РефератыХимияАмАминокислоты 2

Аминокислоты 2

Содержание:


Введение


Классификация аминокислот


Виды изомерии аминокислот


Двухосновные моноаминокислоты


Одноосновные диаминокислоты


Оксиаминокислоты


Серосодержащие аминокислоты


Гетероциклические аминокислоты


Способы получения аминокислот


Химические свойства аминокислот:


А) Свойства аминокислот, зависящие от наличия карбоксила.


Б) Свойства аминокислот, зависящие от наличия аминогруппы.


В) Свойства аминокислот, зависящие от совместного наличия карбоксильной и аминогруппы


Окислительно-восстановительные процессы, протекающие с участием аминокислот.


Связывание минерального азота аминокислотами.


Список использованной литературы


Введение


Аминокислоты - такие кислоты, которые помимо карбоксильной группы содержат аминогруппу NH2
.


Классификация аминокислот


1) по углеводородному радикалу (предельные, непредельные, ароматические, циклические, гетероциклические.)


2) по числу карбоксильных групп (одноосновные, двухосновные и тд.)


3) по числу аминогрупп (моноамино, диамино и тд.)


4) по наличию других функциональных групп (оксиаминокислоты, серосодержащие аминокислоты)


Виды изомерии аминокислот


1) изомерия углеродного скелета


2) изомерия положения аминогруппы: 2,β, γ и α


В природных условиях, как правило, встречаются α-аминокислоты. Они образуют мономерные звенья белковых молекул, то есть входят в состав белка.


3) оптическая изомерия. Аминокислоты, которые встречаются в природе L-ряда. Рассмотрим оптическую изомерию на примере α-аминопропионовой кислоты.


СH3
– *
CH – C = O α-аминопропионовая кислота, или аланин.


NH2
OH


Оптические изомеры:


ОН OH


С = О C = O


Н – С – NH2
H2
N – C – H


CH3
CH3


D-изомер(-) L- изомер (+)


L – изомеры отличаются от D – изомеров вкусом. D-изомеры сладкие, а L- изомеры горькие или безвкусные. Природные аминокислоты это L- изомеры. В биологическом отношении аминокислоты очень важные соединения, так как из их остатков строятся белковые молекулы. В состав белков входят 20-25 аминокислот. Это следующие:


1) СH2
– C = O аминоуксусная кислота, или глицин


NH2
OH


2)CH3
– CH – C = O α- аминопропионовая кислота, аланин


NH2
OH


3) СH3 – CH – CH – C = O валин


CH3
NH2
OH


4) CH3
– CH – CH2
– CH – C = O лейцин


CH3
NH2
OH


5) CH3
– CH2
– CH – CH – C = O изолейцин


CH3
NH2
OH


6) C6
H5
– CH2
– CH – C = O фенилаланин


NH2
OH


Двухосновные моноаминокислоты


1) O = C – CH – CH2
– C = O аспарагиновая кислота


HO NH2
OH


Амид этой кислоты называется аспарагин. Причем на аминогруппу замещается гидроксил наиболее удаленный от аминогруппы:


O = C – CH – CH2
– C = O - аспарагин


HO NH2
NH2


2) O = C – CH – CH2
– CH2
– C = O - глутаминовая кислота


HO NH2
OH


O = C – CH – CH2
– CH2
– C = O – глутамин (амид глутаминовой кислоты)


HO NH2
NH2


Одноосновные диаминокислоты


1) CH2
– CH2
– CH2
– CH – C = O - орнитин


NH2
NH2
OH


2) CH2
– CH2
– CH2
– CH2
– CH – C = O - лизин


NH2
NH2
OH


3) NH = C – NH – CH2
– CH2
- CH2
– CH – C = O -аргинин, в процессе обмена преобразуется в к-ту цитруллин


NH2
NH2
OH


4) NH2
– C – NH – CH2
– CH2
– CH2
– CH – C = O -цитруллин


O NH2
OH


Оксиаминокислоты


1) СH2 – CH – C = O - серин


OH NH2
OH


2) CH3
– CH – CH – C = O - треонин


OH NH2
OH


3) HO –C6
H4
– CH2
– CH – C = O – оксифенилаланин или тирозин


NH2
OH


Серосодержащие
аминокислоты


1) CH2
– CH – C = O - цистеин


SH NH2
OH


2) CH2
– CH – C = O - цистин


S NH2
OH


S


CH2
– CH – C = O


NH2
OH


3) CH3
– S – CH2
– CH2
–CH – C = O метионин


NH2
OH


Гетероциклические
аминокислоты


1) H2C CH2
2) OH – HC CH2


OH


H2
C CH – C = O H2
C CH – C =O


NH OH NH


пролин оксипролин


3) N C – CH2
– CH – C = O 4) CH NH2
OH


NH2
OH HC C C – CH2
– CH – C = O


HC CH HC C CH


NH CH NH


гистидин триптофан


Среди всех аминокислот 9 являются незаменимыми, то есть они в тканях синтезироваться не могут и должны поступать с пищей. Это кислоты:


