Aminokwasy

Aminokwasy

- podstawowy

- podstawowy

materiał

materiał

biologiczny

biologiczny

organizmów

organizmów

żywych

żywych

Aminokwasy

Aminokwasy

:

:

•

są składnikami białek oraz występują w

są składnikami białek oraz występują w

płynach

płynach

ustrojowych w postaci wolnej

ustrojowych w postaci wolnej

•

uczestniczą w biosyntezie peptydów i białek,

uczestniczą w biosyntezie peptydów i białek,

syntezie

syntezie





-oksokwasów, fosfatydów, porfiryn, zasad

-oksokwasów, fosfatydów, porfiryn, zasad

puryno-

puryno-

wych i pirymidynowych i wielu innych związków

wych i pirymidynowych i wielu innych związków

•

są związkami dwufunkcyjnymi - zawierają dwie

są związkami dwufunkcyjnymi - zawierają dwie

grupy

grupy

o całkowicie odmiennych właściwościach:

o całkowicie odmiennych właściwościach:

karboksylową

karboksylową

-COOH

-COOH

i aminową

i aminową

-NH

-NH

2

2

•

aminokwasy białkowe (z wyj. glicyny) zawierają

aminokwasy białkowe (z wyj. glicyny) zawierają

w czą-

w czą-

steczce asymetryczny atom węgla, są więc

steczce asymetryczny atom węgla, są więc

związkami

związkami

optycznie czynnymi

optycznie czynnymi

•

aminokwasy białkowe to L,

aminokwasy białkowe to L,





-aminokwasy (!!!)

-aminokwasy (!!!)

Aminokwasy

Aminokwasy

białkowe

białkowe

- wzór ogólny

- wzór ogólny

COOH

COOH

H

H

2

2

N C H

N C H

R

R



L

*

*

Podział aminokwasów wg

Podział aminokwasów wg

Karlsona:

Karlsona:

1. Aminokwasy z apolarnym łańcuchem

1. Aminokwasy z apolarnym łańcuchem

bocznym:

bocznym:

Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Pro,

Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Pro,

Phe

Phe

2. Aminokwasy z łańcuchem bocznym

2. Aminokwasy z łańcuchem bocznym

zawiera-jącym grupę polarną nie ulegającą

zawiera-jącym grupę polarną nie ulegającą

jonizacji:

jonizacji:

Ser, Thr, Tyr, Hyp, Cys, Met,

Ser, Thr, Tyr, Hyp, Cys, Met,

Trp, Asn, Gln

Trp, Asn, Gln

3. Aminokwasy z łańcuchem bocznym

3. Aminokwasy z łańcuchem bocznym

zawierają-cym drugą grupę -COOH

zawierają-cym drugą grupę -COOH

(monoaminodikarboksy-lowe):

(monoaminodikarboksy-lowe):

Asp, Glu

Asp, Glu

4. Aminokwasy z łańcuchem bocznym

4. Aminokwasy z łańcuchem bocznym

zawierają-cym drugą grupę -NH

zawierają-cym drugą grupę -NH

2

2

(diaminomonokarboksy-lowe):

(diaminomonokarboksy-lowe):

Arg, Lys,

Arg, Lys,

His

His

Aminokwasy

Aminokwasy

Egzogenn

Egzogenn

e

e

(niezbędne)

(niezbędne)

Val

Val

Ile

Ile

Leu

Leu

Lys

Lys

Met

Met

Thr

Thr

Phe

Phe

Arg

Arg

His

His

Endogenn

Endogenn

e

e

(nieniezbędne)

(nieniezbędne)

