1
AMINOKWASY, PEPTYDY I BIAŁKA
N
H
O
C
CH
R
H
OH
α-aminokwas
R
R
O
C
CH
N
H
C
O
H
N
CH
R
R
H
N
H
O
C
CH
R
N
O
O
C
CH
C
N
H
CH
1
2
3
4
fragment białka
CO
2
H
H
2
N
H
R
L
−
α-aminokwas
aldehyd L
−
glicerynowy
CHO
HO
H
CH
2
OH
(S)
wiązanie amidowe
L-
AMINOKWASY
9.2
2.3
Met/M
METIONIA
–CH
2
SCH
3
10.8
1.7
Cys/C
CYSTEINA
–CH
2
SH
9.1
2.2
Tyr/Y
TYROZYNA
10.4
2.6
Thr/T
TREONINA
–CH(OH)CH
3
9.2
2.2
Ser/S
SERYNA
–CH
2
OH
10.6
2.0
Pro/P
PROLINA
9.4
2.4
Trp/W
TRYPTOFAN
9.1
2.2
Gln/Q
GLUTAMINA
–CH
2
CH
2
CONH
2
8.8
2.0
Asn/N
ASPARAGINA
–CH
2
CONH
2
9.1
1.8
Phe/F
FENYLOALANINA
9.7
2.4
Ile/I
IZOLEUCYNA
–CH(CH
3
)CH
2
CH
3
9.6
2.4
Leu/L
LEUCYNA
–CH
2
CH(CH
3
)
2
9.6
2.3
Val/V
WALINA
–CH
2
CH
3
9.7
2.3
Ala/A
ALANINA
–CH
3
9.6
2.3
Gly/G
GLICYNA
–H
p
K
a
p
K
a2
p
K
a1
SKRÓT
NAZWA
STRUKTURA R-
H
2
N
CO
2
H
R
H
CO
2
H
H
2
N
H
R
OBOJĘTNE
* Aminokwasy egzogenne
CH
2
N
H
CH
2
N
H
COOH
CH
2
OH
L-
AMINOKWASY
6.0
9.2
1.8
His/H
HISTYDYNA
12.5
9.0
2.2
Arg/R
ARGININA
10.5
9.0
2.2
Lys/K
LIZYNA
–CH
2
(CH
2
)
3
NH
2
p
K
a
p
K
a2
p
K
a1
SKRÓT
NAZWA
STRUKTURA R-
ZASADOWE
Aminokwasy egzogenne – organizm zwierzęcy nie potrafi ich
syntezować z innych składników zawartych w pokarmie
C
NH
2
NH
(CH
2
)
3
NH
N
N
H
CH
2
4.3
9.7
2.2
Glu/E
KWAS GLUTAMINOWY
–CH
2
CH
2
COOH
3.9
9.8
2.1
Asp/D
KWAS ASPARAGINOWY
–CH
2
COOH
p
K
a
p
K
a2
p
K
a1
SKRÓT
NAZWA
STRUKTURA R-
KWASOWE
H
2
N
CO
2
H
R
H
CO
2
H
H
2
N
H
R
2
L-
AMINOKWASY
WŁAŚCIWOŚCI:
krystaliczne, nielotne, substancje stałe topiące się z rozkładem w wysokich temperaturach
nierozpuszczalne w niepolarnych rozpuszczalnikach, np. benzenie, eterze etylowym czy
naftowym; najczęściej rozpuszczalne w wodzie
substancje amfoteryczne
H
3
N CH
R
COO
OH
-
H
+
H
+
OH
-
H
2
N CH
R
COO
H
3
N CH
R
COOH
jon dipolarny
(obojnaczy)
postać aminokwasu
w niskich pH
postać aminokwasu
w wysokich pH
H
3
N CH
R
COO
H
2
N CH
R
COO
+ OH
+ H
2
O
+ H
2
O
+ H
3
O
H
3
N CH
R
COOH
H
3
N CH
R
COO
KWAS
KWAS
ZASADA
ZASADA
SPRZĘŻONA ZASADA
SPRZĘŻONA ZASADA
SPRZĘŻONY KWAS
SPRZĘŻONY KWAS
L-
AMINOKWASY
KRZYWA MIARECZKOWANIA ALANINY
H
3
N CH
CH
3
COO
H
3
N CH
CH
3
COOH
H
2
N CH
CH
3
COO
OH
-
H
+
H
+
OH
-
jon dipolarny ll
pK
a2
= 6.0
forma kationowa l
pK
a1
= 2.3
forma anionowa lll
pK
a2
= 9.7
JON DIPOLARNY II
FORMA KATIONOWA I
FORMA ANIONOWA III
L-
AMINOKWASY
PUNKT IZOELEKTRYCZNY – stężenie jonów hydroniowych, przy którym dany
aminokwas nie ulega migracji pod wpływem pola elektryczngo
H
2
N CH
CH
3
COO
III
H
3
N CH
CH
3
COO
II
H
3
N CH
CH
3
COOH
I
+
_
NISKIE pH
WYSOKIE pH
3
L-
AMINOKWASY
OTRZYMYWANIE
AMONOLIZA KWASÓW
α−HALOGENOKARBOKSYLOWYCH
R CH
2
COOH
1.
