Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Aminosavak, peptidek
AminosavakNeutrális aminosavak
C
C O O -
H
H H3N C
CH3
HH3N
COO- H3N++
+
glicin (Gly) alanin (Ala) valin (Val)
H3N
C H 3 CH3
C H
C H 2
C
C O O -
H + +
H2N
CH2 CH2
CH2
H
COO-
C+
leucin (Leu) izoleucin (Ile) prolin (Pro)
COO-
C
C
CH2
C H3
H
CH 3 H
H3N
C
COO-
CH
H
CH3 CH3
COO -
C
CH2
H 3 N H
O H
+ C H
COO-
C
CH3
O H H
H3N+
COO-
C
CH2
SH
HH3N+
szerin (Ser) treonin (Thr) cisztein (Cys)
COO-
C
CH2
CH2
S
CH3
HH 3 N +
metionin (Met)
C H2
C HH 3NC OO-
CH2
C HH3N
COO-
OH
+ +
CN H
CH
CH2
CH3N HC OO-
fenilalanin (Phe) tirozin (Tyr) triptofán (Trp)
+
Savas aminosavak
COO-
CH 3 N H
CH2
COO-
COO-
CH3N H
CH2
CH2
COO-
aszparaginsav (Asp) glutaminsav (Glu)
+ +
Bázisos aminosavak
C O O -
C H3N H
C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 N H 3
+
+
+
COO-
CH3N H
CH2
CH2
CH2
NH
C
NH2
NH2+
COO-
CH3N H
CH2
C
HC
NH
NHCH
lizin (Lys) arginin (Arg) hisztidin (His)
+
+
NH2CH2CH2CH 2 CHCOOHNH2
o r n it in
Monoamidok
CO O -
C
CH2
COH 2 N
HH 3 N +
C H2
CH2
H2N OC
as z p ar a g in (A s n ) g l u tam in (G l n )
+C HH3NC O O-
Glicin: 1820 zselatinból izolálták.Alanin: selyemfibroinban nagy mennyiségben.Szerin: 4–8%-ban a fehérjékben.Cisztein, cisztin: 1–2%-ban a fehérjékben.
Diszulfidhidak révén nagy stabilitás.Treonin: állati fehérjékben 4,5–5%, gabonafélékben
kevesebb.Metionin: esszenciális AS, állati feh.: 2–4%, növényi
feh.: 1–2%.Arginin: félig esszenciális AS, fehérjében 3–6%-ban
található.Valin: tojás- és tejfeh.: 7–8%, elasztin: 15%.Leucin: legtöbb fehérjében 7–10%.Izoleucin: 4–7%-ban van a fehérjében.
Lizin: hal: 10–11%, hús, tej, tojás: 7–9%, gabona: 2–4%.
Aszparaginsav: állati fehérjében 6–10% Aszparagin: növényi csírák, fiatal növények
fehérjéinek jellegzetes komponense.Glutaminsav: 1866-ban izolálták búzalisztből.
Búzafehérjében >30%, szójában, kukoricában 20%.Fenilalanin: 4–5%-ban található a fehérjékben,
tirozinná tud alakulni a szervezetben.Prolin: búzában kb. 10%.Hisztidin: 2–3% a fehérjékben.Triptofán: 1–2%-ban van jelen.
Az α-aminosavak fizikai tulajdonságaiMagas olvadáspont, oldékonyság sójellegű
szerkezet.Savval is, lúggal is sót képeznek.
