Наглядная химия. Аминокислоты, Пептиды и Белки (pdf)
.pdf
1
Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза аминокислот. Белки
Соединение, которое содержит одновременно и кислотную функциональную группу, и аминогруппу, является аминокислотой.
Кислотно-основные свойства
H2N |
|
|
CH |
|
COO- |
H+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COO- |
H+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H3N |
|
CH |
|
H N |
|
CH |
|
COOH |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|||||
щелочной раствор H2N |
|
|
CH |
|
COOH |
кислый раствор |
|
|
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|||
H2 |
|
NCHCOOH |
H3 |
|
|
NCHCOO- |
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
||||||
|
|
|
|
|||
R |
|
|
|
|
||
|
|
R |
||||
|
|
|
|
|
||
неионная форма; |
цвиттер-ион; |
|||||
идеализированная аминокислота |
аминокислота в твердом состоянии |
|||||
Изоэлектрическая точка (рI)
|
|
|
CH2COO- + H2O |
|
H N |
|
CH COO- |
+ H O+ |
|
|
|
|
|
||||
H N |
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
||||||
3 |
|
|
|
2 |
2 |
3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Таблица – Наиболее распространенные α -аминокислоты |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Название |
Сокращение |
Структурная формула |
(pI) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глицин |
gly |
|
H2NCH2COOH |
5.97 |
|||||||||||||||
Аланин |
ala |
|
CH3 |
|
CHCOOH |
6.02 |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
NH2 |
|
||||||||||||||
Валин |
val |
|
(CH3)2CHCHCOOH |
5.97 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|||||||||||
Лейцин |
leu |
|
(CH3)2CHCH2 |
|
CHCOOH |
5.98 |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|||||
Пролин |
pro |
|
NH |
6.10 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
||||||||
Фенилаланин |
phe |
|
C6H5CH2 |
|
CHCOOH |
5.88 |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
||||||||||
Триптофан |
try |
|
C6H5CH2 |
|
CHCOOH |
5.88 |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
||||||||||
Аспарагин |
asn |
|
H2N(O)CCH2 |
|
CHCOOH |
5.41 |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|||||||
Глутаминовая кислота |
glu |
|
HOOCCH2CH2 |
|
CHCOOH |
3.22 |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|||||||
Лизин |
lys |
H2NCH2CH2CH2CH2 |
|
CHCOOH |
9.74 |
||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
Аргинин |
arg |
HN |
C NH CH2CH2CH2CHCOOH |
10.76 |
|||||||||||||||
|
|
H2N |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
Гистидин |
his |
|
N |
7.58 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
||||||||
|
|
|
NH CH2CHCOOH |
|
|||||||||||||||
Тирозин |
tyr |
HO |
|
|
|
|
|
|
|
CH2CHCOOH |
5.65 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
||
Цистеин |
cySH |
|
HSCH2 |
|
CHCOOH |
5.02 |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
||||||||||||
3
Способы получения аминокислот
Аминирование α -галогензамещенных кислот
RCH2COOH + Br2 |
PBr3 |
RCHCOOH |
1) |
NH3 (изб.) |
RCHCOOH |
|||
|
|
|
|
|||||
|
2) |
разб. кисл. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Br |
|
|
|
NH2 |
||
Бромирование при помощи малоновой кислоты
|
COOC2H5 |
|
COOC H |
COOH |
|
|
+- |
RBr |
2 |
5 |
|
Na |
RCH |
KOH / H2O |
RCH |
||
CH |
|
t |
|||
|
COOC2H5 |
|
|
|
|
|
|
COOC H |
COOH |
||
|
|
|
2 |
5 |
|
Br2 / ТГФ
натрмалоновый эфир
COOH 
RCBr
COOH
t |
R |
|
CH |
|
COOH |
|
-CO2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Br |
|||
Аминирование эфиров α -галогензамещенных кислот
O |
O |
|
|
|
O |
|
O |
|
|
N- K+ + ClCH2 C OC2H5 |
NCH |
C |
OC H |
5 |
|
2 |
|
2 |
|
O |
O |
|
|
|
|
HCl / H2O |
|
|
|
Cl- +H3N CH2COOH
4
Синтез Штреккера–Зелинского
NH4Cl + NaCN
NH4CN + NaCl
NH4CN 
NH3 + HCN
|
|
|
O |
NH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HCN |
||
R C |
|
|
RCH |
|
|
OH |
|
RCH |
|
NH |
|||||||||
H |
|
|
|
|
-H2O |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
RCH |
|
CN |
H2O |
RCH |
|
|
COOH |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
NH |
2 |
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
α -аминокислота |
|
|
|
|
||||||||
α -аминонитрил |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Алкилирование N-замещенных аминомалоновых эфиров
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
O |
|
COOC2H5 |
|
|
|
N- K+ |
|
|
COOC H |
5 |
COOC2H5 |
||
|
2 |
|
|
||
CH2 |
Br2 / ТГФ |
O |
N CH |
|
|
|
C H B r |
|
|||
COOC2H5 |
|
COOC2H5 |
COOC H |
5 |
|
|
|
|
|
2 |
|
O
N-фталимидмалоновый эфир
O
COOC2H5
N CH |
C2H5O- |
|
-H+ |
||
COOC2H5 |
||
|
O
O
O
N CH C OC2H5 RX
C O
O
OC2H5
O
R |
O |
|
|
|
N CH |
C |
OC2H5 |
H2O (H+) |
|
t |
||||
|
|
|
C O
O
OC2H5
5
O
O
N CH C OC2H5
C O
O
OC2H5
O
R O
N CH C OC2H5
C O
O
OC2H5
COOH NH3
+ R C COOH + 2C2H5OH
COOH COOH
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH3 |
|
|
|
|
|
NH |
||||||||
R |
|
C |
|
COOH |
t |
|
|
|
|
|
3 |
|
