AMINOKWASY,

AMINOKWASY,

PEPTYDY

PEPTYDY

C

H

2

N

C

OH

H

H

3

C

O

C

H

2

N

C

OH

H

R

O

alanina,

aminokwas

α-aminokwas

pierwszorzędowy

(R = łańcuch boczny)

N
H

C

OH

O

H

prolina, α-aminokwas

drugorzędowy

CH

2

OH

H

OH

C

H

O

CH

2

OH

HO

H

C

H

O

Konfiguracyjne izomery aldehydu glicerynowego:

a) aldehyd

D

-(+)-glicerynowy, b) aldehyd

L

-(–)-glicerynowy

a)

b)

H

3

N

CH

3

H

COO

H

3

C

H

COO

NH

3

L

-alanina

konfiguracja S

Wyznaczanie konfiguracji

L

-alaniny według systemu R,S

H

3

N

CH

2

SH

H

COO

HSCH

2

H

COO

NH

3

CH

2

SH

COO

H

H

3

N

Wyznaczanie konfiguracji

L

-cysteiny według systemu

R,S

L

-cysteina

konfiguracja R

PUNKT IZOELEKTRYCZNY

PUNKT IZOELEKTRYCZNY

CH

R

C

O

O

N

H

H

H

CH

R

C

O

O H

N

H

H

..

jon obojnaczy

CH

R

C

O

O

N

H

H

H

CH

R

C

O

OH

N

H

H

H

H

3

O

H

2

O

+

+

w
roztworze
kwaśnym

CH

R

C

O

O

N

H

H

H

OH

CH

R

C

O

O

N

H

H

H

2

O

+

+

w
roztworze
zasadowym

Punktem izoelektrycznym nazywamy pH, w którym istnieje

dokładna równowaga między formą kationową i anionową aminokwasu
i występuje on głównie jako obojętny jon obojnaczy.

Pospolite aminokwasy występujące w białkach

(Nazwy aminokwasów podstawowych dla żywienia człowieka zaznaczono

kolorem czerwonym)

Nazwa

Skróty

Masa

cząste-

czkowa

Struktura

Punkt

izoelek-

tryczny

pK

a1

α-COOH

pK

a2

α-

NH

3

+

Aminokwasy

obojętne

Alanina

Ala (A)

89

6.00

2.34

9.69

Asparagina

Asn (N)

132

5.41

2.02

8.80

Cysteina

Cys (C)

121

5.07

1.96

10.28

Glutamina

Gln (Q)

146

5.65

2.17

9.13

Glicyna

Gly (G)

75

5.97

2.34

9.60

CH

3

CH

COH

O

NH

2

H

2

NCCH

2

CH

COH

O

NH

2

O

HSCH

2

CH

COH

O

NH

2

H

2

NCCH

2

CH

2

CH

COH

O

NH

2

O

CH

2

COH

O

NH

2

Nazwa

Skróty

Masa

cząste-

czkowa

Struktura

Punkt

izoelek-

tryczny

pK

a1

α-COOH

pK

a2

α-NH

3

+

Izoleucyna

Ile (I)

131

6.02

2.36

9.60

Leucyna

Leu (L)

131

5.98

2.36

9.60

Metionina

Met (M)

149

5.74

2.28

9.21

Fenyloalanina

Phe (F)

165

5.48

1.83

9.13

Prolina

Pro (P)

115

6.30

1.99

10.60

Seryna

Ser (S)

105

5.68

2.21

9.15

Treonina

Thr (T)

119

5.60

2.09

9.10

CH

3

CH

2

CHCH

COH

O

NH

2

CH

3

CH

3

CHCH

2

CH

COH

O

NH

2

CH

3

CH

3

SCH

2

CH

2

CH

COH

O

NH

2

CH

2

CH

COH

O

NH

2

N

C

O

OH

H

HOCH

2

CH

COH

O

NH

2

CH

3

CHCH

COH

O

NH

2

OH

Nazwa

Skróty

Masa

cząste-

czkowa

Struktura

Punkt

izoelek-

tryczny

pK

a1

α-COOH

pK

a2

α-NH

3

+

Tryptofan

Trp (W)

