Слайд 2
«Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что
она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где
мы встречаем какое-либо белковое тело, не находящееся в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явление жизни».
( К. Маркс,Ф.Энгельс. Собрание сочинений. Т.20).
Жизнь –
это способ
существования
белковых тел.
Ф.Энгельс
Слайд 3
Пребиотический (абиогенный) синтез аминокислот
* CH4, NH3, H2, H2O,
HCN, H2S, CH2O;
* УФ-излучение, электрический разряд, радиация и нагретый
пепел вулканов;
- аминокислоты могут образовываться и в космосе, что было подтверждено анализом мерчисонского метеорита, упавшего в 1969 году в Австралии. В метеорите были обнаружены 23 рацемические аминокислоты.
Murchison (Мерчисонский
метеорит — углистый
метеорит общим весом
108 тысяч граммов)
Слайд 4
“Натура тем паче всего удивительна, что в простоте
своей многохитростна и от малого числа причин производит неисчислимые
образы свойств, перемен и явлений »
М.В. Ломоносов
1711-1765
Слайд 5
20 аминокислот могут дать примерно 100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 белков, состоящих
из 150 остатков аминокислот.
Это астрономическое число – число
гугол
умноженное на число гугол (от англ. googol)
(число гугол – это 10100) (Milton Sirotta)
десять дуотригинтиллионов.
"Barnie Google with googly eyes"
(«New Names in Mathematics»,1940, Э.Кэснер)
Слайд 6
Первая по популярности поисковая система (79,65 %)
Слайд 7
Белков в клетках больше, чем каких бы то
ни было других органических соединений: на их долю приходится
свыше 50% общей сухой массы клеток.
Слайд 8
Аминокислоты – соединения, в молекулах которых одновременно присутствуют
амино- и карбоксильные группы.
Слайд 9
Классификации аминокислот
1. В соответствии с расстоянием между
амино- и карбоксильной группами :
β
ν
Слайд 10
Глицин,
моноаминомонокарбоновая
кислота
Аспарагиновая кислота,
моноаминодикарбоновая
кислота
Лизин,
диаминомонокарбоновая
кислота
2. В зависимости от соотношения числа амино-
и карбоксильных групп:
Слайд 11
В зависимости от того, могут ли аминокислоты
синтезироваться в организме или обязательно должны поступать в составе
пищи, различают:
а) заменимые (несущественные) аминокислоты
б) незаменимые (эссенциальные, существенные):
Триптофан
Фенилаланин
Лизин
Треонин
Метионин
Лейцин
Изолейцин
Валин
Человек 25 лет и массой 80 кг нуждается в 64г белка в сутки
В детском возрасте незаменимы также аргинин и гистидин
Слайд 12
-аминокислоты
α
α
Глицин
боковая цепь
α
Слайд 13
В соответствии с природой остатка R (боковой цепью)
-аминокислоты подразделяют на группы:
Слайд 14
Классификации -аминокислот
А) Нейтральные гидрофобные аминокислоты
Изолейцин
Фенилаланин
Метионин
Триптофан
Слайд 15
Классификации аминокислот
Нейтральные гидрофобные аминокислоты
Аланин
Валин
Лейцин
Пролин
Слайд 16
Классификации аминокислот
Б) Нейтральные гидрофильные аминокислоты
Глицин
Серин
Треонин
Цистеин
Слайд 17
Классификации аминокислот
Нейтральные гидрофильные аминокислоты
Тирозин
Аспарагин
Глутамин
Слайд 18
Классификации аминокислот
В) Основные аминокислоты
Лизин
Аргинин
Гистидин
Слайд 19
Классификации аминокислот
Г) Кислые аминокислоты
Глутаминовая кислота
Аспарагиновая кислота
Слайд 33
Витамины группы К
антигеморрагический фактор
2
Слайд 34
Природные источники аминокислот
Слайд 35
Природные источники аминокислот
Слайд 36
Природные источники аминокислот
Слайд 37
Тривиальные названия α-аминокислот
Серин входит в состав фиброина
шелка (от лат. serieus - шелковистый);
Тирозин впервые выделен
из сыра (от греч. tyros - сыр);
глутамин - из злаковой клейковины (от нем. Gluten - клей);
аспарагиновая кислота - из ростков спаржи (от лат. asparagus - спаржа).
Номенклатура
Слайд 38
Номенклатура
Тривиальная номенклатура в основном используется для
широко распространённых -- аминокислот.