Gly

Gly

Ala

Ala

Ser

Ser

Tyr

Tyr

Asp

Asp

Asn

Asn

Glu

Glu

Gln

Gln

Pro

Pro

Hyp

Hyp

Cys

Cys

dla

dla

dziec

dziec

i

i

Aminokwasy

Aminokwasy

Glukogenn

Glukogenn

e

e

Ala

Ala

Arg

Arg

Asp

Asp

Glu

Glu

Gln

Gln

Cys

Cys

Gly

Gly

His

His

Pro

Pro

Hyp

Hyp

Met

Met

Ser

Ser

Thr

Thr

Val

Val

Ketogenne

Ketogenne

Lys

Lys

Asn

Asn

Gluko-

Gluko-

i

i

ketogenne

ketogenne

Ile

Ile

Phe

Phe

Trp

Trp

Tyr

Tyr

glukogenne glukoza i glikogen

glukogenne glukoza i glikogen

ketogenne kwas

ketogenne kwas





-ketomasłowy i

-ketomasłowy i

aceton

aceton

Własności

Własności

kwasowo-zasadowe

kwasowo-zasadowe

amonokwasów

amonokwasów

COO

COO

-

-

H

H

3

3

N C H

N C H

R

R

+

+

jon obojnaczy

jon obojnaczy

Punkt

Punkt

izoelektryczny

izoelektryczny

aminokwasów

aminokwasów

COO

COO

-

-

H

H

2

2

N C H

N C H

R

R

COO

COO

-

-

H

H

3

3

N C H

N C H

R

R

COOH

COOH

H

H

3

3

N C H

N C H

R

R

+

+

+

+

+H

+H

+

+

-H

-H

+

+

-H

-H

+

+

+H

+H

+

+

pH>p

pH>p

I

I

pH=p

pH=p

I

I

pH<p

pH<p

I

I

anion

anion

jon

jon

obojnaczy

obojnaczy

katio

katio

n

n

Reakcje

Reakcje

aminokwasów

aminokwasów

w roztworze

w roztworze

zasadowym

zasadowym

COO

COO

-

-

COO

COO

H

H

3

3

N C H +

N C H + Na

Na

OH

OH

H

H

2

2

N C H

N C H Na

Na

+

+

+H

+HOH

OH

R R

R R

+

+

-

anion

anion

sól sodowa

sól sodowa





-

-

aminokwasu

aminokwasu

Reakcje

Reakcje

aminokwasów

aminokwasów

w roztworze

w roztworze

kwaśnym

kwaśnym

COO

COO

-

-

COO

COOH

H

H

H

3

3

N C H +

N C H + H

H

Cl

Cl

H

H

3

3

N C H

N C H Cl

Cl

-

-

R R

R R

+

+

+

+

kation

kation

chlorowodorek

chlorowodorek





-

-

aminokwasu

aminokwasu

Najważniejsze

Najważniejsze

reakcje

reakcje

aminokwasów

aminokwasów

1. Acylowanie

1. Acylowanie

COOH

COOH

O

O

O

O

COOH

COOH

H

H

2

2

N CH

N CH

2

2

+ C

+ C

6

6

H

H

5

5

C

C Cl

Cl

C

C

6

6

H

H

5

5

C

C

NH CH

NH CH

2

2

NaOH

NaOH

HOH

HOH

N-

N-

benzoiloglicyna

benzoiloglicyna

(kwas hipurowy)

(kwas hipurowy)