204

5.89

2.83

9.39

Tyrozyna

Tyr (Y)

181

5.66

2.20

9.11

Walina

Val (V)

117

5.96

2.32

9.62

Aminokwasy

kwasowe

Kwas

asparaginow

y

Asp (D)

133

2.77

1.88

9.60

Kwas

glutaminowy

Glu (E)

147

3.22

2.19

9.67

N

H

CH

2

CH

COH

O

NH

2

CH

2

CH

COH

O

NH

2

HO

CH

3

CHCH

COH

O

NH

2

CH

3

HOCCH

2

CH

2

CH

COH

O

NH

2

O

HOCCH

2

CH

COH

O

NH

2

O

Nazwa

Skróty

Masa

cząste-

czkowa

Struktura

Punkt

izoelek-

tryczny

pK

a1

α-COOH

pK

a2

α-NH

3

+

Aminokwas

y zasadowe

Arginina

Arg

(R)

174

10.76

2.17

9.04

Histydyna

His (H)

155

7.59

1.82

9.17

Lizyna

Lys (K)

146

9.74

2.18

8.95

H

2

NCNHCH

2

CH

2

CH

2

CH

COH

O

NH

2

NH

CH

2

CH

COH

O

NH

2

N

N

H

H

2

NCH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

COH

O

NH

2

SYNTEZA

SYNTEZA

α

α

-AMINOKWASÓW

-AMINOKWASÓW

1.

a) Bromowanie kwasu karboksylowego za pomocą Br

2

i PBr

3

(reakcja Hella-Volharda-Zielińskiego)

b) Podstawienie bromu w α-bromokwasie amoniakiem

CH

3

CHCH

2

CH

2

C

OH

O

CH

3

CH

3

CHCH

2

CHC

OH

O

CH

3

NH

2

1. Br

2

, PBr

3

2. H

2

O

NH

3

nadmiar

kwas

4-

metylopentanowy

kwas 2-bromo-

-4-metylopentanowy

(R,S)-leucyna

(45%)

CH

3

CHCH

2

CHC

OH

O

CH

3

Br

2. Metoda ftalimidowa Gabriela

CH

R

Br

COOC

2

H

5

C

N K

C

O

O

C

N

C

O

O

CH COOC

2

H

5

R

R CH COOH

NH

3

Cl

COOH

COOH

+

HCl

H

2

O

+

3. Synteza amidomalonianowa

Na

+ –

OEt

etanol

BrCH

2

CO

2

Et

(S

N

2)

C

N

C

CH

3

H

O

CO

2

Et

CO

2

Et

–.

.

acetamidomalonian

dietylu

C

N

C

CH

3

H

O

H

CO

2

Et

CO

2

Et

C

N

C

CH

3

H

O

EtO

2

CCH

2

CO

2

Et

CO

2

Et

H

3

O

+

3 EtOH

CO

2

CH

3

COOH

+

+

+

kwas

(R,S)-asparaginowy

(55%)

C

N

C

CH

3

H

O

EtO

2

CCH

2

CO

2

Et

CO

2

Et

HOCCH

2

CH

COH

O

O

NH

2

4. Synteza Streckera

CH

2

CH

O

CH

2

CH

C N

NH

2

CH

2

CH

C

OH

NH

2

O

H

3

O

+

NH

4

Cl/KCN

H

2

O

(R,S)-fenyloalanina

(53%)

α-aminonitryl

fenyloacetaldehyd

Mechanizm powstawania α-aminonitrylu podczas syntezy aminokwasu
metodą Streckera

C

O

R

H

C

O

H

NH

2

H

R

C

NH

R

H

H

2

O

NH

3

.

.

+

+

+

C

NH

R

H

+

OH

–

H

2

O

.

.

