Aminokwasy i białka: Aminokwasy (aa) biogenne:
Związki organicznee posiadające grupę aminową, grupę karboksylową, atom wodoru oraz łańcuch boczny ® połączone z węglem α (wyjątki: glicyna, prolina)
Wchodzą w skład białek
Należą do enancjomerów szeregu L
Amfoteryczny charakter aminokwasów:
Mogła reagować zarówno z kwasem jak i z zasadą
W roztworach wodnych ustala się równowaga kwasowo-zasadowa aminokwasów
Punkt izoelektryczny (pl)- pH roztworu, w którym aa występuje w formie jonu obojnaczego. pH to zależy od wartości pK(stała dysocjacji) poszczególnych grup funkcyjnych występujących w aa.
Rozpuszczalność aa –zależy od budowy aa oraz pH roztworu. AA są najsłabiej rozpuszczalne w pH=pl
Te same zasady dotyczą białek.
Klasyfikacja: Aminokwasy to grupa związków o bardzo zróżnicowanej budowie, właściwościach i funkcjach.
Stąd wiele kryteriów klasyfikacji np.
Biogenne-niebiogenne
Endogenne-egzogenne (treonina, tryptofan, fenyloalanina, lizyna, leucyna, izoleucyna, metionina i walina+Arg+His u dzieci)
Alifatyczne- aromatyczne
Polarne- niepolarne
Kwasowe- zasadowe- obojętne
Hydrofilowe- hydrofobowe- neutralne
Indeks hydrofobowości:
skala wyrażająca tendencje aa do poszukiwania środowiska wodnego lub hydrofobowego
aa hydrofobowe wykazują tendencję do występowania wewnątrz struktur białkowych
aa hydrofilowe zwykle występują na powierzchni białek
| AA hydrofobowe | AA hydrofilowe |
|---|---|
| -Val | -Asp |
| -Leu | -Asn |
| -Ile | -Glu |
| -Met | -Gln |
| -Phe | -His |
| (wszystkie są egzogenne) | -Lys |
| -Arg |
AA neutralne: reszta
Reakcje barwne aminokwasów:
Ogólny odczyn na AA – reakcja z ninhydryną.Jakośćiowe i ilościowe oznaczanie wolnych AA.
Zastosowanie reakcji z ninhydryną:
Analizy biochemiczne:
-kolorymetryczne:-czerwień Ruremmana max Abs 570nm
-zw.nitrowy z reakcji z proliną daje barwę żółtą max Abs 440nm
-gazometryczne: ilość wydzielonego CO ₂ lub NH₃
-chromatograficzne
Kryminalistyka- wykrywanie odcisków palców
Archeologia- np. oznaczanie wieku kościna podstawie analiz izotopowych węgla w wydzielonym CO₂
Reakcja ksantoproteinowa: wykrywanie aa aromatycznych (również na białkach). Reakcja nitrowania aa w środowisku silnie kwaśnym i temp. Powstaje barwna pochodna nitrowa (żółta- brązowej)
Peptydy i białka: nierozgałęzione polimery zbudowane z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi.
Cechy wiązania peptydowego:
W 40% ma charakter wiązania podwójnego (długość). Z tego powodu wiązanie peptydowe jest sztywne- nie ma możliwości rotacji grup wokół tego wiązania. Rotacja jest możliwa wogól wiązań pojedynczych przy Cα
Jest planarne- wszystkie atomy wchodzące w skład ugrupowania peptydowego leżą w jednejpłaszczyźnie
Przyjmuje konfigurację trans (wyjątek- Pro – i trans i cis) korzystną energetycznie
Struktury białek:
Zapis sekwencji aa: NH₂-Ser-His-Arg-Glu-Lys-COO‾ lub: Ser-His-Arg-Glu-Lys lub: SHREK
Przestrzenne ukształtowanie cząsteczki białka (jego konformacja) wynika z sekwencji aminokwasow i "dążenia" układu (cząsteczki białka i środowiska) do osiągnięcia stanu o najniższej energii.
Sekwencja aminokwasowa białka (struktura I-rzędowa) determinuje jego budowę
przestrzenną.
Struktury II-rzędowe to lokalne ugrupowania przestrzenne utworzone przez kolejne
aminokwasy w łańcuchu polipeptydowym stabilizowane przez wiązania wodorowe
pomiędzy grupami atomow tworzącymi wiązania peptydowe. Typowe, regularne
struktury drugorzędowe to: -α-helisa
- struktura β (dywanowa lub harmomijka) i skręt β
Struktura III-rzędowa opisuje rozmieszczenie w przestrzeni całego łańcucha
polipeptydowego. Oddziaływaniami determinującymi powstanie struktury
trzeciorzędowej są oddziaływania grup bocznych aminokwasow ze środowiskiem
(najczęściej wodnym, ale np. dla białek błonowych - lipidowym) oraz oddziaływania
wodorowe, jonowe i van der Waalsa pomiędzy grupami bocznymi aminokwasow.
Niekiedy struktura III-rzędowa jest stabilizowana mostkami disiarczkowymi.
Mostki te mogą łączyć fragmenty tego samego łańcucha lub, w przypadku białek
STRUKTURY BIAŁEK
o strukturze IV-rzędowej, rożne łańcuchy polipeptydowe.
Strukturę IV-rzędową posiadają białka składające się z więcej niż jednego łańcucha
polipeptydowego (np. insulina, hemoglobina), z ktorych każdy ma swoją własną
strukturę I-, II- i III-rzędową. Dopiero w wyniku właściwego
dopasowania tych łańcuchow powstaje biologicznie aktywna cząsteczka białka.
Prawo Lamberta- Beera”
A=kcl (A- absorbancja, k- współczynnik absorpcji, c- stężenie substancji pochłaniającej, l- grubość warstwy absorbującej)
↙↘
ε - molowy wspołczynnik absorpcji ma wartość rowną absorbancji, jaką ma
roztwor o stężeniu 1 mol/l przy grubości warstwy (wymiary kuwety) 1 cm
a - właściwy wspołczynnik absorpcji ma wartość rowną absorbancji, jaką ma
roztwor o stężeniu 1 g/l przy grubości warstwy (wymiary kuwety) 1 cm
Stąd: a = ε / M, gdzie M – masa molowa substancji
Reakcja biuretowa. Odczyn wiązania peptydowego
Białka i peptydy zawierające co najmniej 2 wiązania peptydowe tworzą z jonami miedzi(II) w środowisku zasadowym połączenia kompleksowe o barwie fioletowej, natomiast produkty kompleksowego powiązania jonow miedzi(II) z aminokwasami są niebieskie. Wyjątkiem jest histydyna, ktora ze względu na budowę swego łańcucha bocznego, daje produkt o barwie Reakcja biuretowa Odczyn wiązania peptydowego fioletowo-niebieskiej. Reakcja biuretowa znalazła zastosowanie w wielu metodach ilościowego oznaczania białek. Nazwa reakcji pochodzi od
biuretu – najmniejszego związku dającego pozytywny wynik w tej próbie
OGÓLNY SCHEMAT BUDOWY AMINOKWASU
Amfoteryczny charakter aminokwasów
Reakcja z ninhydryną
Reakcja z ksantoproteiną
Wiązania peptydowe
Pochłanianie światła w zakresie UV przez białka
Biuret