AMINOKWASY,
AMINOKWASY,
PEPTYDY
PEPTYDY
AMINOKWASY,
AMINOKWASY,
PEPTYDY
PEPTYDY
C
H
2
N
C
OH
H
H
3
C
O
C
H
2
N
C
OH
H
R
O
alanina,
aminokwas
α-aminokwas
pierwszorzędowy
(R = łańcuch boczny)
N
H
C
OH
O
H
prolina, α-aminokwas
drugorzędowy
CH
2
OH
H
OH
C
H
O
CH
2
OH
HO
H
C
H
O
Konfiguracyjne izomery aldehydu glicerynowego:
a) aldehyd
D
-(+)-glicerynowy, b) aldehyd
L
-(–)-glicerynowy
a)
b)
H
3
N
CH
3
H
COO
H
3
C
H
COO
NH
3
L
-alanina
konfiguracja S
Wyznaczanie konfiguracji
L
-alaniny według systemu R,S
H
3
N
CH
2
SH
H
COO
HSCH
2
H
COO
NH
3
CH
2
SH
COO
H
H
3
N
Wyznaczanie konfiguracji
L
-cysteiny według systemu
R,S
L
-cysteina
konfiguracja R
PUNKT IZOELEKTRYCZNY
PUNKT IZOELEKTRYCZNY
CH
R
C
O
O
N
H
H
H
CH
R
C
O
O H
N
H
H
..
jon obojnaczy
CH
R
C
O
O
N
H
H
H
CH
R
C
O
OH
N
H
H
H
H
3
O
H
2
O
+
+
w
roztworze
kwaśnym
CH
R
C
O
O
N
H
H
H
OH
CH
R
C
O
O
N
H
H
H
2
O
+
+
w
roztworze
zasadowym
Punktem izoelektrycznym nazywamy pH, w którym istnieje
dokładna równowaga między formą kationową i anionową aminokwasu
i występuje on głównie jako obojętny jon obojnaczy.
Pospolite aminokwasy występujące w białkach
(Nazwy aminokwasów podstawowych dla żywienia człowieka zaznaczono
kolorem czerwonym)
Nazwa
Skróty
Masa
cząste-
czkowa
Struktura
Punkt
izoelek-
tryczny
pK
a1
α-COOH
pK
a2
α-
NH
3
+
Aminokwasy
obojętne
Alanina
Ala (A)
89
6.00
2.34
9.69
Asparagina
Asn (N)
132
5.41
2.02
8.80
Cysteina
Cys (C)
121
5.07
1.96
10.28
Glutamina
Gln (Q)
146
5.65
2.17
9.13
Glicyna
Gly (G)
75
5.97
2.34
9.60
CH
3
CH
COH
O
NH
2
H
2
NCCH
2
CH
COH
O
NH
2
O
HSCH
2
CH
COH
O
NH
2
H
2
NCCH
2
CH
2
CH
COH
O
NH
2
O
CH
2
COH
O
NH
2
Nazwa
Skróty
Masa
cząste-
czkowa
Struktura
Punkt
izoelek-
tryczny
pK
a1
α-COOH
pK
a2
α-NH
3
+
Izoleucyna
Ile (I)
131
6.02
2.36
9.60
Leucyna
Leu (L)
131
5.98
2.36
9.60
Metionina
Met (M)
149
5.74
2.28
9.21
Fenyloalanina
Phe (F)
165
5.48
1.83
9.13
Prolina
Pro (P)
115
6.30
1.99
10.60
Seryna
Ser (S)
105
5.68
2.21
9.15
Treonina
Thr (T)
119
5.60
2.09
9.10
CH
3
CH
2
CHCH
COH
O
NH
2
CH
3
CH
3
CHCH
2
CH
COH
O
NH
2
CH
3
CH
3
SCH
2
CH
2
CH
COH
O
NH
2
CH
