AMINOKWASY I BIAŁKA (1)AMINOKWASY I BIAŁKA (1), Rok I, Chemia organiczna, skrypt
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
AMINOKWASY I BIAŁKA Aminokwasy są związkami organicznymi, które posiadają w cząsteczce grupę karboksylową i grupę aminową. W zaleŜności od miejsca połoŜenia grupy aminowej, wyróŜnia się α, β, γ (itd.) aminokwasy. Aminokwasy moŜna podzielić takŜe w zaleŜności od budowy łańcucha bocznego. WyróŜnia się: a) aminokwasy, których łańcuch boczny stanowi wodór lub grupa alkilowa: glicyna (Gly, G), alanina (Ala, A), walina (Val, V), leucyna (Leu, L), izoleucyna (Ile, I); b) aminokwasy zawierające w łańcuchu bocznym grupę hydroskylową: seryna (Ser, S), treonina (Thr, T); c) aminokwasy zawierające w łańcuchu bocznym siarkę: cysteina (Cys, C), metionina (Met, M); d) aminokwas, w którym grupa aminowa jest częścią pierścienia i jest drugorzędowa: prolina (Pro, P); e) aminokwasy zawierające w pierścieniu ugrupowanie aromatyczne: fenyloalanina (Phe, F), tyrozyna (Tyr, T), tryptofan (Trp, W); f) aminokwasy kwaśne, zawierające jedną grupę aminową i dwie karboksylowe: kwas asparaginowy (Asp, D), asparagina (Asn, N), kwas glutaminowy (Glu, E), glutamina (Gln, Q); g) aminokwasy zasadowe, zawierające jedną grupę karboksylową i grupy zasadowe: lizyna (Lys, K), arginina (Arg, R), histydyna (His, H). Charakterystycznymi cechami aminokwasów są: bardzo wysokie temperatury topnienia, bardzo dobra rozpuszczalność w wodzie i brak rozpuszczalności w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych. Jest to spowodowane szczególnymi właściwościami chemicznymi wynikającymi z faktu, iŜ aminokwasy są związkami amfoterycznymi, co oznacza, Ŝe mogą reagować zarówno z kwasami jak i zasadami (a zarazem posiadają w swojej strukturze zarówno ugrupowanie kwasowe jak i zasadowe). Najbardziej stabilną formą aminokwasu jest sól wewnętrzna (tzw. jon obojnaczy). Natomiast w roztworze, w zaleŜności od pHzmienia się forma, w jakiej występują. pH, w którym wypadkowy ładunek aminokwasu jest równy zero nosi nazwę punktu izoelektrycznego (pI). W pI rozpuszczalność aminokwasów w wodzie jest najmniejsza. 1 Dzięki tym właściwościom moŜliwe jest wykorzystanie szeregu metod analitycznych w analizie aminokwasów, naleŜą do nich np. elektroforeza, elektroforeza kapilarna, chromatografia jonowymienna. W określonych warunkach pomiędzy grupą aminową jednego aminokwasu i grupą karboksylową innego aminokwasu moŜe powstać wiązanie peptydowe. Aminokwasy tworzą w taki sposób łańcuchy, które w zaleŜności od długości (od ilości budujących aminokwasów) nazywa się peptydami, polipeptydami (łańcuchy krótsze) lub białkami (łańcuchy dłuŜsze). wiązanie peptydowe dwa α-aminokwasy dipeptyd Ponad 700 róŜnych aminokwasów wstępuje naturalnie w przyrodzie, jednak tylko 20 z nich buduje białka charakterystyczne dla Ŝywych organizmów. Wszystkie aminokwasy tworzące białka naleŜą do szeregu α oraz posiadają konfigurację L (wyjątek stanowi glicyna, która nie posiada centrum asymetrycznego). KaŜdy z nich oprócz nazwy zwyczajowej posiada trzyliterowy skrót, który stosuje się podczas pisania struktury peptydów, a takŜe skrót jednoliterowy stosowany podczas zapisywania sekwencji aminokwasów w białkach. Identyfikacja aminokwasów moŜliwa jest zarówno dzięki charakterystycznym reakcjom grup aminowej i karboksylowej, występujących we wszystkich aminokwasach, ale równieŜ reakcjom specyficznym dla poszczególnych grup funkcyjnych występujących w łańcuchu bocznym. 2 ĆWICZENIA LABORATOTYJNE W otrzymanych probówkach znajdują się próbki badanych związków.Na podstawie wykonanych prób analitycznych naleŜy stwierdzić, w której probówce znajduje się odpowiednia substancja. Rodzaj Reakcje charakterystyczne Wynik próby substancji Stapianie z sodem i próba Lassaigne’a Potwierdzenie obecności azotu Reakcja ninhydrynowa α-Aminokwas Reakcja z solami miedzi Reakcja deaminacji i dekarboksylacji Reakcja pozytywna Aminokwas z ugrupowaniem aromatycznym Stapianie z sodem i próba Lassaigne’a Potwierdzenie obecności azotu Reakcja ksantoproteinowa Reakcja pozytywna Aminokwas zawierający siarkę (grupa -SH lub -CH 2 - S-CH 3 ) Stapianie z sodem i wykrywanie siarki Potwierdzenie obecności siarki Reakcja pozytywna, jeśli występuje grupa –SH, negatywna, gdy