1) Валин;


2) Лейцин;


3) Изолейцин;


4) Фенилаланин;


5) Лизин;


6) Треонин;


7) Метионин;


8) Гистидин;


9) Триптофан.


Способы получения аминокислот


1.Аминокислоты получаются при гидролизе белка
, который протекает при нагревании белковых веществ при температуре равной 1000
С , в присутствии серной кислоты в течении 24-48 часов. Этот способ применяется при количественном и качественном определении аминокислот в белке, как правило, методом хроматографии.


2.Действие аммиака на галогенкислоты
:


CH2
– C = O + NH3
HCL + CH2
– C = O


CL OH NH2
OH


хлоруксусная глицин


кислота


3. Присоединение аммиака к непредельным кислотам
(таким способом получают β-аминокислоты).


CH2
= CH – C = O + HNH2
CH2
– CH2
– C = O


OH NH2
OH


акриловая к-та β – оксипропионовая к-та


Присоединение водорода идет против правила Марковникова, так как сопряженные двойные связи.


4.Восстановительное аминирование
. Протекает в растительных и животных организмах. Это способ связан с введением аминогруппы в кетокислоту. Протекает в два этапа:


ОН OH ОН


С = О +
NH
3
C = O +2
H
. С = O


С = О -
H
2
O
C = NH СH – NH2


СН3
CH3
CH3


пировино- иминокислота аланин


градная к-та


Химические свойства аминокислот:


Они зависят от наличия:


1)карбоксильной группы


2)аминогруппы


3)от совместного наличия двух этих групп.


А) Свойства аминокислот, зависящие от наличия карбоксила.


Аминокислоты, как и любые кислоты, способны образовывать: а)соли; б)галогенангидриды; в)сложные эфиры; г)амиды; д)ангидриды; е)подвергаются декарбоксилированию.


R – CH – C = O + H2
O - соль


NH2
ONa NH2
CL


R – CH – C = O –хлорангидрид


R – CH – C = O R – CH – C = O + H2
O


NH2
OH NH2
O – CH3
– сложный эфир


R – CH – C = O + H2
O


NH2
NH2
– амид


R – CH2
- амин


NH2


Реакция декарбоксилирования аминокислот протекает в присутствии ферментов декарбоксилаз, а также при разложении белковых соединений, в результате таких реакций образуются амины (низшие амины содержатся в кишечных газах и имеют неприятный запах).


NH2
– CH2
– CH2
– CH2
– CH2
– CH – C = O -CO2
NH2
– (CH2
)5
– NH2


лизин NH2
OH диамин пептаметилендиамин (кадаверин)


Б) Свойства аминокислот, зависящие от наличия аминогруппы.


1) Реакции ацилирования
(ацил- радикал кислоты). По этой реакции один водород аминогруппы замещается на радикал кислоты – ацил. Примером может служить реакция обезвреживания бензойной кислоты в организме животных:


C6
H5
– C = O + HNH2
– CH2
– C = O C6
H5
– C = O OH


OH OH NH – CH2
– C = O


бензойная к-та глицин гиппуровая к-та


2) Реакция аминирования
(амин- углеводородный радикал). По этой реакции один водород аминогруппы замещается на углеводородный радикал – амин (такие реакции проводятся в лаборатории, когда надо протитровать аминокислоту, то есть количественно определить аминокислоту).


OH


CH3
– CH – C = O + CH3
– I HI + CH3
– CH – C = O


NH2
OH NH – CH3


аланин пористый


метил


По этой реакции аминогруппа как бы зажимается в тиски, блокируется и становится нереакционноспособной. Реакционноспособной становится только карбоксильная группа.


3) Реакции дезаминирования
. Дезаминирование- это отщепление аминогруппы в виде аммиака. Такие

реакции протекают в обменных процессах, а часто и при нарушении обмена. Они ведут к распаду аминокислот. Различают четыре вида дезаминирования:


а) окислительное дезаминирование.


