Aminokwasy. COO - l. H 3 N C H l R

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Aminokwasy. COO - l. H 3 N C H l R"

Stefan Czerwiński
7 lat temu
Przeglądów:

1 Aminokwasy COO - l + H 3 N C H l R

2 Aminokwasy hydrofobowe z alifatycznymi grupami R glicyna alanina walina leucyna izoleucyna prolina metionina cysteina

3 Aminokwasy hydrofobowe z aromatycznymi grupami R fenyloalanina tyrozyna tryptofan

4 Aminokwasy hydrofilowe z polarnymi grupami R obdarzonymi ładunkiem kwas asparaginowy arginina lizyna histydyna kwas glutaminowy

5 Aminokwasy hydrofilowe z polarnymi grupami R pozbawionymi ładunku asparagina glutamina seryna treonina

6 Aminokwasy egzogenne Nie mogą być syntetyzowane w organizmie człowieka: leucyna izoleucyna lizyna fenyloalanina metionina walina treonina tryptofan histydyna arginina - prawidłowy wzrost dzieci wymaga dostarczenia jej z zewnątrz Największe dzienne zapotrzebowanie dorosłego człowieka jest na leucynę, a najmniejsze na tryptofan.

7 Aminokwasy endogenne Są syntetyzowane w organizmie zwierząt wyższych i człowieka. glicyna alanina prolina seryna kwas asparaginowy kwas glutaminowy glutamina arginina Aminokwasy względnie endogenne: tyrozyna powstaje z egzogennej fenyloalaniny cysteina powstaje z: egzogennej metioniny endogennej seryny

8 Aminokwasy niebiałkowe -alanina CH 2 CH 2 COO - l NH + 3 *powstaje podczas przemian zasad pirymidynowych *wchodzi w skład: kwasu pantotenowego koenzymu A (CoA) karnozyny kwas -aminomasłowy (GABA) CH 2 CH 2 CH 2 COO - l NH 3 + *powstaje w mózgu z glutaminianu *pełni rolę neuroprzekaźnika w synapsach, który stymuluje otwieranie kanałów chlorkowych w błonie postsynaptycznej

9 Aminokwasy niebiałkowe PRODUKTY POŚREDNIE W PRZEMIANACH BIOLOGICZNYCH: ornityna i cytrulina - uczestniczą w biosyntezie mocznika NH + 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH COOl l l + H 3 N CH 2 CH 2 CH COO - NH NH + 3 l H 2 N C=O kwas delta-aminolewulinowy kluczowy związek w syntezie porfiryn

10 Aminokwasy niebiałkowe METABOLITY POŚREDNIE PRZEMIAN BIAŁKOWYCH: homocysteina (kwas 2-amino-4-merkaptomasłowy) NH 3 + l HS CH 2 CH 2 CH COO - -jest produktem demetylacji metioniny oraz metabolitem pośrednim syntezy metioniny tauryna (kwas 2-aminoetanosulfonowy) powstaje z przemian cysteiny, - występuje w połączeniu z kwasami żółciowymi Niektóre aminokwasy niebiałkowe są antybiotykami produkowanymi przez niektóre szczepy bakterii np. chloramfenikal, cykloseryna i azaseryna, która hamuje wzrost tkanki nowotworowej

11 Aminokwasy niebiałkowe - homocysteina Niezależny czynnik ryzyka rozwoju m.in.: miażdżycy zawału serca udaru mózgu zmian zakrzepowych Do wzrostu poziomu homocysteiny prowadzą: czynniki genetyczne palenie tytoniu przewlekłe nadużywanie alkoholu nadmierne spożycie kawy niektóre leki niedobór witamin (nieprawidłowa dieta) witamina B6 witamina B12 kwasu foliowego

12 Aminokwasy są związkami amfoterycznymi +H + COOl + H 3 N C H l R jon obojniaczy -H + COOH l + H 3 N C H l R kation COO - l H 2 N C H l R anion

13 Punkt izoelektryczny aminokwasów Punktem izoelektrycznym (pi) aminokwasów nazywamy takie ph, przy którym cząsteczki aminokwasu występują w postaci jonu obojnaczego. wartość ph odpowiadająca wartości pi jest średnią arytmetyczną pk 1 i pk 2 w punkcie pi cząsteczki aminokwasu nie są obdarzone ładunkiem elektrycznym i nie wędrują w polu elektrycznym gdy ph < pi - cząsteczki aminokwasów są kationami gdy ph > pi cząsteczki aminokwasu są anionami