2
CH
COH
O
NH
2
N
C
O
OH
H
HOCH
2
CH
COH
O
NH
2
CH
3
CHCH
COH
O
NH
2
OH
Nazwa
Skróty
Masa
cząste-
czkowa
Struktura
Punkt
izoelek-
tryczny
pK
a1
α-COOH
pK
a2
α-NH
3
+
Tryptofan
Trp (W)
204
5.89
2.83
9.39
Tyrozyna
Tyr (Y)
181
5.66
2.20
9.11
Walina
Val (V)
117
5.96
2.32
9.62
Aminokwasy
kwasowe
Kwas
asparaginow
y
Asp (D)
133
2.77
1.88
9.60
Kwas
glutaminowy
Glu (E)
147
3.22
2.19
9.67
N
H
CH
2
CH
COH
O
NH
2
CH
2
CH
COH
O
NH
2
HO
CH
3
CHCH
COH
O
NH
2
CH
3
HOCCH
2
CH
2
CH
COH
O
NH
2
O
HOCCH
2
CH
COH
O
NH
2
O
Nazwa
Skróty
Masa
cząste-
czkowa
Struktura
Punkt
izoelek-
tryczny
pK
a1
α-COOH
pK
a2
α-NH
3
+
Aminokwas
y zasadowe
Arginina
Arg
(R)
174
10.76
2.17
9.04
Histydyna
His (H)
155
7.59
1.82
9.17
Lizyna
Lys (K)
146
9.74
2.18
8.95
H
2
NCNHCH
2
CH
2
CH
2
CH
COH
O
NH
2
NH
CH
2
CH
COH
O
NH
2
N
N
H
H
2
NCH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
COH
O
NH
2
SYNTEZA
SYNTEZA
α
α
-AMINOKWASÓW
-AMINOKWASÓW
1.
a) Bromowanie kwasu karboksylowego za pomocą Br
2
i PBr
3
(reakcja Hella-Volharda-Zielińskiego)
b) Podstawienie bromu w α-bromokwasie amoniakiem
CH
3
CHCH
2
CH
2
C
OH
O
CH
3
CH
3
CHCH
2
CHC
OH
O
CH
3
NH
2
1. Br
2
, PBr
3
2. H
2
O
NH
3
nadmiar
kwas
4-
metylopentanowy
kwas 2-bromo-
-4-metylopentanowy
(R,S)-leucyna
(45%)
CH
3
CHCH
2
CHC
OH
O
CH
3
Br
2. Metoda ftalimidowa Gabriela
CH
R
Br
COOC
2
H
5
C
N K
C
O
O
C
N
C
O
O
CH COOC
2
H
5
R
R CH COOH
NH
3
Cl
COOH
COOH
+
HCl
H
2
O
+
3. Synteza amidomalonianowa
Na
+ –
OEt
etanol
BrCH
2
CO
2
Et
(S
N
2)
C
N
C
CH
3
H
O
CO
2
Et
CO
2
Et
–.
.
acetamidomalonian
dietylu
C
N
C
CH
3
H
O
H
CO
2
Et
CO
2
Et
C
N
C
CH
3
H
O
EtO
2
CCH
2
CO
2
Et
CO
2
Et
H
3
O
+
3 EtOH
CO
2
CH
3
COOH
+
+
+
kwas
(R,S)-asparaginowy
(55%)
C
N
C
CH
3
H
O
EtO
2
CCH
2
CO
2
Et
CO
2
Et
HOCCH
2
CH
COH
O
O
NH
2
4. Synteza Streckera
CH
2
CH
O
CH
2
CH
C N
NH
2
CH
2
CH
C
OH
NH
2
O
H
3
O
+
NH
4
Cl/KCN
H
2
O
(R,S)-fenyloalanina
(53%)
α-aminonitryl
fenyloacetaldehyd
Mechanizm powstawania α-aminonitrylu podczas syntezy aminokwasu
metodą Streckera
C
O
R
H
C
O
H
NH
2
H
R
C
NH
R
H
H
2
O
NH
3
.
.
+
+
+
C
NH
R
H
+
OH
–
H
2
O
.
.