Glicin ikerionos szerkezetének változása a pH hatására
H 3 N + CH2 C O O H H3N+ CH2 C OO- H2N CH2 CO O -
H+ H+
H+ H+
- -
++kation sav
ikerion anion kettős je llemű bázis
A természetes aminosavak fontosabb fizikai adatai
2,1710,76+27,6°238L-Arg2,189,74+26,0°224L-Lys
2,19(4,25)3,22+32,0°249L-Glu1,88(3,65)2,77+25,4°270L-Asp
1,995,89–60,4°222L-Pro2,386,30–34,1°282L-Trp2,205,66–10,0°344L-Tyr1,835,48–4,5°283L-Phe2,285,74+23,2°283L-Met1,654,8–23,2°258L-Cys2,716,16–15,2°253L-Thr2,365,98+41,0°283L-Ile2,366,02+16,4°295L-Leu2,325,96+28,3°315L-Val2,346,00+14,6°297L-Ala2,346,06–292Gly
pKs1pI[α] Op (°C)Aminosav
α-helyzetű –NH2-csoport báziserőssége = NH3
de!Lys ε-NH2 pKb = 3,47
Arg guanidino-csoportja pKb = 1,52
Az α-aminosavak sztereokémiája
C
O
H
C
C H 2 O H
O H H
C O O H
C
C H 2 O H
O H H
C O O H
C H 2 N H
R
L-glicerinaldehid L-aminosav L-glicerinsav
Konfiguráció bizonyítás az optikai eltolódás alapján.
L -a lan in (+)
C
C H 3
H N H
C O O R
A c C
C H 3
H N H 2
C O O H
C
C H 3
H N H
C O N H 2
A c
acil-L (+)-a lan in észter ac il-L (+)-a lanin am id
etil-észter: 26°metil-észter: 29°
A változás az L(+) tejsavnál teljesen azonos
Alanin (+) konfigurációja = L-tejsav konfigurációjával
Az α-aminosavak L- és D- izomerjei
C O O H
N H 2 C H
C O O H
N H 2
C H 3
H
C H 3
C
Optikai izoméria, D- és L-alanin.(A középső vonal a tükörsíkot jelenti.)
A
B
CX X A
BC
XX
A
B
CX
A
BC
X
Y
Y
Eredeti molekula Eredeti molekula
Akirális molekula: az eredeti molekulával fedésbe lehet hozni
Királis molekula: az eredeti molekulával nem lehet fedésbe hozni
Egy akirális, aszimmetria centrummal nem rendelkező, a.) és egy királis, aszimmetria centrummal rendelkező, b.) molekula
a.) b.)
Racemizáció:L- vagy D-aminosavból DL aminosav
Epimerizáció:Két aszimmetriacentrum közül csak az egyik
szimmetriája változik meg.
CH
C
CH3
H NH2
COOH
C2H5
** CH
C
C2H5
HH2N
COOH
CH3*
*
L-izoleucin D-allo-izoleucinL-izoleucin D-allo-izoleucin
Az aromás aminosavak UV-abszorpciója
fenilalaninfirozin 200−230 nm, és 250−290 nm-en
abszorpciós maximum!
Fehérje-meghatározás!
triptofán
Az aminosavak kémiai tulajdonságaiA karboxilcsoport reakciói:Aminosav-észterek
Aminosav dekarboxilezése biogén aminoklizin kadaverinornitin putreszcin
C R
N H 2
C O O H + C 2 H 5 O H H C l
C R
N H 2
C O O C 2 H 5
α-aminosav-etilészter
C O O-
C H3N H
C H 2C H 2C H 2C H 2N H 3
+
+
liz in (Lys )
HCH2N H
CH2
CH2
CH2
CH2
NH2
kadaverin
–CO2
Az aminocsoport reakciói:
Alkilezés szekunder, tercier, kvaterneraminovegyületek.
Arilezés pl. 2,4 dinitro-fluor-benzollal2,4 dinitro-fenil aminosavak Sanger (1945), a fehérjék aminosav-sorrendjének meghatározása.