CN

C

NH

CN

H

R

C

R

H

CN

NH

2

4. Redukcyjne aminowanie α-oksokwasów

a) metoda chemiczna

CH

3

CCOOH

O

CH

3

C

H

COOH

NH

2

NH

3

NaBH

4

kwas pirogronowy

(α-oksokwas)

(R,S)-alanina (55%)

b) metoda biochemiczna

HOOCCH

2

CH

2

CCOOH

O

HOOCCH

2

CH

2

C

H

COOH

NH

2

+

NH

3

NADH

dehydrogenaza

L-glutaminianowa

kwas α-oksoglutarowy

kwas (S)-glutaminowy

WIĄZANIA KOWALENCYJNE W

WIĄZANIA KOWALENCYJNE W

PEPTYDACH

PEPTYDACH

1. Wiązanie peptydowe

2. Wiązanie disulfidowe

utleniani

e

redukcja

dwie cysteiny

(tiole)

disulfid

C

O

CHCH

2

SH

NH

HS

CH

2

CH

C

O

NH

C

O

CHCH

2

S

NH

S

CH

2

CH

C

O

NH

wazopresyna

mostek disulfidowy

Cy

S

Tyr Phe Glu Asn Cy

S

Pro Arg Gly NH

2

OKREŚLANIE STRUKTURY PEPTYDÓW

OKREŚLANIE STRUKTURY PEPTYDÓW



Analiza aminokwasów

Analiza aminokwasów

Czas elucji

↑

↑

Wynik

analizy

równowagowej

mieszaniny

17

aminokwasów

O

O

OH

OH

O

O

N

O

O

CO

2

+

+

+

–

OH

H

2

O

ninhydryna

α-aminokwas

(kolor fioletowy)

H

2

N

CH

COH

O

R

RCH

O

OKREŚLANIE SEKWENCJI PEPTYDÓW

OKREŚLANIE SEKWENCJI PEPTYDÓW

METODĄ DEGRADACJI EDMANA

METODĄ DEGRADACJI EDMANA

W wyniku addycji nukleofilowej
końcowej grupy aminowej peptydu
do izotiocyjanianu fenylu powstaje
pochodna N-fenylotiomocznika

Następnie katalizowana kwasem
cyklizacja prowadzi do
tetraedrycznego produktu
pośredniego…

HCl

tiazolinon

H

3

O

+

N-fenylotiohydantoina

Następnie katalizowana kwasem
cyklizacja prowadzi do
tetraedrycznego produktu
pośredniego…

… który odrywa się od skróconego
łańcucha peptydu i tworzy tiazolinon

Tiazolinon przegrupowuje się pod
wpływem wodnego roztworu
kwasu, tworząc ostateczny produkt
– pochodną N-fenylotiohydantoiny

Mechanizm degradacji Edmana, służący do analizy N-końcowych
aminokwasów w peptydach

C

C

N

C

N
H

S

H

R

O

C

6

H

5

SCHEMAT SYNTEZY DIPEPTYDU

SCHEMAT SYNTEZY DIPEPTYDU

H

3

N CH

R

1

COO

H

3

N CH

R

2

COO

Z NH CH COOH

R

1

H

2

N CH COOY

R

2

Z NH CH COX

R

1

H

2

N CH COOY

R

2

Z NH CH CO

R

1

HN CH COOY

R

2

Z NH CH CO

R

1

HN CH COOH

R

2

H

2

N CH CO

R

1

HN CH COOY

R

2

lub

OCHRONA GRUPY KARBOKSYLOWEJ

OCHRONA GRUPY KARBOKSYLOWEJ

H

2

N

CHC

OH

O

CH

2

CH(CH

3

)

2

H

2

N

CHC

OH

O

CH

2

CH(CH

3

)

2

1. NaOH
2. H

3

O

+

H

2

/Pd

PbCH

2

OH

HCl

CH

3

OH

HCl

leucyna

leucyna

leucynian metylu

leucynian

benzylu

H

2

N

CHC

OCH

3

O

CH

2

CH(CH

3

)

2

H

2

N

CHC

OCH

2

Pb

O

CH

2

CH(CH

3

)

2

OCHRONA GRUPY AMINOWEJ

OCHRONA GRUPY AMINOWEJ

Benzyloksykarbonylo-L-fenyloalanina

CH

2

CH

H

2

N

COOH

CH

2

CH

HN

COOH

Z

CH

2

O

C

O

Cl

2N NaOH

dioksan

grupa

C O CH

2

C

6

H

5

O

Z =

Tert-butoksykarbonylo-L-fenyloalanina

grupa Boc = C

O

O C(CH

3

)

