektronegativitu, proto je v polohách 2 a 5 vyšší hustota π elektronů. S E proto probíhá přednostně to těchto poloh. itrací pyrrolu vzniká 2,5-dinitropyrrol. O 3, 2 SO 4 O 2 O 2
ydrogenace Adice- hydrogenace- pětičlenných heterocyklů: Z pyrrolu vzniká pyrrolidin. 2, i Z furanu oxolan. O Z thiofenu thiolan.(je součástí vitaminu ). S
Deriváty pyrrolu Proteinogenní AMK prolin od nasyceného pyrolu - pyrrolidinu. COO 4-hydroxyprolin (v kolagenu): O Indol: (v tryptofanu) COO
Deriváty pyrrolu AMK tryptofan OOC C C 2 2 Kyselina -3-indolyloctová (heteroauxinfytohormon-podporuje růst rostlin). C 2 COO
Deriváty pyrrolu Indigo modré barvivo- dříve izolované z rostlin-později synteticky vyráběné. Jeho dibromderivát je antický purpur. O O
Deriváty pyrrolu Porfin- základ hemoglobinu(fe 2+ ), myoglobinu (Fe 2+ ),, kobalaminu(co 3+ ), chlorofylu(mg 2+ ) Je to rovinný, aromatický cyklus. C C C C
Pětičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy pyrazol imidazol thiazol v lécích součást AMK histidinu ve vitamínub 1 S Setká-li se alergik s alergenem, dekarboxyluje histidin na histamin alergická reakce.
Deriváty imidazolu histidin 2 *sanorin přípravek proti rýmě C 2 C COO histamin 2 C 2 C 2 C 2
O Šestičlenné heterocykly s jedním heteroatomem 2--pyran 4--pyran pyridin O asycený pyranosový cyklus je součástí cyklických monosacharidů, podobně jako nasycený furanosový cyklus.
Reakce pyridinu Pyridin je zásaditá, kapalná ve vodě rozpustná látka, charakteristického zápachu, vyskytuje se v černouhelném dehtu. Je to Brönstedova zásada, proto s kyselinami tvoří soli. + + Cl Vzniká pyridinium chlorid
Reakce pyridinu ydrogenací pyridinu vzniká piperidin. Je zásaditější než pyridin. + 3 2 Jaký amin je pyridin a jaký amin je piperidin?
Deriváty pyridinu Kyselina nikotinová vitamin B 3 nebo PP vitamin (proti pelagře). ikotinamid součást koenzymu AD + (nikotinamidadenindinukleotid) Koenzym oxidoreduktas. COO CO 2
Deriváty pyridinu Chinolin a isochinolin (v opiátech). ikotin alkaloid. 3-(2--methylpyrrodinyl)- pyridin C 3
Šestičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy Pyrimidin (1,3-diazin) Jeho deriváty: uracil, cytosin, thymin jsou dusíkaté báze nukleových kyselin. Vyskytují se v enol a v ketoformě. Tautomerie. Ketoforma je stálejší.
Uracil Cytosin Uracil, cytosin O O C O C O O C O 2 2
Thymin Thymin, kyselina barbiturová O C O 3 C 3 C C O O Kyselina barbiturová-základ barbiturátů-hypnotik COOC 2 5 2 C + COOC 2 5 2 2 CO CO CO CO
Barbiturová kyselina I kyselinu barbiturovou píšeme s heteroatomem nahoře. Ve skupině C 2 jsou jeden, nebo oba atomy vodíku nahrazeny různými -R různé barbituráty. CO CO CO O O O
2 kondenzované heterocykly purin Jeho derivát: kyselina močová konečný produkt metabolismu u ptáků. O Je nerozpustná. O O
Adenin, guanin Jsou purinové dusíkaté báze nukleových kyselin. 2 Adenin Guanin O O 2 2
Alkaloidy Jsou dusíkaté, heterocyklické produkty metabolismu AMK u rostlin- (pryskyřníkovité, liliovité, mákovité ) Jako Br. zásady se vyskytují obvykle vázané jako soli karboxylových kyselin. V rostlině bývá více obvykle podobných alkaloidů- v kořenu, ve stonku, v květech, Klasifikace podle základního heterocyklu: a) pyridinový cyklus nikotin V tabáku, rozšířená droga, vdechovaný kouř poškozuje sliznice, obsahuje karcinogeny, vliv na krevní oběh.
S tropanovým cyklem Tropan (přemostěný piperidin) Jsou od něj odvozeny : Kokain lokální anestetikum Atropin-( v rulíku) mydriatický Tropan: účinek při očním vyšetření.
Opiáty Jsou odvozeny od isochinolinu- papaverin spazmolytikum zmírnění bolestí stahy hladkého svalstva Isochinolin: a fenanthrenu morfin-silné analgetikum, mírní strach, silně návykový, heroin=diacetylmorfin tvrdá droga, kodein-tiší kašel. Fenanthren:
S indolovým cyklem apříklad námelové alkaloidy- ergotaminmigrény. LSD diethylamid kyseliny lysergovéhalucinogen. Indol:
S purinovým cyklem Analeptika-stimulují určité oblasti ústřední nervové soustavy. Kofein - káva Theobromin - kakao Theoffylin - čaj Purin:
Konec 28. tématu