Тема 7 (аминокислоты)

находится в полностью протонированно форме, т.е. когда протоны присоединены и к аминогруппе и к карбоксильно группе.

В зависимости от рН среды преобладает та или иная форма в растворе.

При низких значениях рН преобладает сопряженная кислота, при высоких – сопряженное основание.

Изоэлектрическая точка аминокислот.

Если поместить аминокислоту в среду, обладающую проводимостью, и

опустить туда пару электродов, то в кислых растворах аминокислота будет мигрировать к катоду, а в щелочных – к аноду. При некоторых значениях рН,

характерных для данных аминокислот, кислота не будет передвигаться ни к катоду, ни к аноду, т.к. каждая молекула находится в виде цвиттер-иона. Это значение рН называется изоэлектрическо точко (рI) данно аминокислоты.

Зная значения pK2 сопряженно кислоты (обычно в пределах от 1 до 3) и

значения pK1 иполярного иона (значение находится в области 9–10),

изоэлектрическую точку можно определить из соотношения:

pI= 1/2(pK1+pK2)

При любом значении рН, превышающем изоэлектрическую точку,

моноаминомонокарбоновая - аминокислота имеет суммарны

отрицательный заряд и движется в электрическом поле к аноду

(положительному электроду).

При любом значении рН ниже изоэлектрической точки

моноаминомонокарбоновая - аминокислота имеет суммарны

положительный заряд и движется в электрическом поле в сторону катода

(отрицательного электрода).

pI моноаминомонокарбоновых - аминокислот

(таких как глицин, аланин, валин, лецин и т.д.) приблизительно

одинакова и равна примерно 6.0.

11

Таблица 3.2. Примеры моноаминомонокарбоновых - аминокислот со значениями pI

Аминокислоты, имеющие в радикале R- дополнительную карбоксильную или аминогруппу, имеют значения pI, отличающиеся от значени изоэлектрическо точки для моноаминомонокарбоновых -

аминокислот, таких как глицин, аланин, валин, ле цин и т.д.

Аминокислоты, содержащие две карбоксильные группы и одну аминогруппу

(например, глутаминовая кислота), имеют pI намного ниже чем у моноаминомонокарбоновых - аминокислот.

Аминокислоты, содержащие несколько аминогрупп и одну карбоксильную группу (например, лизин), имеют pI намного выше чем у моноаминомонокарбоновых - аминокислот.

12

Таблица 3.3. Примеры - аминокислот, содержащих несколько карбоксильных или

аминогрупп со значениями pI

массы. При определенном для каждого белка значении рН его молекулы

оказываются электроне тральными. Это значение рН называют изоэлектрическо точко (рI) белка. Изоэлектрическая точка белка зависит

от числа и природы заряженных групп в молекуле. Белковая молекула заряжена положительно, если рН среды ниже pI, и отрицательно, если рН среды выше pI.

Растворимость аминокислот и белков в изоэлектрическо точке минимальна.

Для установления структуры белка в настоящее время применяют методы электрофореза и ионообменно хроматографии. В основе метода

электрофореза лежит движение молекул аминокислот в электрическом поле.

Просте ши метод разделения аминокислот – электрофорез на бумаге.

13

Сущность метода

Каплю водного раствора, содержащего смесь аминокислот, наносят на полоску фильтровально бумаги, смоченную буфером с данным значением рН. Затем к полоске прикладывают высокое напряжение, создающее сильное электрическое поле. Из-за различи в величинах рК аминокислоты перемещаются вдоль полоски в том или ином направлении и с разными скоростями в зависимости от рН буферно системы и приложенного напряжения.

Например, при рН = 1,0 гистидин, аргинин и лизин несут заряд +2 и движутся к катоду быстрее остальных аминокислот, заряд которых равен +1. Но при рН = 6,0 положительно заряженные аминокислоты (лизин, аргинин, гистидин) движутся к катоду, а отрицательно заряженные (аспарагиновая и глутаминовая аминокислоты) – к аноду.

Все остальные аминокислоты либо остаются на месте, либо перемещаются на незначительные расстояния, т.к. имеют только по одно карбоксильно и одно аминогруппе и практически одинаковые значения pI.

4. Химические свойства α-аминокислот как гетерофункциональных соединений: образование внутрикомплексных солей, реакции этерификации, ацилирования, образования иминов.

Взаимодействие с азотистой кислотой. Качественные реакции α-

аминокислот.

Качественные реакции

1. Образование внутрикомплексных соле со свежеприготовленны м Cu(OH)2

Синее окрашивание

14

трансаминаза

L-глутамат -

2. Окислительное дезаминирование:

L- глутаматдегидрогеназа

L-глутамат- + NAD+ + H2O -кетоглутарат2- +

NH4+ + NADH + H+

В реакциях трансаминирования (реакции типа 1) происходит дезаминирование -аминокислоты и, одновременно, аминирование -

кетоглутарата. Смысл трансаминирования состоит в его коллекторно функции, а именно, в том, что аминогруппы многих аминокислот собираются в одно форме – в виде L-глутамата.

Роль глутамата в реакциях окислительного дезаминирования

(реакции типа 2) исключительно велика, так как -глутаминовая кислота –

единственная аминокислота, способная таким путем с большо скоростью отщеплять свою -аминогруппу.

Высвобождающи ся в виде иона аммония аммиак может быть как выведен из организма, так и использован для синтеза аминокислот.

Ниже приведены примеры конкретных уравнени реакци трансаминирования и окислительного дезаминирования.

Обратите внимание!

Формулы аминокислот приведены в виде биполярного иона, а

кетокислот – в виде ионов солей.

1. Трансаминирование:

17

2. Окислительное дезаминирование:

де ствует в обратном направлении, т.е. катализирует восстановление аммиака и -кетоглутарата с образованием глутамата. Здесь вместо кофермента NAD+ участвует NADP+. Такая реакция называется реакцие

восстановительного аминирования.

Уравнение реакции восстановительного аминирования приведено

ниже:

Неокислительное дезаминирование.

Это тип реакци встречается, в основном, у бактери и грибов.

Например, превращение аспарагиново кислоты в фумаровую под де ствием фермента аспартазы.

18

Реакции дезаминирования позволяют организму удалять избыток аминокислот, однако при этом повышается концентрация нежелательных азотистых веществ. Высокие концентрации аммиака и его производных токсичны для организма, которы поэтому стремится освободиться от них,

выделяя лишни азот в виде мочевины или мочево кислоты.

мочевая кислота

Мочевая кислота образуется в организме взрослого человека в качестве побочного продукта. Высокое содержание мочево кислоты приводит к мочекаменно болезни. Мочевая кислота в виде кристаллов мононатриево соли образует камни в почках и в мочевом пузыре. Соли мочево кислоты в суставах вызывают болезненные симптомы подагры очень широко распространенного заболевания человека. Содержание мочево кислоты и её соле в организме человека может представлять интерес с точки зрения эволюционно теории, поскольку большинство животных полностью разлагают мочевую кислоту до её выделения из организма.

6.Биологически важные реакции аминокислот:

декарбоксилирование, гидроксилирование, окисление и восстановление тиольных групп. Понятие о нейромедиаторах.

Декарбоксилирование, гидроксилирование, окисление и восстановление тиольных групп.

19

Некоторые -аминокислоты могут подвергаться в организме специфическим реакциям, сопровождающимся:

- отщеплением -карбоксильно группы (декарбоксилирование);

-гидроксилированием;

-окислением тиольных групп.

В таблице 3.4. приведены примеры таких реакци .

Таблица3.4.

Примеры некоторых биологически важных реакций аминокислот

Гидроксилирование

20