Хиральными являются молекулы, содержащие асимметрический атом углерода (хиральный центр).
H* O
H2N C C OH
CH3
Стереоизомерные формы отличающиеся |
|
|
|
конфигурацией асимметрического атома |
|
-аланин |
L-аланин |
углерода. |
D |
||
|
|
11
Проекции Фишера
Конфигурационный стандарт — глицериновый альдегид.
СOH СOH
H |
|
* |
OH |
HO |
|
* |
H |
|
|
|
|
||||
|
СH2OH |
|
СH2OH |
D-глицеральдегид L-глицеральдегид
Энантиомеры — это стереоизомеры, молекулы которых относятся друг к другу как предмет и несовместимое с ним зеркальное отображение (оптические изомеры, которые отличаются оптической конфигурацией всех асимметрических атомов углерода).
12
Правила построения проекций Фишера:
1.Асимметрические атомы углерода представлены в виде пересечения линий связи;
2.Углеводородный скелет располагается вертикально;
3.Нумерация атомов углерода производится сверху вниз от главной функциональной группы;
4.Расположение заместителей, связанных с асимметрическим атомом углерода, обусловлено природой изомера:
— у D-аминокислот NH2-группа расположена справа (как в D-глицериновом альдегиде);
— у L-аминокислот NH2-группа расположена слева (как в L-глицериновом альдегиде).
13
СOOH СOOH
H2N |
|
* |
H |
H |
|
* |
NH2 |
|
СH3 |
СH3 |
|||||||
|
|
|
|
L-аланин D-аланин
Примеры α-аминокислотсдвумяцентрамихиральности
|
COOH |
|
COOH |
||||
H N |
|
* |
H |
H N |
|
* |
H |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
H C |
|
* |
H |
H |
|
* |
OH |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
C2H5 |
|
CH3 |
||||
L-изолейцин |
L-треонин |
14
Амфотерность α-аминокислот
Нейтральные α-АК в водных растворах при рН ≈ 7 и в кристаллическом состоянии существуют в виде цвиттер-ионов:
H3N |
CH COO |
Кислотный центр |
Основный центр |
R
Цвиттер-ион, внутренная соль - биполярный ион
15
Аминокислоты в водных растворах
1. Нейтральные аминокислоты (Ала, Вал, Лей, Иле, Сер, Тре, Асн, Глн, Мет, Фен, Про, Три) и Гли в растворах существуют в трёх формах.
H3N+ |
COOH |
|
-H+ |
|
H3N+ |
COO |
|
-H+ |
|
H2N COO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
R |
|
+H+ |
|
R |
|
|
+H+ |
|
|
||||||
катионная форма |
|
|
|
цвиттер-ион |
|
|
|
анионная форма |
R — боковые радикалы соответствующих нейтральных аминокислот.
рKа1 + рKа2
2
Изоэлектрическая точка (ИЭТ) – значение рН (pI), при котором амфолит находится в изоэлектрическом состоянии, то есть при котором концентрация биполярных ионов максимальна , а концентрации катионной и анионной форм минимальны и равны друг другу.