siarka występuje w postaci -CH 2 -S-CH 3 Wykrywanie grup tiolowych Reakcja ninhydrynowa Reakcja pozytywna Reakcja pozytywna jeśli w skład białka wchodzą aminokwasy aromatyczne Reakcja ksantoproteinowa Białko Reakcja biuretowa Reakcje strąceniowe Denaturacja Reakcja pozytywna REAKCJA NINHYDRYNOWA Aminokwasy oraz białka dają barwną reakcję z etanolowym roztworem ninhydryny. Reakcja ta nie jest specyficzna wyłącznie dla aminokwasów. Amoniak oraz część związków zawierających I-rzędową grupę aminową dają z ninhydryną charakterystyczne zabarwienie. Aminokwasy, peptydy i białka powodują, iŜ powstaje zabarwienie niebieskie, fioletowe, czerwono-fioletowe lub czerwone. Wykonanie oznaczenia: Ok. 50 mg aminokwasu naleŜy rozpuścić w ok. 0,5 ml 0,2% etanolowego roztworu ninhydryny. Zabarwienie powstaje natychmiast lub dopiero w następstwie ogrzania mieszaniny do wrzenia. 3 REAKCJA DEAMINACJI I DEKARBOKSYLACJI α-Aminokwasy ulegają deaminacji i dekarboksylacji pod wpływem czynników utleniających (podbromianu lub podchlorynu sodu). Końcowymi produktami reakcji są: amoniak oraz aldehyd uboŜszy o jeden atom węgla niŜ wyjściowy aminokwas. Aldehyd powstaje przez dekarboksylację tworzącego się pośrednio α-ketokwasu. O O H 2 N O + + NaClO C C + NaCl NH 3 CH C R OH R OH O + CO 2 R C H Utworzony aldehyd moŜna wykryć np. w reakcji z odczynnikiem Schiffa. Wykonanie oznaczenia: Około 50 mg substancji miesza się z ok. 0,5 ml nasyconego roztworu podchlorynu sodu, probówkę moŜna łagodnie ogrzać. Następnie dodaje się kilka kropli odczynnika Schiffa (roztwór fuksyny w kwasie siarkowym (IV)). O obecności aminokwasu świadczy róŜowa lub czerwona barwa. REAKCJA Z SOLAMI MIEDZI Alifatyczne α-aminokwasy oraz aminokwasy aromatyczne z grupą –NH 2 w bocznym łańcuchu dają barwne kompleksy z jonami metali, np. w reakcji z siarczanem miedzi (II) tworzą kompleksy o zabarwieniu ciemnoniebieskim: O CO R-CH-NH 2 Cu CO-O H 2 N-CH-R Wykonanie oznaczenia: Do wodnego roztworu aminokwasu naleŜy dodać kroplami roztwór CuSO 4 . Probówkę moŜna łagodnie ogrzać. Roztwór przyjmuje ciemnoniebieskie zabarwienie. Aby właściwie zinterpretować wynik naleŜy równolegle wykonać ślepą próbę. WYKRYWANIE SIARKI Stwierdzenie obecności jonów siarczkowych (S 2- ) w przesączu uzyskanym po stopieniu związku z sodem, jest pośrednim dowodem na obecność siarki w badanym związku. PoniŜej podano dwie metody identyfikacji jonów siarczkowych (reakcja z pentacyjanonitrozyloŜelazianem (III) sodu, reakcja z HCl). 4 1. Reakcja z pentacyjanonitrozyloŜelazianem (III) sodu (tzw. nitroprusydkiem sodu) Wykonanie oznaczenia: Do probówki zawierającej ok. 1 ml przesączu otrzymanego po stopieniu analizowanej substancji z sodem dodaje się 2-3 krople świeŜo sporządzonego 1% roztworu nitroprusydku sodu. W przypadku obecności jonów S 2- powstaje rozpuszczalne w wodzie połączenie kompleksowe o intensywnie fioletowo-czerwonym zabarwieniu. Na 2 S + Na 2 [Fe(CN) 5 NO] → Na 4 [Fe(CN) 5 NOS] Próba ta jest bardzo czuła i pozwala wykryć śladowe ilości jonów siarczkowych. 2. Reakcja z HCl Wykonanie oznaczenia: Do probówki zawierającej ok. 1 ml przesączu otrzymanego po stopieniu analizowanej substancji z sodem dodaje się kroplami 10% HCl do uzyskania pH w granicach 1-3 (wobec papierka wskaźnikowego). Przy duŜym stęŜeniu jonów S 2- wyczuwalny jest nieprzyjemny zapach siarkowodoru. Na 2 S + 2HCl → 2NaCl + H 2 S↑ WYKRYWANIE GRUP TIOLOWYCH Grupy tiolowe –SH tworzą z pentacyjanonitrozyloŜelazianem (III) sodu (nitroprusydkiem sodu)w środowisku zasadowym związek kompleksowy o zabarwieniu czerwono-fioletowym, według przedstawionej reakcji: [Fe 3 (CN) 5 NO] 2- + NH 3 + R-SH → [Fe 2 (CN) 5 NOS-R] 3- + NH 4 + Wykonanie oznaczenia: Do wodnego roztworu badanej substancjidodaje się 5 kropli 10% amoniaku, po czym wkrapla się świeŜo sporządzony 1-2% roztwór nitroprusydku sodu – powstaje zabarwienie czerwone lub czerwono-fioletowe. REAKCJA KSNATOROTEINOWA Aminokwasy aromatyczne jak i białka zwierające w swoim składzie aminokwasy aromatyczne reagują ze stęŜonym kwasem azotowym (V) tworząc nitrowe pochodne tych aminokwasów o charakterystycznym Ŝółtym zabarwieniu. W środowisku zasadowym pochodne odszczepiają barwne aniony nitrofenolanowe. 5 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
Podobne
|