|||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
R |
|
C |
|
COOH |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
α |
|
H |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
-аминокислота |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(в виде соли) |
||||||||
|
|
|
|
|
6 |
||||
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COOC2H5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
-OC2H5 C6H5CH2Cl |
|
H O+ |
|
NH3 |
|||||
N CH |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
3 |
C6H5CH2CHCOOH |
||||||
|
|
|
|
||||||
COOC2H5 |
|
|
|
|
фенилаланин |
||||
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Химические свойства аминокислот
Реакции аминогруппы |
|
|
|
|
|
|
Метод Ван-Слайка |
|
|
|
|
|
|
CH3 |
CHCOOH + [HNO2] |
|
CH CHCOOH + N ↑ |
+ H O |
||
|
||||||
|
|
3 |
|
2 |
2 |
|
|
NH2 |
|
|
OH |
|
|
аланин |
|
молочная |
|
|
||
|
кислота |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
O
RCHCOOH + R'C H -H2O
RCHCOOH
NH2 |
|
|
|
N |
|
CHR' |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
основание |
|||
|
|
|
|
Шиффа |
|||
RCHCOOH + HC |
O |
|
RCHCOOH |
||||
H |
-H2O |
||||||
NH2 |
|
NCH2OH |
|||||
|
|
||||||
|
|
|
|||||
N -гидроксиметильное производное аминокислоты
7
Реакции карбоксильной группы
CH CHCOOH + CH OH |
HCl |
CH CHCOOCH |
|
NH3 |
CH CHCOOCH |
|||||
|
|
|
||||||||
3 |
|
3 |
-H2O |
3 |
|
3 -NH Cl |
3 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
NH3+Cl- |
4 |
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
аланин |
|
|
гидрохлорид |
|
|
метиловый эфир |
||||
|
|
метилового эфира |
|
аланина |
|
|||||
аланина
HOCH2 |
CHCOOH |
|
HOCH CH NH |
2 |
+ CO |
2 |
|
|
|||||||
|
|
2 |
2 |
|
|||
|
NH2 |
|
коламин |
|
|
|
|
серин |
|
|
|
|
|
|
|
HOOCCHCH2CH2COOH |
|
H2NCH2CH2CH2COOH + CO2 |
|
||
NH2 |
|
4-аминобутановая кислота |
|
|
|
глутаминовая кислота |
|
|
Качественные реакции
CH2CHCOOH |
O2N |
CH2CHCOOH |
HNO3 |
2NaOH |
|
NH2 |
-H2O |
NH2 |
|
|
|
HO |
HO |
|
|
|
|
тирозин |
|
желтая окраска |
O2N |
CH2CHCOO- Na+ |
NH2
Na+ -O
оранжевая окраска
8
O |
|
|
|
|
|
|
|
C |
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
+ H2 |
|
NCHCOOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|||||
|
OH |
|
|
|
|
|
|
C |
R |
|
|
||||
|
|
|
|||||
O |
|
α -аминокислота |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
нингидрин |
|
|
|
|
|
|
|
O |
O |
|
|
|
|
|
|
C |
C |
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
+ CO2 |
+ RC + 3H2O |
||
C |
C |
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
||
O |
OH |
|
|
|
|
|
|
сине-фиолетовая окраска |
|
|
|
|
|
|
|
Специфические реакции α ,β ,γ -аминокислот
Реакции α -аминокислот
O δ + |
|
|
H |
|
|
C |
OH |
H |
N |
|
|
CH3 CH |
|
|
CH CH3 |
t |
|
|
|
-H2O |
|||
N |
H |
HO |
C δ + |
||
|
|||||
H |
|
|
O |
|
α -аланин
9
O |
|
|
C |
NH |
|
3 |
4 |
амидные |
CH3 CH2 |
5CH CH3 |
группы |
1 6
HN C
O
3,6-диметил-2,5-дикетопиперазин
Реакции β -аминокислот
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
β |
|
α |
||
CH |
|
CH |
|
COOH |
CH2 |
|
CH |
|
COOH |
||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
-NH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
H |
|
акриловая кислота |
||||||||
|
|
|
β -аланин |
|
|
|
|
|
|
||||
Реакции γ -аминокислот
|
O |
|
CH2 |
δ + |
|
C |
||
CH2 |
OH |
|
H |
||
|
||
CH2 |
N |
|
|
H |
|
|
O |
|
|
CH2 |
C |
|
t |
CH2 |
амидная |
|
-H2O |
|||
|
группа |
CH2 N
H
γ -аминомасляная |
γ -бутиролактам |
|
кислота |
||
|
10
Пептиды и белки
Первичная структура
•Пептиды — соединения, построенные из нескольких остатков
α-аминокислот, связанных амидной (пептидной) связью.
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
O |
||||||||||||||||
H2N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH |
|
C |
|
OH + H |
|
NH |
|
|
CH |
|
C |
|
OH + H |
|
NH |
|
|
CH |
|
C |
|
OH |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
R' |
|
R'' |
|||||||||||||||||||||||||
Пептидная группа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
H2N |
|
|
CH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
NH |
|
CH |
|
|
|
|
C |
|
|
|
NH |
|
|
|
CH |
|
|
COOH |
|||||||||||||||||||||||||
-2H2O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R'' |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пептидная связь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
N-конец |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C-конец |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
аланил |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
глицил |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
серин |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
H2N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
CH |
|
C |
|
|
|
|
|
|
NH |
|
|
CH2 |
|
|
C |
|
|
|
NH |
|
|
|
|
|
CH |
|
|
COOH |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2OH |
||||||||||||||||||||
Аланилглицилсерин