Agnieszka Caban poniedziałek
Marta Karwacka 12¹⁵-16⁰⁰
Karolina Michalska TŻiŻCz
Patrycja Szczepaniak

AMINOKWASY

Wstęp

Są to związki posiadające w swoich cząsteczkach zarówno grupę aminową, jak
i karboksylową. Ich podstawową funkcją jest udział w tworzeniu białek. Aminokwasy proteinogenne to standardowe aminokwasy białek, które posiadają jednolitą strukturę chemiczną:

W roztworach wodnych cząsteczka aminokwasu ulega wewnętrznemu zobojętnieniu,
w wyniku którego tworzy się jon obojnaczy:

Podstawiniki R różnią się ładunkiem, kształtem i reaktywnością chemiczną. W zależności od podstawinika aminokwasy możemy powiedzielić na 4 grupy:

• aminokwasy „kwasowe” - zawierające dodatkową grupę karboksylową np. kwas asparaginowy

• aminokwasy „zasadowe” - zawierające dodatkową grupę aminową np. arginina

• aminokwasy niepolarne - o alifatycznym łańcuchu bocznym np. walina

• aminokwasy polarne lecz nie zjonizowane - mające siarkę np. metionina lub posiadające grupę hydroksylową np. treonina

Właściwości amfoteryczne aminokwasów

Obecność w aminokwasach grupy karboksylowej i grupy aminowej powoduje, że są one związkami amfoterycznymi. W roztworach wodnych występują głównie w formie jonów.
W zależności od pH środowiska jony te mogą mieć charakter kwasowy bądź zasadowy.
W środowisku kwasowym aminokwas przyłącza proton, staje sie kationem i zachowuje jak kwas, gdy występujące w cząsteczce grupa karboksylowa -COOH i grupa amoniowa -NH₂ mogą być donorami protonów. W środowisku zasadowym aminokwas oddając proton staje sie anionem i zachowuje sie jak zasada, ponieważ zdysocjowana grupa karboksylowa COO-
i grupa aminowa NH₂ mogą przyłączać protony. Jest taka wartość pH roztworu, przy której cząsteczki aminokwasów występują w formie jonu obojnaczego, w którym liczba ładunków ujemnych jest równa liczbie ładunków dodatnich, czyli sumarycznie ładunek równy jest zeru. Taka wartość pH nosi nazwę punktu izoelektrycznego (pI).

1. Amfoteryczne właściwości aminokwasów

Probówki z:

• L-tyrozyna

• woda

• białko

Sposób wykonania: szczyptę krystalicznej L-tyrozyny rozpuścić na ciepło w kilkunastu kroplach roztworu HCl 0,1 M, następnie ochłodzić zawartość probówki pod strumieniem zimnej wody i dodać kilka kropel roztworu NaOH 0,05 M aż do momentu wytrącenia się osadu, po czym dodać kolejną porcję roztworu zasady.

Obserwacje:

• L-tyrozyna - rozpuszcza się w roztworze kwasu na ciepło, przy określonej wartości pH wytrąca się w postaci białego osadu, a w roztworze zalkalizowanym ponownie rozpuszcza.

• woda - nic

• białko - nic

Wnioski: L-tyrozyna posiada właściwości amfoteryczne.

2. Odczyn ninhydrynowy

Probówki z:

• L-glicyna

• woda

• L-tyrozyna

• białko

Sposób wykonania: Do 0,5 ml roztworu badanego aminokwasu dodać identyczną objętość odczynnika ninhydrynowego, a następnie ogrzewać mieszaninę w łaźni wodnej przez 15 minut w 100^oC.

Obserwacje:

• L-glicyna - granatowo-fioletowa

• białko - granatowy osad z widocznym „ściętym” białkiem

• L-tyrozyna - żółto-pomarańczowe

• woda - nic

Wnioski: Ninhydryna może służyć do wykrywania obecności aminokwasów w roztworze
z wyjątkiem proliny, nie posiadającej wolnej grupy aminowej.