Рациональная
IUPAC
-амино-
-гидроксипропионовая кислота
2-амино-3-гидроксипропановая кислота
β
-
Ser, S
серин
Слайд 41
Номенклатура аминокислот
или
или
Слайд 42
Нестандартные аминокислоты
β-Аланин, 3-аминопропановая кислота, β-Ala
H3N+CH2CH2COO–
Карнозин (бета-аланил-L-гистидин) ,
βAlaHis
антиоксидант
,
природный
стимулятор мышечной
активности.
Природный протектор
возбудимых тканей
Слайд 43
Таурин, 2-аминоэтансульфоновая кислота, природная серосодержащая аминокислота, выделенная из
бычьей желчи в 1827 г.
нейромедиаторная аминокислота в мозге, тормозящая
синаптическую передачу
Слайд 45
Зеркало Венеры (1898), Sir Edward Burne-Jones / Museu
Calouste Gulbenkian Lisbon /
Слайд 46
Стереохимия аминокислот
-аминокислота
L--аминокислота
D--аминокислота
S
R
Слайд 47
Стереохимия аминокислот
Изолейцин, Ile
Треонин, Thr
4-гидроксипролин ,
HyPro
Слайд 48
D-аспарагиновая кислота и D-метионин предположительно являются нейромедиаторами у
млекопитающих.
D-метионин и D-аланин входят в состав опиоидных гептапептидов кожи
южноамериканских амфибий – филломедуз:
дерморфина Tyr-D-Ala-Phe-Gly-Tyr-Pro-Ser и дермэнкефалинаTyr-D-Met-Phe-His-Leu-Met-Asp(NH2)
Наличие D-аминокислот определяет высокую биологическую активность этих пептидов как анальгетиков.
D-аминокислоты
Слайд 49
Gramicidin S
S
споровая палочка Bacillus brevis
Обладает бактериостатическим (препятствующим
размножению бактерий) и бактерицидным (уничтожающим бактерии) действием.
антибиотик
Слайд 50
Аспартам
метиловый эфир L-Аспартил-L-Фенилаланина
Большое количество токсикологических и клинических
исследований аспартама подтверждают его безвредность, если дневная доза не
превышает 50 мг на килограмм массы. В Европе установлен максимум: 40 мг на килограмм массы в день. Практически 40 мг/кг массы тела для человека массой 70 кг значат примерно 266 таблеток синтетического подслащивающего средства или 26,6 л колы в один день.
подсластитель
Слайд 51
Несуществующая
в природе форма
Биполярный ион
(цвиттер-ион),
внутренняя соль
Физические
и химические свойства
Как в водных растворах, так и в
твёрдом состоянии аминокислоты существуют только в виде внутренних солей (биполярных ионов, цвиттер-ионов; от немецкого zwitter – двоякий)
Слайд 52
Аминокислоты являются
амфотерными соединениями:
Слайд 53
Кислотно-основное равновесие
для аминокислоты:
Слайд 54
Кислотно-основное равновесие
для аминокислоты:
Катионная форма
Анионная форма
(нейтральный)
Слайд 55
Кислотно-основные свойства
pH 1 Заряд +1
pH 7 Заряд
0
pH 13 Заряд -1
Цвиттер-ион
(нейтральный)
Анионная форма
Катионная форма
Физические и химические
свойства
Слайд 60
Для моноаминомонокарбоновых кислот pI ≈ 5-6
pI моноаминодикарбоновых кислот
(Asp, Glu) ≈ 3
pI диаминомонокарбоновых кислот (His, Lys, Arg)
≈ 8-11
Если pH меньше pI, AK имеет заряд + и движется к катоду
Если pH больше pI, AK имеет заряд — и движется к аноду
Слайд 62
Получение аминокислот
1.
Выделение из белков и пептидов
Белки гидролизуют - 6 М
HCl, при нагревании (110 оС) ,12-72 ч.
Используют также щелочной гидролиз и ферментативный гидролиз.
2. Микробиологический синтез
используя патоку, аммиак и микрообранизмы Corynebacterium glutamicum получают
глутаминовую кислоту, которая используется
как пищевая добавка.
Выход глутаминовой кислоты составляет
50 кг на 100 кг введённой глюкозы (время ферментации – 40 часов).
Слайд 63
3. Биологический способ получения аминокислот
Корм с добавкой рацемической
смеси
a-аминокислот
Отходы с оптически активным изомером
-аминокислоты
Очистка
Оптически чистый изомер
- аминокислоты
Слайд 64
Химические синтезы аминокислот.