OH OH OH


C = O +O
C = O +H2O
C = O + NH3


CH – NH2
ОКИСЛЕНИЕ
C = NH C = O


CH3
CH3
CH3


аланин иминокислота кетокислота (пировиноградная)


Окислительное дезаминирование – процесс, обратный восстановительному аминированию.


б) восстановительное дезаминирование
. Протекает под действием водорода:


OH OH


C = O +2H
C = O + NH3


CH – NH2
CH2


CH3
CH3


аланин пропионовая(предельная) к-та


в) гидролитическое дезаминирование
. Протекает под действием воды. При этом из аминокислоты образуются оксикислоты:


OH OH


C = O +
HOH
C = O + NH3


CH – NH2
CH – OH


CH3
CH3


аланин оксикислота (молочная)


г) внутримолекулярное дезаминирование
:


R R


CH2
CH


CH – NH2
ПРОТЕКАЕТ В ОСНОВНОМ В МИКРООРГАНИЗМАХ
CH + NH3


C = O C = O


OH OH


непредельная к-та


Основной путь дезаминирования – это окислительное дезаминирование. Этот вид дезаминирования преобладает у животных, растений и большинства микроорганизмов. Происходит под действием ферментов дегидрогеназ. Однако, активность дегидрогеназы тканей животных для большинства аминокислот очень низкая. Активна только дегидрогеназа глутаминовой кислоты. Поэтому большинство аминокислот в организме животных дезаминируются непрямым путем. Непрямое окислительное дезаминирование характеризуется предварительным переаминированием аминокислот с α- кетоглутаровой кислотой:


COOH COOH


R CH2
R CH2


CH – NH2
+ CH2
C = O + CH2


COOH C = O COOH CH – NH2


COOH COOH


амино- α-кетоглутаровая кетокис- глутаминовая


кислота к-та лота кислота


Образующаяся при этом глутаминовая кислота затем дезаминируется под действием глутаматдегидрогеназы до α-кетоглутаровой кислоты, которая может снова участвовать в непрямом дезаминировании других аминокислот.


COOH COOH COOH


CH2
CH2
CH2


CH2
-2H
CH2
+H2O
CH2
+ NH3


CH – NH2
C = NH C = O


COOH COOH COOH


глутаминовая иминокислота α-кетоглутаовая к-та


к-та


В) Свойства аминокислот, зависящие от совместного наличия карбоксильной и аминогруппы


1)Амфотерные свойства одноосновных моноаминокислот
. Реакция водных растворов таких аминокислот на лакмус нейтральна. Это объясняется тем, что карбоксильная группа обладает кислотными свойствами, а аминогруппа – основными. Эти группы взаимодействуют с образованием, так называемых внутренних солей. Внутренние соли – это соли, образующиеся в результате взаимодействия кислотных и основных групп, находящихся в пределах одной и той же молекулы. При образовании внутренних солей аминокислот ион водорода отщепляется от карбоксильной группы и присоединяется к аминогруппе, которая превращается как бы в ион замещенного аммония. Например, для аланина:


CH3
– CH – C = O CH3
– CH – C = O -


NH2
OH +
NH3
O


внутренняя соль (имеет два полюса + и -).


ОН


Такие аминокислоты ( с одной – С = О и одной NH2
) обладают амфотерными свойствами, они могут реагировать как с кислотами, так и с основаниями, образуя при этом комплексные соли. Взаимодействие аминокислоты с кислотой:






CH3
– CH – C = O + H+
CL-
CH3
– CH – C = O +


+
NH3
O-
NH3
OH CL-


комплексная соль, где аминокислота является катионом


Взаимодействие со щелочью:


CH3
– CH – C = O + NaOH CH3
– CH – C = O –


+
NH3
O-
NH2
O-
Na+
+ H2
O


комплексная соль, где аминокислота является анионом


2) Образование ди- три и полипептидов
. Эта реакция протекает в организме под действием ферментов пептидаз. Она ведет к образованию первичной структуры белка. При образовании дипептида две аминокислоты связываются пептидной связью. При этом одна аминокислота реагирует карбоксильной группой , а другая – аминогруппой.


CH3
– CH – C = O + HNH – CH2
– C = O -H2O
CH3
– CH – C – NH – CH2
– C = O


NH2
OH OH NH2
O OH


аланин глицин дипептидаланинглицин


– С = О -пептидная связь


NH


Та аминокислота, от которой уходит гидроксил карбоксильной группы, то есть остается кислотный радикал – ацил, меняет окончание «ин» на «ил».