O 2N
N O 2
F H2N CH COOH
R
+
H F
O2N
NO2
NH CH COOH R
2,4-dinitro-fluor-benzol aminosav 2,4-dinitro-fenil-aminosav
Acilezés N-acil-aminosavak
R CH COOH
NH2
Cl CO
O CH2 C6H5 R CH COOH
NH CO
O CH2 C6H5
aminosavklór-hangyasav benzil-észter N-karbobenziloxi- aminosav
+
aminosavklór-hangyasav
benzil-észter N-karbobenzoiloxi-aminosav
+H2
katalizátorR CH COOH
NH2
+CO2 C6H5 CH3
Formaldehiddel N-metilol származék és heterogyűrű
R C H
N H 2
C O O H + 3 H C O H H 2C O C H 2
N
C H R C O O H
O C H 2
+ H 2O
karbonsavszármazék aminosav formaldehid
Salétromossavval nitrogénfejlődés
Oxidálószerek hatására dezaminálódás
HOOC CH
R
NH2 + HO NO HOOC CH
R
OH + N2 + H2O
aminosav salétromossav hidroxisav
L- R CH
NH 2
C O O – H2O E FMN+ + R C
O
COO–+ NH 3+ E FMN H2
Kéntartalmú aminosavak reakcióiMerkaptidok nehézfémekkel
Tioéterek alkil-jodidokkal
cisztein–SH + ICH2COO− = cisztein–S–CH2COO− + HI
C H 2
H C
C O O H
SH
NH2 + Ag+
CH2
HC
COOH
S
NH2
AgH+
cisztein-fém-merkaptid
Diszulfidok oxidálószerekkel
R−SH + HS−R R−S−S−R
Diszulfidhidak kialakulásaerélyes oxidációval
–2H
+2H
C H2
H C
C OOH
SH
NH2
CH2
HC
COOH
NH2
S
N H 2
CO O H
HC
CH2 S CH2
HC
COOH
NH2
SO3H
2 oxidálószer perhangyasav2
cisztein cisztin cisztein-szulfonsav
Hidroxi-aminosavak reakciói:
Az aminosavak színreakciói:Ninhidrinnel kékes-ibolya színű vegyület, de !
prolin sárga
C H 2 O H
C H
C O O H
N H 2 B a ( O H ) 2 v a g y 6 M H C l
120 o C
C H 3
C H
C O O H
N H 2
szerin alanin
2
+
ninhidrin aminosav színes termék
O
O
O H
O H H2N CH COOH
R
R CO
H + C O2
O
O
N
O
O-3 H 2 O
Reakció naftokinon-szulfonsavval vörös színűvegyület (Folin-féle meghatározás)
Reakció réz(II)-vegyületekkel mélykék színűkomplex
R CHCOO
CuOOC
CHNH2
RNH2
Az aminosavak közötti fontosabb reakciókPeptidkötés
CH
RH 2 N COO H H 2 N CH COOH
R+
-H2O
dipeptid
CHR
H 2 N C O O H + H2N CH CO NH C H CO NHR ' R
CH COOHR''
CHR' '
H 2 N C O O H + H2N CH CO NH C H CO NH
R ' R
CHR' '
C O O H CHNHCO
tripeptid
tetrapeptid
R''
,
H2 N CH CO NH CH COOHR'R
- H2O
- H2O
''
''
H2N−CH2−CO−NH−CH2−COOH glicil-glicinA legegyszerűbb dipeptid
A peptidszintézis lépései:védett aminosav-származékok előállítása,a peptidkötés kiépítése (kapcsolás),a védőcsoportok eltávolítása.