1. Аммонолиз -галогенкарбоновых кислот
2. Синтез Штреккера
(NH4CN)
рацемат
альдегид
Слайд 65
Реакции с участием только аминогруппы
1. Алкилирование
саркозин - N-метилглицин
биполярный ион
(CH3I)
CH3N+H2CH2COO-
промежуточное соединение в метаболизме аминокислот
Слайд 66
Простейший бетаин - производное глицина - был впервые
обнаружен в соке столовой свеклы Beta vulgaris
биполярный ион
донор
метильных групп
Бетаин -
триметильное производное
Слайд 67
2. Ацилирование
Ацилирование в условиях
Шоттена-Баумана
хлорангидрид
2 экв.осн.
Слайд 68
2 экв. Осн.
ангидрид
Ацилирование в условиях Шоттена-Баумана
Слайд 69
Гиппу́ровая кислота́
,
В клинической практике
бензоилглицин,
C6H5CONHCH2COOH
показатель
функционального
состояния печени.
способность печени обезвреживать ядовитые вещества.
Слайд 70
Образование N-ацильных производных
Карбобензоксизащита (1932 г)
карбобензоксихлорид
(бензиловый эфир
хлормуравьиной кислоты).
ZCl
("защита аминогруппы").
не существуют в виде биполярных ионов
Слайд 71
Физические и химические свойства
Z
ZCl
Слайд 72
3. Образование оснований Шиффа
защита аминогруппы
Слайд 73
Реакция с формальдегидом
количественное определение -аминокислот методом формольного титрования
щелочью (метод Серенсена).
формальдегид
метилольные производные являются гораздо более сильными кислотами,
чем аминокислоты, и они легко оттитровываются щёлочью.
Слайд 75
волюмометрическое определение содержания азота и количества аминогрупп в
аминокислотах
4. Дезаминирование аминокислот
Метод Ван-Слайка
Азотистая
кислота
Слайд 77
БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ РЕАКЦИИ
-АМИНОКИСЛОТ.
А. Внутримолекулярное дезаминирование
(таким образом у некоторых микроорганизмов и высших растений
аспарагиновая кислота превращается в фумаровую)
α
β
Слайд 78
Б. Восстановительное дезаминирование
(у некоторых микроорганизмов )
В.
Гидролитическое дезаминирование
(тип дезаминирования, характерный для микроорганизмов)
Слайд 79
Г. Дегидратазное дезаминирование
(этот тип дезаминирования характерен для
аминокислот серин, треонин, цистеин)
Слайд 80
Д. Окислительное дезаминирование
Слайд 81
Трансаминирование – реакция переноса
α-аминогруппы с аминокислоты на
α-кетокислоту:
Слайд 82
Образование ДНФ-производных
Физические и химические свойства
Слайд 83
Образование ФТГ-производных (реакция Эдмана)
Физические и химические свойства
Слайд 84
1.Образование эфиров
глицин — кристаллическое вещество с Тпл=292°С
метиловый эфир
глицина — жидкость с Ткип=130°С.
Реакции, протекающие с участием
только карбоксильной группы.
карбоксилат-ионы, полностью лишены ацилирующей способности
Слайд 85
2. Образование галогенангидридов
Реакция используется для активации
карбоксильной группы при пептидном синтезе
Слайд 86
3. Восстановление карбоксильной группы до первичной спиртовой
Cl H3N+CHRCOOR'
+ LiAlH4 H2NCHRCH2OH;
4. Декарбоксилирование аминокислот термолизом солей
щелочноземельных металлов
Слайд 87
Процесс декарбоксилирования
-аминокислот в организме
ведет
к образованию биогенных аминов
Слайд 88
Путресцин- 1,4-диаминобутан, образующийся в толстой кишке при ферментативном
декарбоксилировании орнитина; при цистинурии обнаруживается в моче.
Кадаверин-(лат. cadaver
труп) - продукт ферментативного декарбоксилирования лизина (1,5-диаминопентан), образующийся при бактериальном разложении белков (напр., в просвете толстой кишки).
Слайд 89
Ферментативное гидроксилирование
При генетически обусловленном отсутствии в организме
фермента, катализирующего этот процесс, развивается тяжелое заболевание — фенилкетонурия.
Слайд 90
Биогенные амины в организме
Серотонин оказался высокоактивным биогенным
амином сосудосуживающего действия. Он регулирует артериальное давление, температуру тела,
дыхание, почечную фильтрацию и является медиатором нервных процессов в ЦНС
Слайд 91
Декарбоксилирование
Обладает фекальным запахом (при большом разведении приобретает запах
жасмина)
Скатол (3-метилиндол)
индол
Слайд 92
Декарбоксилирование в организме
Обладает сосудорасширяющим свойством,
Медиатор аллергических реакций
Слайд 93
1.Отношение аминокислот к нагреванию
-аминокислоты
Реакции, протекающие с
участием обеих
функциональных групп.