Br
2
, Pcz
2. H
2
O
R CH
Br
COOH
H
3
N
CH
R
COO
nadmiar
NH
3
+
NH
4
Br
PRZYKŁADY
+
NH
4
Br
nadmiar
NH
3
H
3
N
CH
2
COO
CH
2
Br
COOH
1.
Br
2
, Pcz
2. H
2
O
CH
3
COOH
64%
GLICYNA
DL
-ALANNA
+
NH
4
Br
NH
3
H
3
N
CH COO
CH
Br
COOH
1.
Br
2
, Pcz
2. H
2
O
CH
2
COOH
DL
-FENYLOGLICYNA
+
NH
4
Br
nadmiar
NH
3
H
3
N
CH
CH
3
COO
CH
3
CH
Br
COOH
1.
Br
2
, Pcz
2. H
2
O
CH
3
CH
2
COOH
70%
L-
AMINOKWASY
OTRZYMYWANIE
Z WYKORZYSTANIEM FTALIMIDKU POTASU
N
O
O
H
KOH
N
O
O
K
RCH CO
2
Me
X
N
O
O
CHR COOMe
(-KX)
NH
2
NH
2
, EtOH
∆
HCl/H
2
O
+
CH
H
3
N
COO
R
NH
NH
O
O
FTALHYDRAZYD
nierozpuszczalny w etanolu
COOH
COOH
+
CH
H
3
N
COOH
R
Cl
L-
AMINOKWASY
OTRZYMYWANIE
Z WYKORZYSTANIEM FTALIMIDKU POTASU
PRZYKŁADY
N
O
O
H KOH
N
O
O
K
CHLOROWODOREK
DL
-FENYLOALANINY
C
6
H
5
CH
2
CH
Br
COOEt
- KBr
N
O
O
CH
CO
2
Et
CH
2
C
6
H
5
+
COOH
COOH
+
CH
2
CHCO
2
H
NH
3
Cl
HCl/H
2
O
3-FENYLOPROPIONIAN ETYLU
NH
2
NH
2
, EtOH
∆, 89%
+
CH
2
H
3
N
COO
NH
NH
O
O
GLICYNA
Br CH
2
COOEt
N
O
O
CH
2
COOEt
- KBr
4
L-
AMINOKWASY
OTRZYMYWANIE
Z WYKORZYSTANIEM FTALIMIDKU POTASU I BROMOMALONIANU
N
O
O
H
KOH
N
O
O
K
Br CH COOEt
COOEt
N
O
O
CH
CO
2
Et
CO
2
Et
82-85%
BROMOMALONIAN
DIETYLOWY
N
O
O
CH
CO
2
Et
CO
2
Et
EtO
-
Na
+
N
O
O
C
CO
2
Et
CO
2
Et
N
O
O
C
CO
2
Et
C
O
OEt
R
Cl
N
O
O
C
COOEt
COOEt
R
NaOH
N
O
O
C
CO
O
CO
O
R
COOH
COOH
+
CH
H
3
N
COOH
R
Cl
HCl
L-
AMINOKWASY
OTRZYMYWANIE
Z WYKORZYSTANIEM FTALIMIDKU POTASU I BROMOMALONIANU
N
O
O
H
KOH
N
O
O
K
Br CH COOEt
COOEt
N
O
O
CH
CO
2
Et
CO
2
Et
82-
85%
BROMOMALONIAN
DIETYLOWY
N
O
O
C
CO
2
Et
CO
2
Et
N
O
O
C
CO
2
Et
C
O
OEt
EtO
-
Na
+
PRZYKŁADY
N
O
O
C
COOEt
COOEt
CH
2
COOEt
Br CH
2
COOEt
HCl
N
O
O
C
CO
O
CO
O
CH
2
COO
COOH
COOH
+
CH
H
3
N
COOH
CH
2
COOH
Cl
NaOH
CHLOROWODOREK KWASU
DL
-ASPARAGINOWEGO
L-
AMINOKWASY
OTRZYMYWANIE
PRZYKŁADY
Z WYKORZYSTANIEM FTALIMIDKU POTASU I BROMOMALONIANU
NH
O
O
N
O
O
C
CO
2
Et
CO
2
Et
N
O
O
C
CO
2
Et
C
O
OEt
1. KOH
2.
