Aminoacizi gls

AMINOACIZII (Aa) – CĂRĂMIZI DE CONSTRUCŢIE AI PROTEINELOR 1. 2. 3. 4.

Planul lecţiei:

Structura generală a Aa. Formulele de structură şi clasificarea Aa. Proprietăţile fizice ale Aa. Proprietăţile chimice ale Aa.

1

I. Structura generală a Aa Aminoacizi –

unităţi chimice de bază, care intră în componenţa structurii proteinelor.

Din cei peste

400 Aa

existenţi în stare liberă, doar 20 intră în componenţa proteinelor. 2

I. Structura generală a Aa

Structura chimică a fiecărei proteine se caracterizează prin: • natura diferită a Aa constituenţi;

• numărul Aa constituenţi; • proporţia Aa constituenţi; • ordinea înlănţuirii Aa constituenţi. 3

I. Structura generală a Aa Toţi Aa prezintă ca trăsătură comună existenţa unei grupări funcţionale

amină primară (-NH2) şi a unei grupări

carboxil (-COOH),

ambele grupate la acelaşi atom de carbon, denumit carbon-α (alfa).

Formula generală a Aa

NH2 R – CH 

COOH 4

I. Structura generală a Aa Diferenţierea Aa este determinată de radicalul R. H2N CH R

COOH

Catena principală Catena laterală

5

I. Structura generală a Aa După poziţia grupării amino – (NH2) faţă de grupa carboxil (-COOH), toţi Aa se împart în 3 tipuri:  (alfa) – aminoacizi

COOH 

HC

NH2

 (beta) – aminoacizi

 (gama) - aminoacizi

COOH

COOH









CH2

HC

NH2

CH2 CH2



HC

NH2 6

I. Structura generală a Aa Toţi Aa, care intră în structura proteinelor sunt -aminoacizi.

7

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa Nr. Formula de Denumirea Abrevierea din d/o structură uzuală chimică 3 litere 1 literă 1. 2. ...

8

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 1. GLICOCOLUL - Glicina - Ac. aminoacetic - Gly (G)

H H

C COOH NH2

9

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 2. ALANINA - Ac. -aminopropionic - Ala (A)

H CH3

C COOH NH2

10

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 3. VALINA

H

- Ac. -aminoizovalerianic CH3 CH C COOH - Val (V) CH3 NH2

11

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 4. LEUCINA

H

- Ac. -aminoizocaproic CH3 CH CH C COOH 2 - Leu (L) CH3 NH2

12

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 5. IZOLEUCINA - Ac. -amino--

metilvalerianic

- Ile (I)

H CH3

CH2

CH

C COOH

CH3 NH2

13

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 6. FENILALANINA - Ac. -amino-fenilpropionic

- Phe (F)

H CH2

C COOH NH2

14

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 7. PROLINA

- Ac. Pirolidin-2carboxilic

- Pro (P)

N

COOH

H

15

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 8. HISTIDINA -

H

Ac. -amino-imidazolpropionic

- His (H)

CH2 N

NH

C COOH NH2

16

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa H

9.TRIPTOFANUL -

Ac. -amino-indolilpropionic

- Trp (W)

CH2 N

C COOH NH2

H

17

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 10. SERINA

- Ac. -amino-hidroxipropionic

- Ser (S)

H CH2

C COOH

OH

NH2

18

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 11. TREONINA -

Ac. -amino-hidroxibutiric

- Thr (T)

H CH3 CH

C COOH

OH NH2

19

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 12. TIROZINA - Ac. -amino--

hidroxifenilalanina

- Tyr (Y)

H HO

CH2

C COOH

NH2

20

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 13. CISTEINA

H

- Ac. -amino--

CH2

C COOH

- Cys (C)

SH

NH2

tiopropionic

21

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 14. METIONINA -

Ac. -amino-Smetiltiobutiric

- Met (M)

H CH3 S

CH2 CH2

C COOH NH2

22

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 15. Ac.ASPARTIC - Ac. aminosuccinic

- Asp (D)

H HOOC

CH2

C COOH NH2

23

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 16. ASPARAGINA - Ac. -amino--

amidosuccinic

- Asn (N)

O HN2 C

H CH2

C COOH NH2

24

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 17. Ac. GLUTAMIC - Ac.