2,5-диоксо-3,6-диметилпиперазин
дикетопиперазин
аланин
α
α
Слайд 94
Лактим-лактамная таутомерия
Лактам
лактим
Слайд 96
-аминокислоты
-Лактамы являются кетопроизводными
тетрагидропиррола (пирролидина), поэтому
их называют пирролидонами.
-аминомасляная кислота
-бутиролактам
Слайд 97
-аминокислоты
производные пиперидона-2
-аминовалериановая
кислота
-валеролактам
Слайд 98
-аминокислоты
-аминокислоты претерпевают межмолекулярное взаимодействие с образованием полимерных
структур с амидной связью (полиамидов)
Слайд 99
2. Образование комплексных солей металлов
служит качественной реакцией
на наличие в молекуле
-аминокарбоксильной функции.
Хелатные соли меди
(II) синего цвета
Слайд 101
3.Образование межмолекулярных амидных связей
Слайд 102
Аминокислоты нередко применяются в качестве лекарственных средств:
- Смешанные
K,Mg-соли Asp (аспаркам) или Glu (панангин) используются в кардиологии
и неврологии
Слайд 103
Met ( метионин ) используется при лечении заболеваний
и токсических поражений печени
Слайд 104
Cys (цистеин) участвуя в обмене веществ хрусталика глаза,
полезен
для профилактики и задержки
развития некоторых типов катаракты
N-ацетильное производное Cys (АЦЦ), облегчает откашливание при бронхитах.
うま味
Умами -
“мясной вкус”
Глутаминовая кислота (E620) и её соли:
(глутамат натрия Е621, глутамат калия Е622, диглутамат кальция Е623, глутамат аммония Е624, глутамат магния Е625)- используются как усилители вкуса.
Na-соль Glu (глутамат натрия) является очень широко распространенной пищевой добавкой, улучшающей вкус продуктов.
его получают из креветок и внутренностей рыб,
водорослей, солода и свеклы.
Слайд 106
Глутаминовая кислота и её соли безопасны!
Глутамат натрия разрешено
добавлять к продуктам
питания в количестве 1,5 г на
1 кг или на 2 л.
в сутки не более 9 граммов !
В продуктах питания глутамата натрия
должно быть не более 0,8%
Слайд 107
- -аминомасляная (4-аминобутановая) кислота, принимает участие в
обменных процессах головного мозга; лактам ее N-ацетилированной формы (ноотропил,
или пирацетам) широко используется в медицине для лечения нарушений функций головного мозга
Слайд 108
- Средство для лечения постинсультных больных (церебролизин) состоит
главным образом из смеси аминокислот, получаемых в результате гидролиза
мозгового вещества крупного рогатого скота.
-
Слайд 110
пара-Аминосалициловая кислота (4-амино-2-гидроксибензойная кислота, ПАСК) и ее натриевая
соль обладают бактериостатической активностью в отношении бактерий туберкулеза и
являются известным противотуберкулезным препаратом.
Этиловый эфир 4-аминобензойной кислоты (анестезин)
и 2-диэтиламиноэтиловый эфир той же кислоты (новокаин, или прокаин) широко используются в качестве анестетиков:
Слайд 111
Биологическое значение аминокислот
1. Аминокислоты являются
теми мономерными молекулами, из которых в организме образуются практически все биологически важные биополимеры: простые и сложные белки (именно поэтому природные аминокислоты называют протеиногенными);
2. В ходе обменных процессов,, аминокислоты превраща-
ются в разнообразные биологически важные соединения других классов. Например, Arg служит компонентом цикла образования мочевины, Asp предшествует синтезу пуринов, пиримидинов, щавелевоуксусной кислоты, а без Gly невозможен биосинтез порфиринов, пуринов,глутатиона, креатина;
3. Cущественна роль аминокислот как предшественников разнообразных нейромедиаторов:
ДОФА или DOPA
Слайд 112
отвечает за развитие аллергических реакций
гормон щитовидной железы (регулирует
обмен веществ)
серотонинэргический медиатор,
вызывает торможение
Слайд 113
Биологически важные химические реакции
Слайд 114
Биологически важные химические реакции
Слайд 115
Биологически важные химические реакции
Перенос аминогруппы
Слайд 116
Биологически важные химические реакции
Перенос аминогруппы
Слайд 117
Биологически важные химические реакции
Декарбоксилирование в организме
Слайд 118
Биологически важные химические реакции
Декарбоксилирование в организме
Слайд 119
Биологически важные химические реакции
Элиминирование