3. Reakcje z kwasem azotawym (wg Van Slyke'a)

Probówki z:

• L-glicyna

• woda

• L-tryptofan

• białko

Sposób wykonania: Do 2 ml roztworu NaNO₂ dodać 2 ml roztworu CH₃COOH, wymieszać, następnie wprowadzić roztwór badanego aminokwasu.

Obserwacje:

• L-glicyna - pęcherzyki gazu

• woda - pęcherzyki gazu

• L-tryptofan - żółty, pęcherzyki gazu

• białko - nic

Wnioski: Reakcja z kwasem azotawym służy do wykrywania obecności aminokwasów
w roztworze. Zachodzi deaminacja, czyli eliminacja grupy aminowej (-NH₂) z wydzieleniem amoniaku (zauważalne pęcherzyki gazu).

4. Reakcja ksantoproteinowa

Probówki z:

• L-tryptofan

• L-tyrozyna

• woda

• L-glicyna

• białko

Sposób wykonania: Do 1 ml roztworu badanego aminokwasu dodać 0,5 ml stężonego HNO₃, ogrzewać próbkę w łaźni wodnej przez 30 sekund, następnie schłodzić pod strumieniem zimnej wody i zalkalizować 30% roztworem NaOH.

Obserwacje:

• L-tyrozyna- żółte

• L-tryptofan- pomarańczowo-różowe

• woda - nic

• białko - kłaczkowaty żółty osad (zdenaturowany)

• L-glicyna - nic

Wnioski: Reakcja ksantoproteinowa służy do wykrywania obecności aminokwasów aromatycznych w roztworze. W wyniku znitrowania aromatycznych ugrupowań powstaje trwałe, żółte zabarwienie.

5. Reakcja Millon'a

Probówki z:

• L-tyrozyna

• woda

• L-glicyna

• białko

Sposób wykonania: Do 0,5 ml roztworu L-tyrozyny dodać 0,5 ml odczynnika Millon'a, następnie ogrzewać roztwór w łaźni wodnej.

Obserwacje:

• L-tyrozyna - po dodaniu odczynnika Millon'a do roztworu L-tyrozyny roztwór pozostaje bezbarwny natomiast po ogrzaniu barwi się na czerwono

• woda - nic się nie działo

• L-glicyna - nic się nie działo

• białko - różowy osad

Wnioski: Reakcja Millon'a może służyć do wykrywania obecności L-tyrozyny w roztworze.
W reakcji tej nitrowana w pierścieniu aromatycznym reszta tyrozyny tworzy w obecności jonów rtęci(II) czerwone zabarwienie roztworu.

6. Reakcje charakterystyczne dla tryptofanu

1. Odczyn aldehydowy wg Rosenheim'a

Probówki z:

• L-tryptofan

• woda

• białko

• L-glicyna

Sposób wykonania: Do 1 ml roztworu L-tryptofanu dodać 3 krople aldehydu mrówkowego,
1 ml stężonego kwasu siarkowego oraz 2 krople nasyconego roztworu siarczanu rtęci,
a następnie dokładnie wymieszać.

Obserwacje:

• L-tryptofan - po dodaniu nasyconego roztworu siarczanu rtęci i wymieszaniu roztwór z był niemal czarny.

• woda - nic

• białko - kłaczkowaty, różowy osad

• L-glicyna - nic

Wnioski: Próba ta służy do wykrywania L-tryptofanu w roztworze. Pierścień indolowy, charakterystyczny dla bocznego łańcucha tryptofanu w obecności czynnika utleniającego tworzy barwne produkty kondensacji, powstające za pośrednictwem reszty aldehydu mrówkowego.

2. Reakcja wg Adamkiewicza

Sposób wykonania: Do 1 ml L-tryptofanu dodać 1 ml aldehydu mrówkowego, dokładnie wymieszać, a następnie ostrożnie po ściance probówki dodać 1 ml stężonego kwasu siarkowego.