1. Az aminocsoport védésepl. klórhangyasav benzilészterrel, vagy tercier-butil-oxi-karbonil-aziddal
(CH3)3 CH2 O CON3+ H2N CHR
COOH- N3H (CH3)3 CH2 O C
ONH CH
RCOOH
tercier-butiloxi--karbonil-azid aminosav BOC-aminosav
2. A karboxilcsoport védésepl. aminosav-tercier-butilészter formában
2.1. Aktiválás karbonsav-kloriddal
+H2N CHR
COOH CHCH3
CH2
CH3H H2N CH
RCOO C
CH3
CH3
CH3
aminosav izo-butilén aminosav-terc-butilészter
N-karbo-benziloxi-aminosav-klorid
Z N H C H C O C l
R 1
+ H 2 N C H C O O R 3R 2
- HCl
Z N H C H C O
R 1 R 2
C O O R 3C H H N
N-karbo-benziloxi-dipeptid-észter
2.2. Aktív észteres kapcsolás
3. Benzilészter katalitikus hidrogénezésselTercier-butil-oxi-karbonilcsoport savas hidrolízisselAktív-észter hidrolízissel
C l C l
C l
C l C l
O
O
R 1
C C H N H Z + H 2N C H C O O C 2 H 5
R 2
aminosav-etilészter N-karbobenziloxi-aminosav--pentaklór-fenilészter
Z N H C H C
R 1 R 2
C O O C 2 H 5 C H N H
O
+
C l C l
C l
C l C l
H O
pentaklór-fenolN-karbobenziloxi-dipeptid-etilészter
Diketopiperazin-kötés
Ha 2 db. glicin 2,5-diketopiperazinPeptidláncok között pl. Lys és Glu, vagy Lys és Aspsegítségével.
DiszulfidhídA cisztein −SH csoportjai között.
H2N CH
R
COOH
NH2CHCOOH
R
-2H2O HN
OC
CH
R
CO
CH
R
NH
Ionos kötésAz amino- és karboxilcsoportok közti proton-vándorlás révén.
Hidrogénhíd-kapcsolat
C O C H
R 1
N H C O C O N H
R 2C H N H
R 3
C H
N H N H C H
R 6
C O N H C H
R 5
C O C O
R 4
C H N H
C O
Élelmiszerek D-aminosav-tartalma és hatása az emberi szervezetre
Pasteur (1852):A bükkönyből előállított aszparaginsav optikailag
aktív (királis), az ammónium-fumarát hevítésével előállított nem mutat optikai aktivitást.
Az élő szervezet fehérjéit kizárólag L-aminosavak építik fel.
A D- és az L-sztereoizomerek (enantiomerek) ugyanazzal a kémiai és fizikai tulajdonsággal rendelkeznek (kivétel a polarizált fény síkjának az elforgatása).
Az aminosavak racemizációja:
Az α-helyzetű szénatom hidrogénjének leszakadásaplanáris karbanion szerkezet kialakulása rekombinálódás racém keverék kialakulásával.
A racemizáció függ:
az aminosav szabadon vagy a peptidláncbankötött formában fordul-e elő,a hőmérséklettől, a pH-tól, és az R-csoport tulajdonságától.
Racemizációs felezési idő (amikor a D/L arány eléri a 0,33-at).
Különböző élelmiszerek D-aminosav-tartalma (%)(% D-aminosav=[D/(D+L)]·100)
Kezelt élelmiszer Aminosavak(Kezeletlen, Ref.) Asp Ala Phe Leu Val Met
Piritós 10,5 2,8 2,4 2,7 1,1 1,7(Kenyér, Bunjapamai 5,6 2,4 2,3 3,2 0,9 2,3és mtsai., 1982)
Fehér kenyér 1 perc 45 másodpercig melegítve, csak a felszín elemezve.