-aminoglutaric

- Glu (E)

H HOOC CH2 CH2 C COOH NH2

25

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 18. GLUTAMINA -

Ac. -amino-amidoglutaric

- Gln (Q)

O

HN2 C

H CH2 CH2

C COOH NH2

26

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 19. LIZINA

- Ac. ,ε-diamino-

caproic

- Lyz (K)

H CH2 NH2

CH2

3

C COOH NH2

27

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa 20. ARGININA - Ac. -amino-δ-

guanidinvalerianic

- Arg (R)

H CH2

CH2

NH C

2

C COOH NH2

NH

NH2

28

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa Clasificarea Aa în funcţie de natura radicalului

Aa cu R nepolar: (R conţine legături nepolare C-C, C-H) Gly, Ala, Val, Leu, Ile,

Phe, Pro, Trp, Met

Aa cu R polar: (R conţine legături polare C-O, C-N, O-H, S-H) Ser, Thr, Cys,

Tyr, Asn Gln

Lys, Arg, His,

Asp, Glu.

29

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa Aminoacizi monoaminodicarboxilici: Asp Glu Aminoacizi diaminomonocarboxilici: Lyz Arg His

30

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa Aminoacizii esenţiali – Aa, care NU POT

fi sintetizaţi de către organismul animal, dar care sunt absolut necesari pentru creşterea şi dezvoltarea organismului. Aminoacizii neesenţiali – Aa, care POT

fi sintetizaţi de către organismul animal.

31

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa Aminoacizii esenţiali: Val Leu Ile Thr Met

Arg Phe Tyr Trp His

Aminoacizii neesenţiali: Gly Ala Pro Ser Cys

Asp Asn Glu Gln Lys

32

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa Aminoacizi RARI H NH2 CH2 CH

Hidroxilizina

CH2

C COOH

2

OH

NH2 H

NH

Metillizina CH3

CH2

4

C COOH NH2

33

II. Formulele de structură şi clasificarea Aa Aminoacizi NEPROTEICI H HO

Homoserina

CH2

2

C COOH NH2 H HS

Homocisteina

CH2

2

C COOH NH2

34

III. Proprietăţile fizice ale Aa Aminoacizii sunt • substanţe solide, • cristalizate, • solubile în apă (cu excepţia Cys, Cis, Thr), • greu solubile în alcooli şi • insolubile în solvenţi organici. • Toţi aminoacizii sunt solubili în acizi diluaţi şi în hidroxizi alcalini. • Trp este degradat în mediu acid, iar His, Cys şi Cis – în mediu bazic.

• Aminoacizii sunt substanţe cu punct de topire şi de fierbere relativ ridicate, peste 200ºC. • Forma cristalelor este caracteristică pentru fiecare aminoacid, ceea ce uşurează identificarea lor. 35

III. Proprietăţile fizice ale Aa •

Marea majoritate a αaminoacizilor au gustul dulce, dulceag-amărui sau chiar amar (Leu, Tyr, Trp).

•

- şi -Aa nu prezintă gust dulce şi sunt în general substanţe insipide (fără gust).

• În afară de Gly, toţi -Aminoacizii sunt optic activi, datorită existenţei atomilor de carbon asimetrici în moleculă. 36

III. Proprietăţile fizice ale Aa Sub aspect structural, după poziţia grupării – NH2 faţă de atomii de carbon asimetrici din catena hidrocarbonată, Aa pot aparţine seriei L sau D:

R H C * NH2 COOH D-– aminoacid

R H2 N

C* H COOH

L-- aminoacid 37

IV. Proprietăţile chimice ale Aa Aa sunt substanţe ionizabile cu caracter amfoter. În soluţie Aa se comportă ca amfiioni sau ioni bipolari.

R

CH

COO

+ NH3 38

IV. Proprietăţile chimice ale Aa În punctul izoelectric (pI) numărul sarcinilor „+” = „-”

Valoarea pI depinde de natura radicalului.

39

IV. Proprietăţile chimice ale Aa Comportarea moleculei de Ala la pH diferit

40

IV. Proprietăţile chimice ale Aa Reactivitatea chimică a Aa este determinată de:

•

prezenţa gr. –COOH,

•

prezenţa gr. –NH2,

• angajarea simultană în reacţii a acestor 2 grupări chimice funcţionale grefate la carbonul α, • natura radicalului R care poate conferi proprietăţi chimice specifice.

