Аминокислотыи белки

( proteios, греч. - первый)

Белки (протеины, полипептиды) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью α-аминокислот

В живых организмах аминокислотныйсостав белков определяется генетическим кодом.

α-Аминокислоты – мономеры для синтеза белков

В природе обнаружено более 300 аминокислот, однако в составе белков встречается только 20 (α-аминокислоты)

Классификация аминокислотКарбоксильная группа

Радикал

Аминогруппа

O

O

C C

H

H

H

H

N

R

Аминокислоты (аминокарбоновые кислоты) — органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильная и аминогруппа группы

C COOHH2N

H

H

COOH

NH2

123

4

2-аминоэтановая кислота -аминоуксусная кислотаглицин

2 или α

3-аминобутановая кислота-аминомасляная кислота

1. Структурная классификация

1.1. Взаимное расположение групп СОО- и NH2-

1.2. Природа радикала (R): алифатические, ароматические, гетероциклическиеCOOH

NH2

NH2

COOH

N

NH

NH2

COOH

лейцин антраниловая кислота гистидин

1.3. Количество групп СОО- и NH2- : моноаминокарбоновые, моноаминодикарбоновые, диаминокарбоновые

COOHH2NCOOH

COOH

H2N

HOOCNH2

H2N

глицин аспарагиновая кислота лизин

Протеиногенные аминокислоты («рождающие протеины») - природные аминокислоты, участвующие в построении молекул пептидов и белков

H3C C COOH

NH2

H

Аланин (Ala)

C C COOHNH2

H

H3C

H3CH

Валин (Val)

H2C

C

COOH

NH2H

CHH3C CH3

Лейцин (Leu)

HC

C

COOH

NH2H

H2C

CH3

CH3Изолейцин (Ile)

Аргинин (Arg)

H2C CH-COOHCH2HNH2CC

HN

H2N

NH2

Лизин (Lys) H2C CHCOOHCH2H2CH2CH2N

NH2

Треонин (Tre)C CHCOOHHO

H3CH NH2

H3C-S-CH2-CH2-CHCOOH

NH2

(Метионин (Met)

CH2-CHCOOH

NH2

Фенилаланин (Phe)

NH

CH2-CHCOOH

NH2

Триптофан (Try)

Незаменимые аминокислоты

N

NH

CH2-CHCOOH

NH2

Гистидин (His)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1) Глицин, 2) аланин, 3) аспарагиновая

кислота,4) аспарагин, 5) глутаминовая кислота, 6) глутамин, 7) оксилизин, 8) серин, 9) цистин, 10) тирозин, 11) 3,5-дибромтирозин, 12) 3,5-дииодтирозин 13) пролин, 14) оксипролин, 15) тироксин

Конфигурация протеиногенных аминокислот

Конфигурация – расположение атомов, характеризующее определенный стереоизомер

(+) –Аланин (-) -Аланин

COOH

C

CH3

H2N H

COOH

C

CH3

H NH2?COOH

C

R

H2N H

COH

C

CH2OH

HO H

L-аминокислота L –глицериновый альдегид

R,S – номенклатура L,D - номенклатура

L,D – номенклатура используется для аминокислот и углеводовR,S – номенклатура (см. Р. Моррисон, Р. Бойд. Органическая химия, с. 87)

Кислотно-основные свойства аминокислот

COO

C

R

H3N H

Биполярные ионы, цвиттер-ионы

Высокие Тпл. (200-350С); растворимы в воде;нерастворимы в неполярных органических растворителях.

Аминокислоты – амфотерные соединения

Изоэлектрическая точка - значение рН среды, при котором аминокислота существует преимущественно в виде цвиттер-иона

Синтез аминокислот1. Аминирование α-галогенкислот

COOHR+ Br2 , P

COOHR

BrNH3

COOHR

NH2

Р. Геля-Фольгарда-Зелинского

2. Фталимидный синтез по Габриэлю

COOHR

NH3+ Cl-

N-K+

O

O

+ R CO2Et

Cl

N

O

O

R

CO2Et

HCl

H2Oα-хлорэфир карбоновой кислоты

Реакции аминокислотCOOH

C

R

H2N H

Реакции, характерные для COO-группы

Реакции, характерные для NH2-группы

Реакции, характерные для R

Синтез пептидов

глицин глицин глицилглицин, Gly-Gly дипептид

Пептидная связь

CH

H

NH2

COOH + CH2N

H

COOH

HH2C

+H3NC

OHN CH2-COO- + H2O

Общая схема синтеза пептида

R

H3N+CHCOO-

R

Q-HNCHCOOH

R

Q-HNCHCOCl

R

Q-HNCHCOCl +

R'

H3N+CHCOO-

R

Q-HNCHCONHCHCOOH

R'

R

Q-HNCHCONHCHCOOH

R' R

H3N+CHCONHCHCOO-

R'

Защита аминогруппы и активация карбоксильной

Образование пептидной связи

Снятие «защиты»

Карбобензоксихлорид,бензилхлоркарбонат

Q=

CH2-O-C

O

Cl

Нобелевская премия 1955г. за впервые осуществленный синтез полипептидного гормона

Винсент Дю Виньо

Строение инсулина

Фредерик Сенгер, (США)Нобелевская премия,1958 г.

Белки

Первичная структура - последовательность аминокислот в полипептидной цепи

Вторичная структура — локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями

Третичная структура – пространственное строение полипептидной цепи(ковалентные, ионные связи, гидрофильно-гидрофобные взаимодействия)

Четвертичная структура – взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса

Трехмерная структура молекулы гемоглобина

Растворимы в воде или водных растворах кислот, оснований, солей.

К глобулярным белкам относятся ферменты, иммуноглобулины, транспортные и регуляторные гормоны, антитела, альбумин яиц, гемоглобин, фибриноген, фибрин

Глобулярные белки - полипептидные цепи плотно свёрнуты в компактные шарообразные структуры (глобулы)

Фибриллярные белки - полипептидные цепи, имеющие вытянутую нитевидную структуру

Не растворимы в воде.

К фибриллярным белкам относятся α-кератины, коллаген, фиброин.