16
Аминокислоты |
|
pKa |
|
pI |
|
|
|
Ионогенных групп |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
-COOH |
-NH + |
в боковом |
|
|
|
|
3 |
фрагменте |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нейтральные |
|
|
|
|
|
Аланин |
2,3 |
9,7 |
|
6,0 |
|
Аспарагин |
2,0 |
8,8 |
|
5,4 |
|
Валин |
2,3 |
9,6 |
|
6,0 |
|
Глицин |
2,3 |
9,6 |
|
6,0 |
|
Глутамин |
2,2 |
9,1 |
|
5,7 |
|
Изолейцин |
2,4 |
9,7 |
|
6,1 |
|
Лейцин |
2,4 |
9,6 |
|
6,0 |
|
Метионин |
2,3 |
9,2 |
|
5,8 |
|
Пролин |
2,0 |
10,6 |
|
6,3 |
|
Селеноцистеин |
2,5 |
9,5 |
5,2 |
3,9 |
|
Серин |
2,2 |
9,2 |
|
5,7 |
|
Тирозин |
2,2 |
9,1 |
10,1 |
5,7 |
|
Треонин |
2,6 |
10,4 |
|
5,6 |
|
Триптофан |
2,4 |
9,4 |
|
5,9 |
|
Фенилаланин |
1,8 |
9,1 |
|
5,5 |
|
Цистеин |
1,7 |
10,8 |
8,3 |
5,0 |
|
Кислые |
|
|
|
|
|
Аспарагиновая |
2,1 |
9,8 |
3,9 |
3,0 |
|
Глутаминовая |
2,2 |
9,7 |
4,3 |
3,2 |
|
Осно́вные |
|
|
|
|
|
Аргинин |
2,2 |
9,0 |
12,5 |
10,8 |
|
Гистидин |
1,8 |
9,2 |
6,0 |
7,6 |
17 |
Лизин |
2,2 |
9,0 |
10,4 |
9,8 |
2. Основные аминокислоты :
H3N+ |
|
CH |
|
COOH −H+ H3N+ |
|
CH |
|
COO− −H+ H2N |
|
CH |
|
COO− −H+ H2N |
|
CH |
|
COO− |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
+H+ |
|
|
|
|
|
|
+H+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+H+ |
|
|
|
|
|
|||||||
|
(CH2)4 |
|
|
(CH2)4 |
|
|
(CH2)4 |
|
|
(CH2)4 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
+ |
NH3 |
|
|
|
|
+ |
NH3 |
|
|
|
|
+ |
NH3 |
|
|
|
|
|
NH2 |
дикатион |
катион |
цвиттер-ион |
анион |
||
|
Лиз2+ |
Лиз+ |
Лиз± |
Лиз- |
|
рН << pI |
pH < pI |
pH = pI = 9,8 |
pH > pI |
||
pK |
-COOH |
= 2,2 |
pK—+NH3 = 9,0 |
pK—+NH3 = 10,45 |
|
|
|
|
|
|
Основные свойства АК преобладают, среда водного раствора слабощелочная рI >7 (pI в щелочной среде)
18
Кислые аминокислоты
Ионные формы глутаминовой и аспарагиновой кислот при разных значениях pH раствора
|
H3N+ |
COOH |
|
H3N+ |
|
COO |
|
H3N+ COO |
|
|
H2N |
|
COO |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
-H+ |
|
|
|
|
|
|
-H |
+ |
|
|
|
|
|
-H+ |
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
X |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
+H+ |
|
|
|
|
+H+ |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
|
|
|
COO- |
+H |
+ |
|
|
|
COO- |
|||||
|
|
|
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
X = для аспарагиновой кислоты — -СН2-, для глутаминовой кислоты -СН2-СН2- |
||||||||||||||||||||||||
|
|
катион |
цвиттер-ион |
|
|
анион |
|
|
|
дианион |
|||||||||||||||
|
|
АК+ |
|
АК± |
|
|
|
|
|
АК- |
|
|
|
|
АК2- |
||||||||||
|
|
pH<pI |
|
pH=pI = 3,0 (Асп) |
|
pH>pI |
|
|
|
|
pH>>pI |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
pH=pI = 3,2 (Глу) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Асп |
pK |
= 2,1 |
|
|
|
pK |
-COOH |
= 3,9 |
|
|
|
pK—+NH3 = 9,8 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Глу |
pK |
-COOH |
= 2,2 |
|
|
|
pK |
= 4,3 |
|
|
|
pK—+NH3 = 9,7 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
-COOH |
|
|
|
-COOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кислотные свойства АК преобладают, среда водного раствора слабокислая рI < 7 (pI в кислой среде)
19
Пептиды
Пептиды — вещества, в которых остатки аминокислот соединены друг с другом амидной (пептидной) связью засчёт карбоксильнойгруппыоднойи аминогруппыдругойаминокислоты.
|
|
|
|
|
пептидная группа |
|
|
|
пептидная |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(амидная) связь |
|
N-конец |
|
|
R1 O |
|
|
R O |
|
|
|
|
R2 |
|
С-конец |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H2N—CH—C— |
|
N—CH—C |
|
— |
|
N—CH—COOH |
||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N-концевая |
С-концевая |
α-аминокислота |
α-аминокислота |
Пептиды ибелки
—пептиды — до 100 аминокислотныхостатков (олигопептиды — до10);
—белки— обычноболее100 аминокислотныхостатков, образующих сложные пространственные структуры.
20