Химические свойства

1. АК в растворе. Кислотно-основные свойства АК

Все АК хорошо растворимы в воде из-за наличия «стандартного блока». Наличие основного (аминогруппа) и кислотного (карбоксил) центра обуславливают амфотерность АК и автодиссоциацию. В растворе АК существуют в виде биполярного иона или цвиттер-иона:

NH₂ – СН₂ – СООН  ⁺NH₃ – СН₂ – СОО^-

диполярный ион (биполярный ион)

АК взаимодействуют со щелочами по карбоксильной группе и кислотами по аминогруппе:

Кислотный центр СООН и основный центр аминогруппы образуют с Си(ОН)₂ хелатный комплекс синего цвета.

Большинство АК в растворе имеют нейтральную среду, но если в радикале присутствуют основные центры (аминогруппы, гуанидин), то среда становится щелочной: рН7; в эту группу входят диаминомонокарбоновые «основные» АК: лизин, орнитин, а также аргинин.

NH₂ – СН – СООН + Н₂О  ⁺NH₃ – СН – СОО^- + ОН^-

(СН₂)₃- NH₂ (СН₂)₃-NH⁺₃

орнитин

Если в радикале имеется кислотный центр это «кислые» АК. К ним относятся дикарбоновые моноаминокислоты аспарагиновая и глутаминовая, в растворе данных кислот рН 7.

NH₂ – СН – СООН + Н₂О  ⁺NH₃ – СН – СОО^- Н₃О⁺

СН₂ – СООН СН₂ – СОО^-

у кислых АК будет при рН 7, а у основных АК при рН7.

2. Характерные химические реакции АК по карбоксильной и аминогруппам

1. Нуклеофильные свойства аминогрупп

Аминогруппа является сильным нуклеофильным реагентом и взаимодействует с электронодефицитным атомом углерода на субстрате. Например, с СН₃1 и ангидридом и хлорангидридом уксусной кислоты (S_N), образуя N-алкильные и N-ацильные производные (S_N)

1. АЛКИЛИРОВАНИЕ АК

2. АЦИЛИРОВАНИЕ АК

3. ПРИСОЕДИНЕНИЕ – ОТЩЕПЛЕНИЕ (ОБРАЗОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ ШИФФА)

С оксогруппой –С=О идет реакция присоединения - отщепления (A_N –Е). Образуя имины или основания Шиффа. Эта реакция используется в количественном определении АК в растворах, так как титрование щелочью невозможно, его проводят после блокады аминогруппы формальдегидом, в результате остается кислая карбоксильная группа, количество этих групп определяется титрованием щелочью, метод получил название «формольное титрование» или метод Серенсена.

3. Окислительное дезаминирование in vitro или реакция Ван-Слайка

С HNO₂ аминогруппа АК, как первичный алифатический амин вступает в реакцию окислительного дезаминирования, в результате аминогруппа превращается в гидроксильную. Эти реакции легли в основу количественного определения амино- и карбоксильных групп в растворах АК.

4. Образование амидной (пептидной связи)

Карбоксильная группа является электрофильным субстратом в реакции S_N и взаимодействует с нуклеофильной аминогруппой, образуя амидную или пептидную связь.

5. Качественная реакция на --аминокислоты – образование окрашенного сине-фиолетового соединения с нингидрином

6. Биохимические реакции -аминокислот

АК – мономеры белков, поэтому их превращения в организме связаны с метаболизмом белков.

Основной способ получения АК организмом – гидролиз белков. Существует 8 (у детей 10) незаменимых АК, которые могут поступать в организм только с белковой пищей, это Валин, Лейцин, Изолейцин, Треонин, Лизин, Метионин, Фенилаланин, Триптофан, (Мнемонический прием для запоминания: Только Врач И Фармацевт Могут Лечить Людей Таблетками, кроме Тирозина). Для растущих организмов незаменимы также гистидин и аргинин.

Заменимые АК синтезируются в организме из других АК и кетокислот реакцией трансаминирования или переаминирования

Трансаминорование

АЛАНИН ЩУК

ПВК АСПАРАГИНОВАЯ КИСЛОТА

Под действием кофермента НАД⁺ или НАДФ⁺ идет окислительное дезаминирование АК in vivo, в отличие от in vitro образуются оксогруппы кетокислот

Окислительное дезаминирование (in vivo)

NH₂ – СН₂ – СООН О = СН₂ – СООН

Декарбоксилирование, образование биогенных аминов

Название биогенных аминов: из серина – коламин, из лизиа – кадаверин, из триптофана - триптамин

Поликонденсация АК, образование полипептида

Номенклатура полипептидных цепей: название начинается с N-конца цепочки, остатки АК без гидроксильных групп называются как радикалы, с заменой окончания –ИН на –ИЛ, последняя АК называется полностью с окончанием –ИН.

Ала – Цис-Фен: Аланилцистеилфенилаланин

Строение пептидной связи: наличие р-п сопряжения, sp²-гибридизации атомов углерода, азота и кислорода в ней определяет ее плоскостное строение и отсутствие вращений вдоль оси связи и транс- конформацию.