Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений с профессиональным описанием и объяснением.

ТЕМА: Гетерофункциональные соединения (аминоспирты, гидрокси- и аминокислоты, оксокислоты.

ЦЕЛЬ:Изучить строение, химические свойства гетерофункциональных соединений: аминоспиртов, гидроксикислот, аминокислот, оксокислот, которые проявляют выраженное биологическое действие и являются предшественниками биосинтеза ряда физиологически значимых соединений.

ЗНАТЬ:

1. Классификация и важнейшие представители природных соединений, включающих две и более характеристических групп (аминоспирты, катехоламины, гидрокси-, оксо- и аминокислоты).

2. Классифиция амино- оксо- и гидроксикислот в зависимости от взаимного расположения характеристических групп (a-, b-, g-, d- производные). Биологическое значение амино- оксо- и гидроксикислот.

3. Пути биосинтеза некоторых биоорганических соединений: этаноламина (коламина), холина, ацетилхолина, катехоламинов (дофамина, адреналина, норадреналина).

4. Описание центров основности, кислотности у амино- гидрокси-, и оксокислот.

5. Кето-енольная таутомерия (обратимая миграция атома водорода) у пировиноградной, ацетоуксусной кислоты, ацетилКоА.

6. Образование внутренней соли (бетаиновой структуры) у аминокислот.

7. Пространственное строение биоорганических соединений. Основы стереоизомерии амино- и гидроксикислот..

8. Общие и специфические свойства гетерофункциональных соединений.

9. Структура и применение в медицине функциональных производных п-аминофенола, п-аминобензойной кислоты, салициловой и п-аминосалициловой кислот, сульфаниловой кислоты.

УМЕТЬ:

1. Приводить схемы специфических реакций:

— образования лактидов и дикетопиперазинов для a-гидрокси- и a-аминокислот соответственно;

— элиминирования для b-гидрокси- и b-аминокислот;

— образования лактонов и лактамов для g-гидрокси- и g-аминокислот соответственно.

2. Представлять схему синтеза ацетилхолина, адреналина на основе коламина и фенилаланина соответственно.

3. Определять кислотно-основные центры в гетерофункциональных соединениях.

4. Приводить реакции алкилирования, ацилирования, окислительного гидроксилирования, декарбоксилирования с участием гетерофункциональных соединений.

5. Показывать кето-енольную таутомерию на примере пировиноградной, ацетоуксусной кислоты, ацетилКоА.

6. Осуществлять схемы синтеза синтетических лекарственных препаратов на основе производных бензола.

ВЛАДЕТЬ: навыкамипроведения специфических реакций с участиемгетерофункциональных соединений.

Обучающие упражнения

Задание 1Приведите формулы и систематические названия простейших гидрокси- и аминокислот.

Ответ:Старшей является карбокси-группа, которая определяет нумерацию углеводородной цепи. Младшие группы (гидрокси- и амино-) обозначаются префиксами, перед которыми ставится цифра, обозначающая их положение в цепи. Получаем:

Гликолевая (2-гидроксиэтановая к-та) Молочная (2-гидроксипропановая к-та)

Глицин (2-амино-этановая кислота) α-аланин (2-аминопропановая к-та)

Задание 2.Привести формулы систематические названия этаноламина (коламина) (I) и холина (II). Этаноламин и холин входят в структуру и определяют названия фосфолипидов (фосфатидилэтаноламина и фосфатидилхолина).являются предшественниками биосинтеза нейромедиатора — ацетилхолина.

Ответ:Старшей характеристической группой является гидрокси-группа, она определяет нумерацию углеродных атомов в соединении, для ее обозначения используется суффикс –ол. Для обозначения младшей группы используется префикс — амино-, группа называется первой (по алфавиту) с цифрой 2, указывающей ее положение в цепи. Получаем: 2-амино-этанол.

У холина в отличие от этаноламина амино-группа проалкилирована и замещена тремя метильными группами. В этом случае замещенная группа находится в виде соли аммония (является катионом) и обозначается как N,N,N-триметиламино.

(I)2-аминоэтанол(II)N,N,N-триметиламиноэтанол

Задание 3. Привести реакции гликолевой кислоты со спиртом и аммиаком.

Ответ: Взаимодействие происходит как по амино, так и по карбоксильной группе с образованием замещенного сложного эфира и амида.