Obserwacje:

• L-tryptofan - na granicy warstw pojawiła się ciemnofioletowa obrączka

• woda - nic

• białko - kłaczkowaty, różowy osad

• L-glicyna - nic

Wnioski: Opisana powyżej próba służy do wykrywania L-tryptofanu w roztworze.
Fioletowa obrączka, która pojawiła się na granicy faz jest efektem kondensacji cząsteczek tryptofanu w obecności aldehydu mrówkowego.

7. Odczyn Pauly'ego dla histydyny

Probówki z:

• L-histydyna

• woda

• białko

• L-glicyna

Sposób wykonania: Do 1 ml L-histydyny dodać 2 ml roztworu kwasu sulfanilowego oraz 1 ml roztworu azotynu sodu. Całość wymieszać i dodać 1 ml 30% roztworu NaOH

Obserwacje:

• L-histydyna - karminowy

• woda - nic

• białko - kanarkowy

• L-glicyna - jasno żółty

Wnioski: Opisana powyżej próba służy do wykrywania obecności L-histydyny
w roztworze. Pierścień imidazolowy histydyny w środowisku zasadowym ulega reakcji sprzęgania z jonem p-sulfobenzenodiazoniowym, której produktem jest czerwona pochodna diazowa.

8. Reakcja cystynowa

Probówki z:

• L-cysteina

• woda

• białko

Sposób wykonania: Otrzymaną próbkę L-cysteiny rozpuścić w 0,5 ml wody, po czym dodać kilka kropli roztworu octanu ołowiawego i 1 ml 30% roztworu NaOH, a następnie ogrzewać próbkę przez ok. 30 minut w łaźni wodnej.

Obserwacje:

• L-cysteina - czarny osad

• woda - nic

• białko - szaro-granatowy osad

Wnioski: Reakcja cystynowa służy do wykrywania obecności L-cysteiny w roztworze. Aminokwasy siarkowe z grupami -SH lub -S-S podczas ogrzewania w środowisku silnie alkalicznym, przekształcając się w kwas pirogronowy, uwalniają siarkę w postaci jonów siarczkowych. Jony siarczkowe reagują z jonami ołowiu (II), dając czarny osad PbS. Dodatkowym produktem jest amoniak. Metionina nie daje dodatniego wyniku tej reakcji.

ZADANIE

KAROLINA, AGNIESZKA I PATRYCJA

Na początku przeprowadzono reakcję z ninhydryną, która po piętnastominutowym ogrzewaniu dała zielono-brązowe zabarwienie. Wynika więc, że w probówce znajduje się aminokwas. Następnie przeprowadzono reakcję ksantoproteinową, która wykazała że w roztworze znajduje się aromatyczny aminokwas. Może to być tryptofan lub tyrozyna. Przeprowadzono reakcję charakterystyczną dla tryptofanu (reakcja wg Adamkiewicza). Po dodaniu aldehydu mrówkowego - wymieszaniu - a później stężonego kwasu siarkowego, na granicy warstw pojawiła się ciemnofioletowa obrączka.

MARTA

Na początku przeprowadziłam reakcję z ninhydryną, która po piętnastominutowym ogrzewaniu dała granatowe zabarwienie. Oznacza to, że w badanej próbce znajduje się aminokwas a nie woda. Następnie przeprowadziłam reakcje ksantoproteinową w celu sprawdzenia czy jest to aminokwas aromatyczny. Po wykonaniu całej reakcji otrzymałam lekko żółte zabarwienie. Oznacza to, że w próbce nie znajduje się ani tryptofan ani tyrozyna. Następnie przeprowadziłam odczyn Pauly'ego dla histydyny. Roztwór w probówce, po dodaniu na końcu reakcji wodorotlenku sodowego, zabarwił się na czerwono. Oznacza to, że w badanej próbce znajduje się histydyna.

---