CN
C
NH
CN
H
R
C
R
H
CN
NH
2
4. Redukcyjne aminowanie α-oksokwasów
a) metoda chemiczna
CH
3
CCOOH
O
CH
3
C
H
COOH
NH
2
NH
3
NaBH
4
kwas pirogronowy
(α-oksokwas)
(R,S)-alanina (55%)
b) metoda biochemiczna
HOOCCH
2
CH
2
CCOOH
O
HOOCCH
2
CH
2
C
H
COOH
NH
2
+
NH
3
NADH
dehydrogenaza
L-glutaminianowa
kwas α-oksoglutarowy
kwas (S)-glutaminowy
WIĄZANIA KOWALENCYJNE W
WIĄZANIA KOWALENCYJNE W
PEPTYDACH
PEPTYDACH
1. Wiązanie peptydowe
2. Wiązanie disulfidowe
utleniani
e
redukcja
dwie cysteiny
(tiole)
disulfid
C
O
CHCH
2
SH
NH
HS
CH
2
CH
C
O
NH
C
O
CHCH
2
S
NH
S
CH
2
CH
C
O
NH
wazopresyna
mostek disulfidowy
Cy
S
Tyr Phe Glu Asn Cy
S
Pro Arg Gly NH
2
OKREŚLANIE STRUKTURY PEPTYDÓW
OKREŚLANIE STRUKTURY PEPTYDÓW
Analiza aminokwasów
Analiza aminokwasów
Czas elucji
↑
↑
Wynik
analizy
równowagowej
mieszaniny
17
aminokwasów
O
O
OH
OH
O
O
N
O
O
CO
2
+
+
+
–
OH
H
2
O
ninhydryna
α-aminokwas
(kolor fioletowy)
H
2
N
CH
COH
O
R
RCH
O
OKREŚLANIE SEKWENCJI PEPTYDÓW
OKREŚLANIE SEKWENCJI PEPTYDÓW
METODĄ DEGRADACJI EDMANA
METODĄ DEGRADACJI EDMANA
W wyniku addycji nukleofilowej
końcowej grupy aminowej peptydu
do izotiocyjanianu fenylu powstaje
pochodna N-fenylotiomocznika
Następnie katalizowana kwasem
cyklizacja prowadzi do
tetraedrycznego produktu
pośredniego…
HCl
tiazolinon
H
3
O
+
N-fenylotiohydantoina
Następnie katalizowana kwasem
cyklizacja prowadzi do
tetraedrycznego produktu
pośredniego…
… który odrywa się od skróconego
łańcucha peptydu i tworzy tiazolinon
Tiazolinon przegrupowuje się pod
wpływem wodnego roztworu
kwasu, tworząc ostateczny produkt
– pochodną N-fenylotiohydantoiny
Mechanizm degradacji Edmana, służący do analizy N-końcowych
aminokwasów w peptydach
C
C
N
C
N
H
S
H
R
O
C
6
H
5
SCHEMAT SYNTEZY DIPEPTYDU
SCHEMAT SYNTEZY DIPEPTYDU
H
3
N CH
R
1
COO
H
3
N CH
R
2
COO
Z NH CH COOH
R
1
H
2
N CH COOY
R
2
Z NH CH COX
R
1
H
2
N CH COOY
R
2
Z NH CH CO
R
1
HN CH COOY
R
2
Z NH CH CO
R
1
HN CH COOH
R
2
H
2
N CH CO
R
1
HN CH COOY
R
2
lub
OCHRONA GRUPY KARBOKSYLOWEJ
OCHRONA GRUPY KARBOKSYLOWEJ
H
2
N
CHC
OH
O
CH
2
CH(CH
3
)
2
H
2
N
CHC
OH
O
CH
2
CH(CH
3
)
2
1. NaOH
2. H
3
O
+
H
2
/Pd
PbCH
2
OH
HCl
CH
3
OH
HCl
leucyna
leucyna
leucynian metylu
leucynian
benzylu
H
2
N
CHC
OCH
3
O
CH
2
CH(CH
3
)
2
H
2
N
CHC
OCH
2
Pb
O
CH
2
CH(CH
3
)
2
OCHRONA GRUPY AMINOWEJ
OCHRONA GRUPY AMINOWEJ
Benzyloksykarbonylo-L-fenyloalanina
CH
2
CH
H
2
N
COOH
CH
2
CH
HN
COOH
Z
CH
2
O
C
O
Cl
2N NaOH
dioksan
grupa
C O CH
2
C
6
H
5
O
Z =
Tert-butoksykarbonylo-L-fenyloalanina
grupa Boc = C
O
O C(CH
3
)
3
CH
2
CH
H
2
N
