AMINOKWASY. I. Wprowadzenie teoretyczne. Aminokwasy są to związki, które w łańcuchu węglowym zawierają zarówno grupę aminową jak i grupę karboksylową.

Transkrypt

1 AMIKWASY I. Wprowadzenie teoretyczne Aminokwasy są to związki, które w łańcuchu węglowym zawierają zarówno grupę aminową jak i grupę karboksylową. 2 3 WZY GÓLE ATUALY AMIKWASÓW WYSTĘPUJĄY W BIAŁKA Zalicza się je do amfolitów, gdyż zachowują się jak kwasy i zasady. W stanie stałym występują one w formie jonów obojnaczych mających charakter soli wewnętrznych. Grupa aminowa w stosunku do grupy karboksylowej może zajmować dowolną pozycję: α, β, γ itd. W aminokwasach otrzymanych przez hydrolizę białek, grupa aminowa występuje zawsze w pozycji α. Ze względu na budowę chemiczną α-aminokwasy można podzielić na: 1. Aminokwasy z ugrupowaniem niepolarnym lub hydrofobowym (alkilowym lub arylowym): glicyna, alanina, walina, leucyna, izoleucyna, fenyloalanina, prolina. 2. Aminokwasy z ugrupowaniem polarnym, ale niezjonizowanym zawierającym grupy funkcyjne:, S, S 3, S-S oraz heterocykliczne. Są to seryna, cysteina, treonina, tyrozyna, metionina, cystyna, tryptofan. 3. Aminokwasy kwaśne, zawierające dodatkową grupę karboksylową: kwas asparaginowy, kwas glutaminowy oraz ich amidy (asparagina, glutamina). 4. Aminokwasy zasadowe, zawierające dodatkową grupę zasadową: aminową lizyna, ornityna; guanidynową arginina; pierścień imidazolowy histydyna. becność dwóch grup reaktywnych rzutuje na właściwości chemiczne aminokwasów. eakcje, którym ulegają aminokwasy można więc podzielić na trzy grupy: I. Wzajemne oddziaływanie grupy aminowej i karboksylowej Grupa karboksylowa ma zdolność do odszczepiania protonu, natomiast grupa aminowa może przyłączać proton. Grupy te w dużym stopniu na siebie oddziaływują. Dzięki temu cząsteczka aminokwasu istnieje w postaci wewnętrznej soli. Stąd też wynikają wysokie temperatury topnienia aminokwasów, dobra rozpuszczalność ich w wodzie i słaba w 1

2 rozpuszczalnikach organicznych. Same kwasy i same aminy z reguły trudno rozpuszczają się w wodzie, a bardzo dobrze w rozpuszczalnikach organicznych. ząsteczka aminokwasu wykazuje również znaczny moment dipolowy, a wynika to z tego, iż jest jednocześnie kationem i anionem KAT I J BJAZY AI p<7 p +_ 7 p>7 II. eakcje grupy karboksylowej III. eakcje grupy aminowej IV. eakcje specyficzne związane z obecnością grup funkcyjnych (np. S. S-S, S 3, ). Białka Białka są to związki zbudowane z więcej niż 100 reszt α-aminokwasów o masie cząsteczkowej powyżej 10 tys. Związki o niższej masie to polipeptydy. W białkach wiązanie peptydowe (zwane również wiązaniem amidowym) łączy grupę karboksylową jednego aminokwasu z grupą aminową drugiego aminokwasu. Powstanie dipeptydu z dwu wolnych aminokwasów wiąże się z uwolnieniem jednej cząsteczki wody S is-glu-ys-phe + 2 Białka ze względy na swoją strukturę dzielą się na białka proste i białka złożone. Spośród wszystkich polimerów syntetycznych i naturalnych białka są substancjami najbardziej skomplikowanymi i posiadającymi najbardziej różnorodne właściwości. Właściwości białek zależą od budowy i kolejności ułożenia wielu reszt aminokwasowych o różnej budowie grup, rozmieszczonych wzdłuż łańcucha polipeptydowego. Substancje białkowe pełnią w 2

3 przyrodzie funkcje strukturalne (np. skóra, włosy, ścięgna, włókna mięśniowe), katalityczne (enzymy), transportowe (hemoglobina białko krwi przenoszące tlen). Białkami są również substancje odpornościowe, które z jednej strony chronią organizm przed zakażeniem, a z drugiej uniemożliwiają przeszczepianie narządów. Wszystkie indywidualne cechy wszystkich organizmów sprowadzają się do białek, z których te organizmy są zbudowane według instrukcji zawartych w cząsteczkach DA. Substancje białkowe niezależnie od pochodzenia dają wspólne reakcje charakterystyczne. Są to reakcje strąceniowe i reakcje barwne. II. zęść praktyczna 1. eakcja grupy. Wyjaśnienie: Aminokwasy rozpuszczają się podobnie jak kwasy karboksylowe w 5% a 3. eakcji towarzyszy wydzielanie się 2, czyli zjawisko perlenia, które daje się zauważyć zazwyczaj dopiero po około 3 minutach. eakcja ta wskazuje na to, iż aminokwasy są mocniejszymi kwasami od _ + a a Wykonanie: Do 1 cm 3 5% a 3 dodać szczyptę glicyny. Po 2-3 min. wydzielają się pęcherzyki eakcja grupy - 2 z 2. Wyjaśnienie: Aminokwasy w wyniku działania 2 ulegają dezaminacji z wydzieleniem azotu i utworzeniem α-hydroksykwasu Wykonanie: ozpuścić szczyptę a 2 w 1 cm 3 1 M 2 S 4. Z roztworu wydzielają się pęcherzyki gazu. Po chwili, gdy ustanie wydzielanie się pęcherzyków, dodać parę kropli 1% roztworu glicyny. oztwór ponownie się burzy wydzielają się pęcherzyki azotu. 2 3