14 Równanie Hendersona-Hasselbalcha anion jon obojniaczy kation równoważniki OH -

15 Grupy funkcyjne aminokwasów tworzących białka zdolne do jonizacji W działaniu buforującym aminokwasów i białek biorą udział tylko reszty końcowych aminokwasów oraz grupy zdolne do jonizacji występujące w łańcuchach bocznych: COOH aminokwasów dwukarboksylowych NH 2 aminokwasów dwuaminowych OH tyrozyny i treoniny SH cysteiny reszta imidazolowa histydyny reszta iminowa argininy mała liczba końcowych grup aminowych i karboksylowych Obecność tych grup nadaje białku charakter wielowartościowego jonu.

16 Stereoizomery aminokwasów aminokwasy występują w postaci pary enancjomerów. posiadają one centrum chiralności roztwory wodne aminokwasów: skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo lub w prawo, występują w dwóch formach stereoizomerycznych L i D. w białkach w zasadzie występuje tylko forma L-aminokwasu. formę D można spotkać w ścianie komórkowej bakterii L- alanina D- alanina

17 Wiązanie peptydowe kowalencyjne wiązanie powstające między grupą - aminową jednego aminokwasu a grupą -karboksylową drugiego aminokwasu. wolna para elektronowa azotu wiązania peptydowego jest zdelokalizowana w wyniku nakładania się orbitali z grupy karbonylowej. grupa peptydowa jest sztywna i płaska. atomy tworzące wiązania peptydowe leżą w jednej płaszczyźnie. wodór grupy aminowej prawie zawsze znajduje się po położeniu trans w stosunku do tlenu grupy karbonylowej

18 Wiązanie peptydowe nie jest możliwa swobodna rotacja wokół wiązania C N możliwa jest rotacja wokół wiązań C -N i C -C kąty torsyjne (kąty rotacji) mają wpływ na kształtowanie się konformacji przestrzennej łańcucha polipeptydowego znając ich wartości dla każdej reszty aminokwasowej, można przewidzieć, jaki kształt przyjmie polipeptyd.

19 Nomenklatura peptydów - aminoacylokwasów nazwy tworzone są z użyciem nazw grup acylowych kończących się na yl i z nazwy aminokwasu z wolną grupą karboksylową (amionkwas C- końcowy). glicyna (Gly) glicyloalanina alanina (Ala) nazwa peptydu zawsze zaczyna się nazwą aminokwasu z wolną grupą aminową. alanina (Ala) glicyna (Gly) alanyloglicyna

20 POLIPEPTYDY glutation -glutamylocysteinyloglicyna Angiotensyna II zwęża naczynia krwionośne i jest najsilniejszym czynnikiem podwyższającym ciśnienie krwi. pobudza korę nadnerczy do syntezy aldosteronu, który zwiększa resorpcję zwrotną jonów sodowych w nerkach, przeciwdziałając ich utracie z moczem. Bradykinina, nanopeptyd rozszerza naczynia krwionośne i obniża ciśnienie krwi. wazopresyna i oksytocyna, nonapeptydy wykazujące aktywność hormonów produkowane w podwzgórzu, a magazynowane w tylnym płacie przysadki mózgowej. mają bardzo podobną strukturę, różnią się tylko dwoma aminokwasami. Wazopresyna (hormon antydiuretyczny, ADH) zwiększe wchłanianie zwrotne wody w dystalnych kanalikach nerkowych. niedobór ADH prowadzi do moczówki prostej. Oksytocyna stymuluje skurcze mięśni gładkich macicy i gruczułu sutkowego.

21 Polipeptydy o aktywności antybiotyków Niektóre peptydy wykazują aktywność biologiczną antybiotyków pierścień tiazolidynowy. Penicylina powstaje z D waliny i L cysteiny tworzą czteroczłonowy pierścień betalaktamowy i pierścień tiazolidynowy. pierścień -laktamowy do pierścienia betalaktamowego przyłączona jest wiązaniem peptydowym zmienna grupa kwasowa, L-cysteina D-walina Penicylina poprzez reaktywny pierścień betalaktamowy zawierający wiązanie peptydowe, nieodwracalnie hamuje transpeptydazę glikopeptydową kluczowy enzym w syntezie ścian komórek bakterii.