3) Особое поведение аминокислот при нагревании
, в присутствии водоотнимающих веществ.


а) α- аминокислоты при нагревании
образуют циклические амиды – дикетопиперазины. взаимодействуют две молекулы :


H3
C H3
C


CH – C = O CH – C = O


H2
N OH -2H2O
NH NH


HO NH2
O = C – HC


O = C – CH CH3


CH3
дикетопиперазин (2, 5 –диметил – 3, 6 дикетопиперазин)


Для разных кислот радикалы при группе – СН могут быть разными, а ядро дикетопиперазина одно и то же. По мнению русских ученых Землинского, Садикова дикетопиперазины содержатся в полипептидных цепях. Они связывают остатки аминокислот также, как и пептидные связи.


б) β-аминокислоты при нагревании
теряют молекулу аммиака и превращаются в непредельные кислоты.


CH3
– CH – CH2
– C = O -NH3
CH3
– CH = CH – C = O


NH2
OH OH


Β-аминомасляная к-та кротоновая к-та


в) γ-аминокислоты при нагревании
, выделяя воду , образуют внутримолекулярные циклические амиды, так называемые лактамы:


CH2
– CH2
– CH2
– C = O H2
C – CH2


NH2
OH H2
C C = O - лактам γ-аминомасляной к-ты


γ-аминомасляная к-та NH


Лактам капроновой кислоты при полимеризации образует волокно-капрон.


Окислительно-восстановительные процессы, протекающие с участием аминокислот
.


Эти процессы протекают в организмах растений и животных. Имеются такие соединения, которые способны либо выделять водород, либо поглощать его (присоединять). При биологическом окислении идет отщепление двух атомов водорода, а при биологическом восстановлении – присоединение двух томов водорода. Рассмотрим это на примере цистеина и цистина.


CH2
– CH – C = O CH2
– CH – C = O


HS NH2
OH -2H
S NH2
OH


HS NH2
OH +2H
S NH2
OH


CH2
– CH – C = O CH2
– CH – C = O


цистеин цистин


восстановленная форма окисленная форма


Две молекулы цистина, теряя два атома водорода, образуют окисленную форму – цистеин. Этот процесс обратимый, при присоединении двух атомов водорода к цистину образуется цистеин - восстановленная форма. Аналогично протекает процесс окислительно- восстановительный на примере трипептида – глутатиона, который состоит из трех аминокислот: глутаминовой, глицина и цистеина.


цистеин


O = C – NH – CH – CH2
– SH O = C – NH – CH – CH2
– S – S –CH2
– CH – NH – C = O


CH2
C = O -2Н CH2
C = O C = O CH2


CH2
NH +2Н CH2
NH NH CH2


CH – NH2
CH2
глицин CH – NH2
CH2
CH2
CH – NH2


C = O C = O C = O C = O C = O C = O


OH OH OH OH OH OH


(2 молекулы)


трипептид восстановленная форма гексапептид – окисленная форма


При окислении отщепляется 2 атома водорода и соединяются две молекулы глутатиона и трипептид превращается в гексапептид, то есть окисляется.


Связывание минерального азота аминокислотами
.


У растений при избытке азота в почве аминокислоты (аспарагиновая и глутаминовая) способны связывать его в виде аммиака с образованием амидов – глутамина и аспарагина.


OH NH2


C = O C = O


CH2
CH2


CH2
+ NH3
CH2


CH – NH2
CH – NH2


C = O C = O


OH OH


глутаминовая к-та глутамин


Аналогично идет образование аспарагина. В организмах животных также образуются амиды аспарагиновой и глутаминовой кислот, которые являются резервом (депо) азота.


Аммиак, который образуется при дезамиировании аминокислот, может связываться аспарагиновой и глутаминовой кислотами. При этом образуются амиды аспарагин и глутамин.


Список использованной литературы:


1) Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия / Ю.А. Овчинников. – М.: Просвещение, 1987.


2) Яковишин Л.А. Избранные главы биоорганической химии / Л.А. Яковишин. – Севастополь: Стрижак-пресс, 2006.


3) Филиппович Ю.В. Основы биохимии. - М., 2007


4) Нейланд О.Я. Органическая химия.- М., 1990

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Аминокислоты 2

Слов:2642
Символов:19889
Размер:38.85 Кб.