chlorek

chlorek

benzoilu

benzoilu

glicyna

glicyna

+

+ HCl

HCl

Najważniejsze

Najważniejsze

reakcje

reakcje

aminokwasów

aminokwasów

2. Estryfikacja

2. Estryfikacja

CO

COOH

OH

O

O

H

H

2

2

N CH +

N CH + R

R

2

2

O

O

H

H

H

H

2

2

N CH C

N CH C OR

OR

2

2

+

+

HOH

HOH

R

R

1

1

R

R

1

1

aminoester

aminoester

alkohol

alkohol

aminokwa

aminokwa

s

s

Najważniejsze

Najważniejsze

reakcje

reakcje

aminokwasów

aminokwasów

3. Tworzenie chlorków

3. Tworzenie chlorków

kwasowych

kwasowych

C

C

H

H

2

2

N CH

N CH

R

R

O

O

C

C

l

l

C

C

H

H

2

2

N CH

N CH

+ P

+ PCl

Cl

5

5

P

PO

O

Cl

Cl

3

3

+

+ H

H

Cl

Cl

+

+

R

R

O

O

O

O

H

H

aminokwa

aminokwa

s

s

chlorek

chlorek

kwasowy

kwasowy

aminokwasu

aminokwasu

Najważniejsze

Najważniejsze

reakcje

reakcje

aminokwasów

aminokwasów

4. Tworzenie bezwodników

4. Tworzenie bezwodników

kwasowych

kwasowych

NH

NH

2

2

O

O

R CH C

R CH C

O

O

+

+

2CH

2CH

3

3

COOH

COOH

R CH C

R CH C

NH

NH

2

2

O

O

C

C

OOH

OOH

2

2

H

H

2

2

N CH

N CH

+

+

(CH

(CH

3

3

CO)

CO)

2

2

O

O

R

R

2 cząsteczki

2 cząsteczki

aminokwasu

aminokwasu

bezwodnik kwasowy

bezwodnik kwasowy

aminokwasu

aminokwasu

bezwodnik

bezwodnik

octowy

octowy

Najważniejsze

Najważniejsze

reakcje

reakcje

aminokwasów

aminokwasów

5. Reakcja z HNO

5. Reakcja z HNO

2

2

-

-

deaminacja

deaminacja

COOH

COOH

COOH

COOH

H

H

2

2

N

N

CH + H

CH + HN

N

O

O

2

2

HO CH

HO CH

+

+ N

N

2

2

+ H

+ H

2

2

O

O

R

R

R

R

aminokwa

aminokwa

s

s

hydroksykwas

hydroksykwas

Najważniejsze

Najważniejsze

reakcje

reakcje

aminokwasów

aminokwasów

6. Reakcja z ninhydryną

6. Reakcja z ninhydryną

7. Dekarboksylacja do amin

7. Dekarboksylacja do amin

biogennych

biogennych

COO

COO

H

H

H

H

2

2

N CH

N CH

H

H

2

2

N CH

N CH

2

2

+

+ CO

CO

2

2

R

R

R

R

aminokwa

aminokwa

s

s

amina

amina

biogenna

biogenna

aminokwas amina

aminokwas amina

seryna kolamina

seryna kolamina

cysteina cysteamina

cysteina cysteamina

histydyna histamina

histydyna histamina

lizyna kadaweryna

lizyna kadaweryna

tryptofan tryptamina

tryptofan tryptamina

treonina propanoloamina

treonina propanoloamina

kwas asparaginowy

kwas asparaginowy





-alanina

-alanina

tyrozyna tyramina

tyrozyna tyramina

5-hydroksytryptofan serotonina

5-hydroksytryptofan serotonina

Najważniejsze

Najważniejsze

reakcje

reakcje

aminokwasów

aminokwasów

8. Transaminacja

8. Transaminacja

H

H

+

+

, -

, - H

H

2

2

O

O

enzymy

enzymy

COOH

COOH

COOH

COOH

C

C

O

O

+

+ H

H

2

2

N CH

N CH

R

R

1

1

R

R

2

2

COOH

COOH

COOH

COOH

C

C

N

N

CH

CH

R

R

1

1

R

R

2

2

zasada Schiffa

zasada Schiffa

ketokwas

ketokwas

aminokwas

aminokwas

COOH

COOH

COOH

COOH

H

H

2

2

N CH

N CH

+

+

C

C

O

O

R

R

1

1

R

R

2

2

COOH

COOH

COOH

COOH

H

H

C

C

N

N

C

C

R

R

1

1

R

R

2

2

zasada Schiffa

zasada Schiffa

enzymy

enzymy

+

+ H

H

2

2

O

O

inny ketokwas

inny ketokwas

inny

inny

aminokwas

aminokwas

Tylko rośliny i niektóre drobnoustroje posiadają

Tylko rośliny i niektóre drobnoustroje posiadają

zdolność wprowadzania nieorganicznego azotu w

zdolność wprowadzania nieorganicznego azotu w

postaci aminowej w organiczne połączenia

postaci aminowej w organiczne połączenia

węglowe – reakcja ta nazywa się

węglowe – reakcja ta nazywa się

aminowaniem redukcyjnym

aminowaniem redukcyjnym

.