BrCH(CO
2
Et)
2
3. EtO
-
Na
+
(CH
3
)
2
CH–Br
1. NaOH
2. HCl
COOH
COOH
+
CH
H
3
N
COOH
CH(CH
3
)
2
Cl
CHLOROWODOREK DL-WALINY
CH
2
Cl
N
O
O
C
COOEt
COOEt
CH
2
1. NaOH
2. HCl
COOH
COOH
+
CH
CH
2
COOH
NH
3
Cl
CHLOROWODOREK DL-FENYLOANILINY
N
O
O
C
COOEt
COOEt
CH(CH
3
)
2
5
L-
AMINOKWASY
REAKCJE
REAKCJE Z NINHYDRYNĄ
OH
O
O
OH
2
+
N
O
O
O
O
R CH
NH
3
COO
+ RCHO + CO
2
+ 3H
2
O + H
+
REAKCJE Z ALKOHOLAMI
R CH
NH
3
COO
+
R'OH
H
+
∆
+ H
2
O
R CH
NH
3
COO
R'
REAKCJE Z CZYNNIKAMI ACYUJĄCYMI
R CH
NH
COO
O
C R'
+ Cl
TEA
+
R CH
NH
3
COO
R'
C
O
Cl
lub
OH
-
1° GRPA AMINOWA
ANION O BARWIE
FIOLETOWEJ
PEPTYDY
– atom węgla
– atom tlenu
– atom azotu
– atom wodoru
ŁAŃCUCH BOCZNY
PEPTYDY
H
3
N CH
2
CO
NH CH CO
NH CH
CH
2
CH
3
COO
GLICYLO
FENYLOALANYLO
ALANINA
TRIPEPTYD
aminokawas
C-terminalny
aminokawas
N-terminalny
Gly
Phe
Ala
6
PEPTYDY
CH
2
CH
NH
3
COO
(CH
3
)
2
CH CH
NH
3
COO
CO
NH CH
CH(CH
3
)
2
COO
CH
CH
2
NH
3
(CH
3
)
2
CH CH
NH
3
CO
NH CH COO
CH
2
FENYLOALANINA
WALINA
WALILO
FENYLOALANINA
FENYLOALANYLO
WALINA
DLA DWÓCH AMINOKWASÓW ISTNIEJĄ DWIE MOŻLIWE STRUKTURY DIPEPTYDU:
PEPTYDY
O
C
CH
NH
CH
2
SH
O
C
CH
NH
CH
2
SH
UTLENIANIE
REDUKCJA
O
C
CH
NH
CH
2
S
CH
2
S
NH CH C
O
ANALIZA STRUKTURY PEPTYDÓW I BIAŁEK
STRUKTURA PIERWSZORZĘDOWA
SEKWENCJA AMINOKWASÓW
jakie aminokwasy wchodzą w skład badanej cząsteczki peptydu
jaki jest wzajemny stosunek reszt aminokwasowych
w jakiej kolejności występują reszty aminokwasowe w łańcuchu
7
ANALIZA STRUKTURY PEPTYDÓW I BIAŁEK
1.
HYDROLIZA CAŁKOWITA W WARUNKACH KATALIZY KWASOWEJ
GlyLeuAlaValAlaPheGlyAla
2 Gly + Leu + 3 Ala + Val + Phe
HCl
∆
oktapeptyd
2.