4 eakcje specyficzne dla α-aminokwasów eakcje barwne nie są swoiste dla białek, lecz są charakterystyczne dla poszczególnych aminokwasów. Są to zatem odczyny na białka bez względu na to czy są wolne, czy związane. 1. eakcja aminokwasów z us 4. Wyjaśnienie: Alifatyczne α-aminokwasy oraz aromatyczne z grupą - 2 w łańcuchu bocznym tworzą niebieskie kompleksy typu: 2 u 2 Wykonanie: Do 1-2 cm 3 1% roztworu glicyny dodać kroplami 10% roztwór us 4. Próbę wykonać również z wodnym roztworem białka jaja kurzego. 2. Próba ksantoproteinowa. Wyjaśnienie: eakcja ksantoproteinowa uwarunkowana jest obecnością w cząsteczce białka aminokwasów zawierających pierścień aromatyczny (tryptofan, tyrozyna, fenyloalanina). Pod wpływem stęż 3, zachodzi nitrowanie pierścienia benzenowego. W wyniku tej reakcji powstaje połączenie nitrowe o żółtej barwie. Stąd pochodzi żółte zabarwienie skóry, gdy przez nieuwagę obleje się palce stęż. 3. Dodatnią próbę ksantoproteinową dają również inne związki aromatyczne (fenol, benzen). Wykonanie: Do 1 cm 3 tyrozyny dodać 5 kropli stęż. 3 wytrąca się osad (jeśli było obecne białko), po podgrzaniu roztwór żółknie. Po oziębieniu i zalkalizowaniu 30% a następuje pogłębienie barwy lub wystąpienie zabarwienia pomarańczowego. Próbę wykonać również z wodnym roztworem białka jaja kurzego. 3 2 a a

5 3. eakcja ninhydrynowa. Wyjaśnienie: Aminokwasy i białka dają charakterystyczną reakcję z roztworem ninhydryny. Zależnie od p, barwa może być niebieska, fioletowa lub fioletowo-różowa. Próba ta wypada ujemnie z proliną i hydroksyproliną. eakcja ta jest reakcją grupową na aminokwasy. Ma podstawowe znaczenie w chemii tych związków. Służy do ich wykrywania i ilościowego oznaczania. ównież liczne związki zawierające I-rzędową alifatyczną grupę aminową, a także amoniak, dają z ninhydryną błękitne zabarwienie Wykonanie: Do 1 cm 3 roztworu glicyny dodać 2-4 krople ninhydryny. harakterystyczne zabarwienie pojawia się przeważnie natychmiast, czasem jednak niezbędne jest ogrzanie mieszaniny do wrzenia. ównolegle wykonać próbę z 2% roztworem proliny i białkiem jaja kurzego PUPUA UEMAA 4. Próba cystynowa. Wyjaśnienie: eakcja uwarunkowana jest obecnością siarki w cząsteczce białka. eakcja wypada dodatnio z cysteiną, cystyną i metioniną. Intensywnie dodatni odczyn dają białka zawierające duże ilości cystyny (np. keratyna). Wykonanie: Do 1 cm 3 1% roztworu cysteiny dodać 1 cm 3 30% ługu sodowego, gotować w ciągu 5 minut, a następnie dodawać kroplami roztwór ( 3 ) 2 Pb. Tworzący się początkowo biały osad stopniowo brunatnieje, a nawet czernieje. Ług rozkłada białko, siarka 5

6 wydziela się w postaci a 2 S tworząc z jonami Pb 2+ osad PbS. Próbę wykonać również z wodnym roztworem białka jaja kurzego. 2 S 2 YST EIA Białka 2 S 2 S 2 2 YST YA 3 S MET IIA 1. eakcje barwne. Wykazywanie wiązania peptydowego reakcja biuretowa Piotrowskiego Wyjaśnienie: Jest to reakcja barwna, która wykazuje specjalny rodzaj wiązania. eakcje tę dają wszystkie połączenia, które posiadają co najmniej dwie grupy --. eakcję tę daje również biuret i nieliczne związki nie posiadające wiązań peptydowych, a zawierające ugrupowania (-S--) lub (=--). Z siarczanem miedziowym w roztworze zasadowym biuret daje barwne związki kompleksowe. eakcji tej nie dają aminokwasy i dipeptydy. Próba biuretowa jest odczynem grupowym na białka. Ujemny wynik reakcji eliminuje obecność białka. Wykonanie: Do wodnego roztworu białka jaja kurzego dodać 1 cm 3 10% a i 1-2 krople 1% us 4. oztwór barwi się na kolor czerwono-fioletowy T EMP. u 2 2a Uwaga! EAKJA u ++ Z BIUETEM 1. ależy unikać nadmiaru us 4, który przeszkadza w reakcji, gdyż tworzy się galaretowaty u() 2, maskujący barwę reakcji. 2. Fioletowa barwa próby biuretowej łatwo znika po dodaniu 20% roztworu 3. W tych warunkach białka wypadają w postaci osadu. 6