.

COOH

COOH

COOH

COOH

C

C

O

O

H

H

2

2

N

N

CH

CH

R

R

R

R

N

N

H

H

3

3

- H

- H

2

2

O

O

Aminokwasy

Aminokwasy

nie

nie

białkowe

białkowe

1.

1.





-aminokwasy

-aminokwasy

nie występujące w

nie występujące w

biał-kach, lecz pełniące

biał-kach, lecz pełniące

podstawowe funkcje w

podstawowe funkcje w

metabolizmie ssaków:

metabolizmie ssaków:

•

homocysteina

homocysteina

•

ornityna

ornityna

•

homoseryna

homoseryna

•

cytrulina

cytrulina

2.

2.





-aminokwasy

-aminokwasy

będące

będące

prekursorami hormonów tarczycy:

prekursorami hormonów tarczycy:

•

3-monojodotyrozyna

3-monojodotyrozyna

•

3,5-dijodotyrozyna

3,5-dijodotyrozyna

Aminokwasy

Aminokwasy

nie

nie

białkowe

białkowe

3.

3.





- i

- i





-aminokwasy

-aminokwasy

pełniące ważną

pełniące ważną

rolę

rolę

w metabolizmie ssaków:

w metabolizmie ssaków:







-alanina

-alanina

•

tauryna

tauryna

•

kwas

kwas





-aminoizomasłowy

-aminoizomasłowy

•

kwas

kwas





-aminomasłowy

-aminomasłowy

Znaczenie

Znaczenie

biomedyczne

biomedyczne

aminokwasów

aminokwasów



przenoszenie impulsów w układzie

przenoszenie impulsów w układzie

nerwowym (Gly, Glu)

nerwowym (Gly, Glu)



wytwarzanie amin o ważnych

wytwarzanie amin o ważnych

funkcjach biologicznych

funkcjach biologicznych

(histamina, GABA)

(histamina, GABA)



podtrzymanie wzrostu u dzieci oraz

podtrzymanie wzrostu u dzieci oraz

utrzymanie zdrowia u dorosłych

utrzymanie zdrowia u dorosłych

(aminokwasy egzogenne)

(aminokwasy egzogenne)

Znaczenie

Znaczenie

biomedyczne

biomedyczne

aminokwasów

aminokwasów



hydrofobowe grupy R odgrywają

hydrofobowe grupy R odgrywają

ważną rolę w uporządkowaniu

ważną rolę w uporządkowaniu

cząsteczek wody w roztworach

cząsteczek wody w roztworach

białek

białek



polarne grupy aminokwasów

polarne grupy aminokwasów

zasadowych odgrywają kluczową

zasadowych odgrywają kluczową

rolę w utrzymaniu konformacji

rolę w utrzymaniu konformacji

białka poprzez tworzenie wiązań

białka poprzez tworzenie wiązań

typu soli

typu soli



aminokwasy polarne uczestniczą w

aminokwasy polarne uczestniczą w

ukła-dach „przekazywania

ukła-dach „przekazywania

ładunku” podczas katalizy

ładunku” podczas katalizy

enzymatycznej

enzymatycznej

Znaczenie

Znaczenie

biomedyczne

biomedyczne

aminokwasów

aminokwasów



aminokwasy siarkowe (Met, Cys) są

aminokwasy siarkowe (Met, Cys) są

czynnikami nukleofilowymi w

czynnikami nukleofilowymi w

katalizie

katalizie



glicyna „dopasowuje się” w

glicyna „dopasowuje się” w

obszary trójwymiarowej struktury

obszary trójwymiarowej struktury

białek niedostępne dla innych

białek niedostępne dla innych

aminokwasów – występuje w

aminokwasów – występuje w

obszarach, w których łańcuchy

obszarach, w których łańcuchy

peptydowe ulegają silnemu

peptydowe ulegają silnemu

zwinięciu

zwinięciu

Dziękuję za uwagę

Dziękuję za uwagę