HYDROLIZA CZĘŚCIOWA W WARUNKACH KATALIZY KWASOWEJ
Glu – Cys + Cys – Gly + Gly + Glu + Cys
tripeptyd
Glu – Cys – Gly
ANALIZA STRUKTURY PEPTYDÓW I BIAŁEK
3.
USTALANIE
N-TERMINALNEGO
AMINOKWASU W PEPTYDZIE – METODA SANGERA
H
3
N CH
2
CO
NH CH CONH CH
CH
2
CH
3
CO
F
NO
2
O
2
N
+
1-FLUORO-2,4-DINITROBENZEN
POLIPEPTYD
NaHCO
3
HN CH
2
CO
NH CH CONH CH
CH
2
CH
3
CO
NO
2
O
2
N
HCl/
∆
H
3
N CH COOH
CH
2
NHCH
2
COOH
NO
2
O
2
N
H
3
N CH
CH
3
COOH
+
+
+ ......
aminokawas
N-terminalny
Metoda opracowana – 1945r.
Nagroda Nobla – 1958r.
ANALIZA STRUKTURY PEPTYDÓW I BIAŁEK
4.
USTALANIE
N-TERMINALNEGO
AMINOKWASU W PEPTYDZIE
– METODA DEGRADACYJNA EDMANA
N C S
H
2
N CH
2
CO
NH CH CONH CH
CH
2
CH
3
CONH CH
CH(CH
3
)
2
CONH CH
2
CO
+
OH
-
, pH 9
NH C
S
CO
CH
2
CONH
CH(CH
3
)
2
CH
CONH
CH
3
CH
2
CH
CONH
CH
CO
NH
CH
2
NH
H
+
N
C
S
NH
CH
2
C
O
CO
CH
2
CONH
CH(CH
3
)
2
CH
CONH
CH
3
CH
2
CH
CONH
CH
H
3
N
+
TIOIZOCYJANIAN FENYLU
POLIPEPTYD
aminokawas
N-terminalny
POLIPEPTYD KRÓTSZY O JEDEN
AMINOKWAS
8
SYNTEZA PEPTYDÓW
Ala
Gly
AlaAla
AlaGly
GlyAla
GlyGly
1.
ZABEZPIECZENIE GRUPY AMINOWEJ
–NH
2
AMINOKWASU N-TERMINALNEGO
2.
ZABEZPIECZENIE GRUPY KARBOKSYLOWEJ
–CO
2
H
AMINOKWASU C-TERMINALNEGO
3.
AKTYWACJA GRUPY KARBOKSYLOWEJ –CO
2
H AMINOKWASU N-TERMINALNEGO –
TWORZENIE WIĄZANIA PEPTYDOWEGO
4.
USUNIĘCIE GRUP BLOKUJĄCYCH
STRATEGIA SYNTEZY PEPTYDÓW
H
3
N
CH
R
COO
HN
CH
R
COOH
B
1
H
2
N CH
R
COO
B
2
H
3
N CH
R
COO
H
2
N CH
R
COO
B
2
HN
CH
R
COOH
B
1
HN
CH
R
CONH
B
1
CH
COO
R
B
2
+
HN
CH
R
CONH
B
1
CH
COO
R
B
2
H
3
N
CH
R
CONH CH
COO
R
STRATEGIA SYNTEZY PEPTYDÓW
1.
ZABEZPIECZENIE GRUPY AMINOWEJ
–NH
2
AMINOKWASU N-TERMINALNEGO
GRUPY BLOKUJĄCE TYPU URETANOWEGO
CHLOROMRÓWCZAN
BENZYLU
GRUPA BENZYLOKSY-
KARBONYLOWA, Z–
O
C
O
GRUPA tert-BUTYLOKSY-
KARBONYLOWA, Boc–
(CH
3
)
3
C O C
O
O
Cl
C
O
+ H
3
N CH COO
CH
3
OH
-
NH CH COOH
CH
3
CH
2
OC
O
N
– BENZYLOKSY-
KARBONYLOALANINA
(CH
3
)
3
C O C
O
O C(CH
3
)
3
H
3
N CH COO
CH(CH
3
)
2
+
(CH
3
)
3
C O C
O
CH(CH
3
)
2
COOH
CH
NH
WĘGLAN DI- tert-BUTYLU
N
–tert- BUTYLOKSY-
KARBONYLOWALINA
STRATEGIA SYNTEZY PEPTYDÓW
1.