COOH
(CH
3
)
3
C O C
O
N
3
CH
2
CH
HN
COOH
Boc
+
E
3
N
dioksan
TWORZENIE WIĄZANIA PEPTYDOWEGO
TWORZENIE WIĄZANIA PEPTYDOWEGO
METODĄ DCC
METODĄ DCC
W pierwszym etapie kwas
karboksylowy przyłącza się do diimidu,
tworząc reaktywny czynnik acylujący
Nukleofilowy atak aminy na czynnik
acylujący prowadzi do tetraedrycznego
produktu pośredniego
H
2
N R'
Nukleofilowy atak aminy na czynnik
acylujący prowadzi do tetraedrycznego
produktu pośredniego
Produkt pośredni odłącza
dicykloheksylomocznik i daje pożądany
amid
Mechanizm tworzenia się amidu w reakcji kwasu karboksylowego i
aminy z DCC (dicykloheksylokarbodiimidem)
R C
NHR'
O
+
N,N-dicykloheksylomocznik
amid
N C N
O
H
H
WAŻNE DATY
WAŻNE DATY
1901
Emil Fischer
1932
C
6
H
5
CH
2
–O–CO– (grupa benzyloksykarbonylowa)
1935
Synteza glutationu
1953
Synteza oksytocyny
1963–65
Synteza insuliny
SYNTEZA PEPTYDÓW NA FAZIE STAŁEJ
SYNTEZA PEPTYDÓW NA FAZIE STAŁEJ
(METODA MERRIFIELDA)
(METODA MERRIFIELDA)
chlorometylowany polistyren
CH
CH
2
CH
2
CH
2
Cl
CH CH
2
CH CH
2
CH CH
2
CH
CH
2
Cl
1. Aminokwas blokowany BOC łączony
jest kowalencyjnie z polimerem
polistyrenowym przez utworzenie
wiązania estrowego (reakcja S
N
2)
2. Aminokwas po związaniu z
polimerem zostaje przemyty w celu
usunięcia nadmiaru odczynnika i
potraktowany kwasem
trifluorooctowym, by usunąć grupę
BOC
3. Drugi aminokwas blokowany BOC
zostaje przyłączony do pierwszego
przez reakcję wobec DCC. Nadmiar
reagentów zostaje usunięty przez
przemycie nierozpuszczalnego
polimeru z przyłączonym do niego
rosnącym peptydem
zasada
1. przemyci
e
2. CF
3
COOH
BOC NH
CHC
OH
O
R'
1. DCC,
2. przemyci
e
BOC NH
CHC
OH
O
R
+
polime
r
ClCH
2
polime
r
BOC NH
CHC
O
CH
2
O
R
polime
r
H
2
N
CHC
O
CH
2
O
R
polime
r
BOC NH
CHC
O
R'
NH
CHC
O
CH
2
O
R
wielokrotne
powtórzenie cyklu
Cykl odblokowania, łączenia i przemywania
powtarzany jest tyle razy, ile to jest
konieczne do przyłączenia wszystkich reszt
aminokwasowych do rosnącego łańcucha
4. Gdy pożądany peptyd zostanie
utworzony, działanie bezwodnym HF
usuwa końcową grupę BOC i
rozszczepia wiązanie estrowe z
polimerem, uwalniając peptyd
HF
polime
r
( )
n
BOC NH
CHC
O
R''
NH
CHC
NH
CHC
O
CH
2
R'
R
O
O
polime
r
+
( )
n
H
2
N
CHC
O
R''
NH
CHC
NH
CHC
OH
R'
R
O
O
HO
CH
2
1962 Synteza w fazie stałej (Bruce Merrifield)
Niektóre peptydy otrzymane metodą w fazie stałej
Peptyd
Liczba aminokwasów
Rok
Bradykinina
9
1964
Rybonuleaza A
124
1969
Ludzki hormon wzrostu
188
1970
Lizozym
129
1971
Rybonukleaza T
1
104
1972
Ludzki ACTH
39
1975
Glukagon
29
1978