3

CH

2

CH

H

2

N

COOH

(CH

3

)

3

C O C

O

N

3

CH

2

CH

HN

COOH

Boc

+

E

3

N

dioksan

TWORZENIE WIĄZANIA PEPTYDOWEGO

TWORZENIE WIĄZANIA PEPTYDOWEGO

METODĄ DCC

METODĄ DCC

W pierwszym etapie kwas
karboksylowy przyłącza się do diimidu,
tworząc reaktywny czynnik acylujący

Nukleofilowy atak aminy na czynnik
acylujący prowadzi do tetraedrycznego
produktu pośredniego

H

2

N R'

Nukleofilowy atak aminy na czynnik
acylujący prowadzi do tetraedrycznego
produktu pośredniego

Produkt pośredni odłącza
dicykloheksylomocznik i daje pożądany
amid

Mechanizm tworzenia się amidu w reakcji kwasu karboksylowego i
aminy z DCC (dicykloheksylokarbodiimidem)

R C

NHR'

O

+

N,N-dicykloheksylomocznik

amid

N C N

O

H

H

WAŻNE DATY

WAŻNE DATY

1901

Emil Fischer

1932

C

6

H

5

CH

2

–O–CO– (grupa benzyloksykarbonylowa)

1935

Synteza glutationu

1953

Synteza oksytocyny

1963–65

Synteza insuliny

SYNTEZA PEPTYDÓW NA FAZIE STAŁEJ

SYNTEZA PEPTYDÓW NA FAZIE STAŁEJ

(METODA MERRIFIELDA)

(METODA MERRIFIELDA)

chlorometylowany polistyren

CH

CH

2

CH

2

CH

2

Cl

CH CH

2

CH CH

2

CH CH

2

CH

CH

2

Cl

1. Aminokwas blokowany BOC łączony

jest kowalencyjnie z polimerem
polistyrenowym przez utworzenie
wiązania estrowego (reakcja S

N

2)

2. Aminokwas po związaniu z

polimerem zostaje przemyty w celu
usunięcia nadmiaru odczynnika i
potraktowany kwasem
trifluorooctowym, by usunąć grupę
BOC

3. Drugi aminokwas blokowany BOC

zostaje przyłączony do pierwszego
przez reakcję wobec DCC. Nadmiar
reagentów zostaje usunięty przez
przemycie nierozpuszczalnego
polimeru z przyłączonym do niego
rosnącym peptydem

zasada

1. przemyci

e

2. CF

3

COOH

BOC NH

CHC

OH

O

R'

1. DCC,
2. przemyci

e

BOC NH

CHC

OH

O

R

+

polime
r

ClCH

2

polime
r

BOC NH

CHC

O

CH

2

O

R

polime
r

H

2

N

CHC

O

CH

2

O

R

polime
r

BOC NH

CHC

O

R'

NH

CHC

O

CH

2

O

R

wielokrotne
powtórzenie cyklu

Cykl odblokowania, łączenia i przemywania
powtarzany jest tyle razy, ile to jest
konieczne do przyłączenia wszystkich reszt
aminokwasowych do rosnącego łańcucha

4. Gdy pożądany peptyd zostanie

utworzony, działanie bezwodnym HF
usuwa końcową grupę BOC i
rozszczepia wiązanie estrowe z
polimerem, uwalniając peptyd

HF

polime
r

( )

n

BOC NH

CHC

O

R''

NH

CHC

NH

CHC

O

CH

2

R'

R

O

O

polime
r

+

( )

n

H

2

N

CHC

O

R''

NH

CHC

NH

CHC

OH

R'

R

O

O

HO

CH

2

1962 Synteza w fazie stałej (Bruce Merrifield)

Niektóre peptydy otrzymane metodą w fazie stałej

Peptyd

Liczba aminokwasów

Rok

Bradykinina

9

1964

Rybonuleaza A

124

1969

Ludzki hormon wzrostu

188

1970

Lizozym

129

1971

Rybonukleaza T

1

104

1972

Ludzki ACTH

39

1975

Glukagon

29

1978