Extrudált szója 7,6 2,2 2,4 2,7 0,8 –(Szójaliszt, Bunjapamai 4,4 2,5 2,8 1,47 1,0 –és mtsai., 1982)
Szójafehérje 27,7 9,9 19,7 3,1 1,0 18,2(Kezeletlen, Friedman 0,5 0,2 0,5 0,2 0,03 0,3és Liardon, 1982)
3 óra, 65 °C, 0,1 M NaOH
Zein 40,2 17,6 31,3 5,0 2,9 19,5(Kezeletlen, Jenkins 3,4 0,7 2,2 0,7 0,4 0,9és mtsai., 1984)
4 óra, 85 °C, 0,2 M NaOH
Különböző élelmiszerek D-aminosav-tartalma (%)(% D-aminosav=[D/(D+L)]·100)
Kezelt élelmiszer Aminosavak(Kezeletlen, Ref.) Asp Ala Phe Leu Val Met
Hamburger 5,5 2,8 2,7 3,2 1,5 2,9(Nyers marhahús, 6,2 3,2 2,8 3,1 1,6 2,4Bunjapamai és mtsai., 1982)
Hamburger: mindkét oldalán 4 percig sütve, a felületi hőmérséklet 250 °C, csak a felszín analizálva.
Csirkeizom 22,4 0,5 0,4 0,1 0 0(Nyers csirke, 2,9 0 0 0 0 0Liardon és Hurrel, 1983)
Hőkezelve 121 °C-on, 4 órán át.
Szalonna 180 °C 10,7 2,4 3,1 3,1 1,6 –(Hőkezeletlen, Fuse 2,4 – 1,8 3,3 0,7 –és mtsai., 1984)
20 perc sütés.
Kazein 230 °C 31,0 12,0 – 7,0 4,4 –(Hőkezeletlen, 3,1 1,5 – – – –Hayase és mtsai., 1973, 1975)
Élelmezési eredetű D-aminosavak
D-aminosavak nem fő élelmiszer komponensek, mennyiségük technológiai beavatkozástól mentes élelmiszer alapanyagokban jelentéktelen.
De! Tengeri kagylókban és egyéb puhatestűekben a D-aminosavak mennyisége az 1%-ot is meghaladhatja.
Az élelmiszer kezelések (főzés, sütés, párolás, gőzölés, grillezés, mikrohullám, alkalikus körülmények) indukált racemizáció D-aminosavak a fehérjékben.
A lizinoalanin szinte mindenütt jelen van az élelmi anyagokban.
A tej, a hús és a gabonafélék nem tartalmaznak jelentős mennyiségben D-aminosavakat.
A fogyasztásra történő előkészítés folyamán racemizáció játszódhat le.
A kezeletlen nyers tej tartalmazza a legkevesebb D-aszparaginsavat (1,48%).
A pirítósban, a sültszalonnában, csirkehúsban magas a D-aminosavak aránya.
Azok az élelmiszerek tartalmaznak sok D-amino-savat, melyek baktériumos fermentáción mentek keresztül.
A D-aminosavak emésztéseA hosszú időn keresztül történő fogyasztás hatása
az emberi szervezetre még nem eléggé ismert.
A D-aminosavak káros hatásaiA D-aminosavak hasznosulása függ:
felszabadulnak-e az L-D, D-L és D-D kötésekből,a felszabadult D-aminosavak hatékonyan át tudnak-e alakulni L-aminosavakká.
Az alkáliával kezelt fehérje emészthetősége: Minden alkalommal csökkent emészthetőséget figyeltek meg.
Néhány aminosav racemizációja lényegesveszteséget okozhat a környező esszenciális aminosavak tekintetében is, csökkentve a fehérje proteolitikus emészthetőségét.
Toxikusak-e a D-aminosavak?
A különböző D- és L-aminosavak ugyanolyan akut toxicitással rendelkeznek, melyet LD50 értékük bizonyít (kivétel a D-prolin, melyről nagyobb letalitást állapítottak meg a csirke esetében, mint az L-prolinról).
Néhány D-aminosav hosszú időn keresztül fejti ki toxicitását. Az élelmiszerekben lévő D-szerin, lizinoalanin és a különböző lúggal kezelt fehérjék kóros elváltozást idéztek elő patkányok veséjében.
A szabad lizinoalanin sokkal nefrotoxikusabb, mint a peptidkötésben lévő.
A D-aminosavak hasznos hatásai
A fehérje csökkent emészthetősége előnyös lehet, ha a proteolitikus emésztés után visszamaradóanyagok nem toxikusak.