22 Polipeptydy aktynomycyna D -jest inhibitorem syntezy RNA, przez co hamuje syntezę białka -kwas fenoksazonodikarboksylowy jest połączony wiązaniem peptydowym z dwoma pentapeptydami -końcowe grupy karboksylowe tworzą makrocyliczne pierścienie laktonowe walinomycyna - Struktura cykliczna, połączona na przemian wiązaniami estrowymi i peptydowymi, składa się z trzykrotnie powtórzonego elementu: L-mleczan, L- walina, D-hydroksyizowalerian, D- walina - jonoforowy antybiotyk nośnikowy, pod jego wpływem błony przepuszczają K+ gramicydyna S, jonoforowy antybiotyk, budowa cykliczna gramicydyna A, struktura alfa helisy

23 Tworzenie wiązania dwusiarczkowego cysteina cystyna cysteina

24 Chemiczne modyfikacje reszt aminokwasowych Aminokwasy nie ulegające modyfikacjom potranslacyjnym: alanina, walina, leucyna, izoleucyna i metionina. Główne rodzaje potranslacyjnych modyfikacji łańcuchów bocznych: fosforylacja -karboksylacja acetylacja metylacja hydroksylacja racemizacja adenylacja ubikwitynacja glikozylacja sieciowanie białek z udziałem poliamin acylacja mirystylacja i palmitylacja prenylacja farnelyzacja i geranylogeranylacja tworzenie poprzecznych wiązań między łańcuchami polipeptydowymi tworzenie pochodnych glikozylofosfatydyloinozytylowych (GIP) Glikacja nieenzymatyczna Główne białka ulegające glikacji: hemoglobina, albumina i inne białka surowicy, białka błon plazmatycznych, krystalina, białka osłonek mielinowych ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego, białka macierzy łącznotkankowej, np. kolagen

25 Glikacja nieenzymatyczna białko glukoza zasada Schiffa produkt Amadori bezpośrednia reakcja chemiczna między redukującym cukrem, najczęściej glukoza a pierwszorzędowa grupą aminową białka, w której nie powstaje glikozyd. początkowy produkt jest labilną zasadą Schiffa, która ulega powolnemu przegrupowaniu Amadori do stabilnej ketoaminowej pochodnej białka. w organizmach żywych nieenzymatyczne przyłączenie cukrowca należy rozpatrywać jako strukturalną i funkcjonalną modyfikacje białka, mającą znaczenie w mechaniżmie starzenia, która ma szczególnie duży wpływ na białka o długim okresie półtrwania. prędkość i wydajność procesu nieenzymatycznej glikacji jest proporcjonalny do stężenia cukru oraz czasu trwania reakcji. Glikowane białka błon plazmatycznych i podstawnych oraz glikowany kolagen ścian naczyń krwionośnych mogą prowadzić do zwiększonej przepuszczalności mikronaczyniowej, np. w nerkach.

26 Glikacja nieenzymatyczna Powstawanie produktów Amadori szczególnie silnie widać w procesach patologicznych np. podwyższenie stężenia monocukrów w organiźmie człowieka w przebiegu cukrzycy. Nieenzymatyczna glikacja białek dotyczy również krystaliny soczewki oka. Powoduje w niej zmiany konformacyjne, ułatwiające powstawanie wiązań krzyżowych w białku i przyczynia się do powstawania agregatów krystaliny, które mają zwiększoną zdolność pochłaniania światła. W konsekwencji sprzyja to powstawaniu zaćmy (katarakty) u chorych na cukrzycę. W przebiegu choroby pojawiają się w oku także zmiany naczyniowe.

Podobne dokumenty

Chemia organiczna. Aminokwasy. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Chemia organiczna. Aminokwasy. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego Chemia organiczna Aminokwasy Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego 1 Aminokwasy aminokwasy zawierają przynajmniej jedną grupę aminową i jedną karboksylową wzajemne ułożenie grupy