ZABEZPIECZENIE GRUPY AMINOWEJ
–NH
2
AMINOKWASU N-TERMINALNEGO
USUWANIE GRUP BLOKUJĄYCH TYPU URETANOWEGO – BENZYLOKSYKARBONYLOWEJ
NH CH COOH
R
CH
2
OC
O
HBr/AcOH
H
2
, Pd/C
Br +
CO
2
+ H
3
N CH COOH
CH
3
CZYLI
Z – Ala + H
2
PhCH
3
+ CO
2
+ Ala
Pd/C
Z
– Ala
CH
3
+
CO
2
+ H
3
N CH COO
CH
3
9
STRATEGIA SYNTEZY PEPTYDÓW
1.
ZABEZPIECZENIE GRUPY AMINOWEJ
–NH
2
AMINOKWASU N-TERMINALNEGO
USUWANIE GRUP BLOKUJĄYCH TYPU URETANOWEGO – tert-BUTYLOKSYKARBONYLOWEJ
(CH
3
)
3
C O C
O
CH(CH
3
)
2
COOH
CH
NH
Boc
–Val
HCl/eter
lub
CF
3
COOH
+
CO
2
+
CH(CH
3
)
2
COOH
CH
H
3
N
CZYLI
Boc – Val + CF
3
COOH (CH
3
)
2
C=CH
2
+ CO
2
+ Val
2.
ZABEZPIECZENIE GRUPY KARBOKSYLOWEJ
–CO
2
H
AMINOKWASU
C-TERMINALNEGO
STRATEGIA SYNTEZY PEPTYDÓW
H
3
N CH
COO
R
+
CH
3
OH
SOCl
2
Cl H
3
N CH
COOCH
3
R
INNE ESTRY:
BENZYLOWE, ETYLOWE, tert-BUTYLOWE
USUWANIE ESTRÓW:
H
3
N CH
COO
CH
2
Ph
+
CH
3
OH
SOCl
2
Cl H
3
N CH
COOCH
3
CH
2
Ph
1. NaOH
2. H
+
Cl H
3
N CH
COOH
CH
2
Ph
H
3
N CH COOC(CH
3
)
3
CH(CH
3
)
2
CF
3
COOH
CF
3
COO H
3
N CH COOH
CH(CH
3
)
2
H
2
, Pd/C
H
2
N CH COOCH
2
CH
2
CH(CH
3
)
2
H
3
N CH COO
CH
2
CH(CH
3
)
2
+
CH
3
HCl
× Phe
OMe
HCl
× Val
OtBu
LeuOBzl
ACYDOLIZA
WODOROLIZA
3.
AKTYWACJA GRUPY KARBOKSYLOWEJ –CO
2
H AMINOKWASU
N-TERMINALNEGO – TWORZENIE WIĄZANIA PEPTYDOWEGO
STRATEGIA SYNTEZY PEPTYDÓW
RODZAJE AKTYWACJI GRUPY KARBOKSYLOWEJ:
CHLORKI KWASOWE
MIESZANE BEZWODNIKI
ESTRY AKTYWNE
METODA DICYKLOHEKSYLOKARBODIIMIDOWA (DCCI)
DCCI
Z – Ala
+ H
2
N CH COOCH
2
CH
2
CH(CH
3
)
2
NH CH COOH
CH
3
CH
2
OC
O
LeuOBzl
Z – AlaLeuOBzl
NH CH CONH
CH
3
CH
2
OC
O
CH
2
CH(CH
3
)
2
COOCH
2
CH
10
4.
USUNIĘCIE GRUP BLOKUJĄCYCH
STRATEGIA SYNTEZY PEPTYDÓW
Z – AlaLeuOBzl
NH CH CONH
CH
3
CH
2
OC
O
CH
2
CH(CH
3
)
2
COOCH
2
CH
H
2
,
Pd/C
H
3
N CH CONH
CH
3
CH
2
CH(CH
3
)
2
COO
CH
AlaLeu
BIAŁKA
Struktura harmonijkowa (struktura
β)
proponowana przez L. Paulinga dla fibroiny jedwabiu
BIAŁKA
Struktura
α-helisy
zaproponowana przez L. Paulinga dla
α-keratyny