Fogyókúrás kezeléseknél az alacsony emészt-hetőség miatt rövid idő alatt jelentős súly-csökkenést lehet remélni.
A D-fenilalanin és a D-leucin fájdalomcsillapítóhatással rendelkezik. Használják őket makacs fájdalmak esetén.
PEPTIDEK
Dipeptid 2 aminosavbólTripeptid 3 aminosavbólTetrapeptid 4 aminosavbólOligopeptid 10-nél kevesebb aminosavbólPolipeptid 10-nél több aminosavbólFehérjék 100 vagy 100-nál több
aminosavból
GlutationA sejt redoxfolyamataiban vesz részt.
2
C O OH
H C NH2
C H 2C H 2
C O
N H
H C
C
N H
C H 2
C O OH
O
CH2 S H
COOH
HC NH2
CH2
CH2
C O
NH
HC
C
NH
CH2
COOH
O
CH2 S S CH2
O
COOH
CH2
NH
C
HC
NH
OC
CH2
CH2
NH2HC
COOH
–2 H
+2 H
redukált glutation oxidált glutation
Glu
Cys
Gly
KarnozinEmlősök harántcsíkos izmaiban
H2N CH2 CH2 CO NH CH COOH
CH2
N
NH
OxitocinA simaizom-sejteket húzza össze
VazopresszinVérnyomás-szabályozó
I le
G ln As n
Ty r SC ys
S
P ro
L eu
G ly NH2
Tyr Cys S
SCysAsnGln
Phe
Pro
Arg
Gly NH2
C ys
A r g Pro PheGlyPro Ser ArgPhePro
oxitocin vazopresszin
bradikinin
Kortikotropin vagy adrenokortikotrop hormon vagy ACTH
A mellékvesekéreg hormontermelését szabályozza.
H-Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val-Gly-Lys-Lys-Arg-Arg-Pro-Val-Lys-Val-Tyr-Pro.....25−39.
Inzulin (hasnyálmirigy, vércukorszint szabályozás)
A-lánc
B-lánc
S S
1 6 7 11 20 21
30 19 7
S
S S
S
BradikininVérnyomás szabályozása.
További peptidhormonok:növekedésihormon-reguláló faktor,parathormon,kalcitonin,lipotrop hormon,prolaktin,luteinizáló,follikulusstimuláló,tireoideastimuláló,glukagon.
Proteázgátlók:Leupeptin: plazmint, tripszint, papaint, katepszin
B-t gátolja.Antipain: papaint, tripszint, katepszin A-t, B-t
gátolja.Elasztin: elasztázt gátolja.
EndorfinMorfinhoz hasonló fájdalomcsökkentő hatás.
Antibiotikum:Aktinomicin, bacitracin, nizin, gramicidin, penicillin.
A peptidek semleges vagy keserű ízűek
1,0−1,5Phe-Gly-Gly-Phe1,0−1,5Phe-Gly-Phe-Gly15−17Gly-Phe16−18Phe-Gly65−75Val-Ala60−80Ala-Val18−21Leu-Gly19−23Gly-Leu18−21Leu-Ala18−22Ala-Leu5−6D-Leu-D-Leu5−6Leu-D-Leu4−5Leu-Leu
15−17Gly-D-Phe15−17Gly-Phe20−23Gly-D-Leu19−23Gly-Leu
Keserűízintenzitás
mM/dm3
Peptid
Fehérjebomlás peptidek keserű íz. pl.: sajtoknál
De! Aszparaginsav dipeptidjei édesek.
Csak az L−L-származék édes.A D−D, L−D, D−L izomerek nem édesek.Édesítőképesség: 150−200 szorosa a répacukornak.
H O O C C H 2 C H
N H 2
C O N H C H
C H 2
C O O C H 3
L-aszparagil-L-fenilalanin-metilészter (aszpartám)