41

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 1. Reacţii caracteristice gr. –COOH: a) Reacţia Aa cu bazele

R

CH

COOH

+ NH2

Aminoacid

R

CH

COO Na+

+

NaOH

H2O

NH2

Sare de sodiu

42

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 1. Reacţii caracteristice gr. –COOH: b) Reacţia Aa cu alcoolii (în prezenţă de HCl)

R

CH

COOH

+ NH2

Aminoacid

R

OH

HCl

R

CH

COOR

+

H2O

NH2

Aminoester

43

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 1. Reacţii caracteristice gr. –COOH: c) Reacţia Aa cu clorura de fosfor

R

CH

COOH

R

+ NH2

Aminoacid

CH

COOCl Cl

+

PCl5 NH2

Clorură de Aa

POCl3

+

HCl

Oxiclorură de fosfor

44

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 1. Reacţii caracteristice gr. –COOH: d) Reacţia Aa la încălzire uscată

R

CH NH2

Aminoacid

COOH

t

o

R

CH2

+

CO2

NH2

Amină primară

45

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 2. Reacţii caracteristice gr. –NH2 : a) Reacţia Aa cu acizii

R

CH

COOH

NH2

Aminoacid

R

+

HCl

CH

COOH

+ NH3 Cl

Clorhidrat de Aa

46

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 2. Reacţii caracteristice gr. –NH2 : b) Reacţia Aa cu cloruri (de exemplu, clorură de benzoil- Cl-CO-C6H5) R

CH

COOH

R

+R NH2

Aminoacid

CH

COOH

+

COCl NH

CO

HCl

R

Aminoacid acilat

47

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 2. Reacţii caracteristice gr. –NH2 : c) Reacţia Aa cu aldehide în mediu bazic

R

CH

COOH

R

+ NH2

Aminoacid

CH2O

- H2 O

Formaldehida

CH N

COOH CH2

Bază Schiff

48

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 2. Reacţii caracteristice gr. –NH2 : d) Reacţia Aa cu acidul azotos

R

CH

COOH

R

+ NH2

Aminoacid

CH

COOH

HNO2

+

H2O

+ N2

OH

Hidroxiacid

49

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 2. Reacţii caracteristice gr. –NH2 : e) Reacţia Aa de alchilare cu iodura de metil

R

CH

COOH

R

+

3 CH3I

CH

COOH

+ N

NH2

+ 3 HI

CH3

H3C CH3

Aminoacid

Betaină

50

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 2. Reacţii caracteristice gr. –NH2 : f) Reacţia Aa cu CO2 în mediu bazic

R

CH

COOH

R

+ NH2

Aminoacid

CH

COOH

NH

COOH

CO2

Acid carbamidic

51

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 2. Reacţii caracteristice gr. –NH2 : g) Reacţia Aa de condensare cu 2,4-dinitrofluorbenzen

R

CH

R

COOH

+

F

CH

COOH

NO2 HN

NH2

NO2

NO2

Aminoacid

NO2

2,4-dinitrofenil-Aa (produs galben) 52

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 3. Caracterul amfoter: a) Disocierea Aa în soluţii apoase

R

CH NH 2

Aminoacid

COOH

R

CH

COO

+ NH3

Ion amfoter (amfiion) Fiind amfoteri, Aa, dau săruri atât cu bazele, cât şi cu acizii.

53

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 4. Reacţii datorită ambelor gr. funcţionale: a) Reacţia dintre doi Aa H 2N

CH

COOH

R

H 2N

+

CH

H

C

N

COOH

R

- H2 O

H 2N

CH R

Aminoacid

O

Aminoacid

Legătură peptidică

CH

COOH

R

Dipeptidă

54

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 4. Reacţii datorită ambelor gr. funcţionale: b) Interacţiune dublă a doi Aa

NH2 R

CH COOH

Aminoacid

HOOC

+

CH H 2N

Aminoacid

R

- 2H2O

R

H

O

N

C CH

CH C

N

O

H

R

Dipeptidă

55

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 5. Transformări biochimice ale Aa: a) Reacţia Aa de transaminare HOOC

CH2

CH

COOH

+

CH3

CO

COOH

NH2

Acid aspartic

HOOC

CH2

Acid piruvic

CO

Acid oxaloacetic

COOH

+

CH3

CH

COOH

NH2

Alanina

56

IV. Proprietăţile chimice ale Aa 5. Transformări biochimice ale Aa: b) Fermentarea de către drojdii a unor Aa

H3C CH H3C

CH NH2

Valina

COOH

+

H2O

H3C CH

CH2

OH

+ CO2 + NH3

H3C

Izobutanol

57

MULŢUMESC PENTRU ATENŢIE ! 58