Этиловый эфир 2-этоксиэтановой к-ты

Амид 2-аминоэтановой к-ты

Задание 4Привести реакцию ацилирования гликолевой кислоты.

Ответ.Ацилирование может быть проведено с использованием уксусного ангидрида или хлористого ацетила по схеме:

В условиях организма ацилирование осуществляется с помощью ацетилкоэнзима А или ацетилдифосфата

Задание 5.Приведите реакцию дегидратации яблочной кислоты, приводящую к образованию в организме фумаровой кислоты.

Ответ:

З адание 6. Написать схему синтеза ацетилхолина согласно схеме:

Ответ: Расшифровка цепочки превращений, приводящей к образованию ацетилхолина, приведена ниже. Продукт А- эпоксиэтан, В-этаноламин, С-холин, D- ацетилхолин. Ацетилхолин участвует в проведении нервных импульсов, определяет когнитивные способности организма (способность к обучению, запоминанию).

Задание 7.Приведите последовательность биохимических превращений, приводящих к биосинтезу ацетилхолина.

S-аденозилметионин
-СO2

Ответ:

S-аденозилметионин

Серин-незаменимая аминокислота.

Этаноламин (коламин) — один из важнейших аминоспиртов — входит в структуру фосфолипидов, лекарственных средств.

Холин— витаминоподобное вещество, регулирующее жировой обмен.

Ацетилхолин — нейромедиатор, участвует в передаче нервного импульса, определяет когнитивные способности организма.

Задание 8.Написать реакции внутри- и межмолекулярной конденсации a, b и g аминокислот.

Ответ:

а) a-аминокислоты при нагревании претерпевают межмолекулярную дегидратацию, при этом от двух молекул кислоты отщепляются две молекулы воды:

дикетопиперазин

б) b-аминокислоты при нагревании отщепляют аммиак с образованием непредельных кислот:

β-аминомасляная кислота кротоновая кислота

в) g — аминокислоты претерпевают внутримолекулярную дегидратацию:

Читайте так же:  Сила воли спортивное питание

γ-аминомасляная кислота бутиролактон или пирралидон-2

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 9792 —

| 7399 — или читать все.

185.189.13.12 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

[1]

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

[2]

Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений

Аминокислотами называют гетерофункциональные соединения, содержащие одновременно аминогруппу и карбоксильную группы в составе одной молекулы. Классифицируют аминокислоты, основываясь на типе углеводородного радикала, на ароматические и алифатические, последние, в свою очередь, подразделяются на α-, β-, γ-, δ- и ω-аминокислоты, химические свойства которых ощутимо различаются.

Представители алифатических аминокислот

Наибольшее значение в химии имеют α-аминокислоты, в основном потому, что они являются мономерами белков – их можно назвать основой жизни. В состав важнейших α-аминокислот входят не только алифатические, но и ароматические и гетероароматические радикалы. Номенклатура аминокислот подразумевает использование названия соответствующей карбоновой кислоты в качестве основы, положение заместителей обозначают цифрами, начиная от карбонильного углерода (IUPAC), либо буквами греческого алфавита, начиная от соседнего атома углерода (рациональная). Широко используются и тривиальные названия. Тривиальные названия обычно связаны с источниками выделения аминокислот. Например, серин выделен из шелка (serieus (лат.) – шелковистый), тирозин – из сыра (tyros (греч.) – сыр). Для удобства написания полипептидных молекул используют сокращенные обозначения аминокислотных остатков.

Общее число встречающихся в природе α-аминокислот достигает 180, из них 20 постоянно присутствуют во всех белковых молекулах. Растения и некоторые микроорганизмы синтезируют все необходимые им аминокислоты. В животном организме некоторые аминокислоты синтезируются, некоторые – нет и должны поступать извне. Такие аминокислоты называют незаменимыми. К незаменимым относятся – валин, лизин, фенилалалнин, лейцин, треонин, триптофан, изолейцин, метионин.

Важнейшие α-аминокислоты

Сокращенное обозначение аминокислотного остатка

1. Гидрокси- и аминокислоты. Реакции циклизации. Лактоны. Лактамы. Гидролиз лактонов, лактамов. Реакции элиминирования β-гидрокси- и β-аминокислот. Представление о строении β-лактамных антибиотиков.

Гидроксикислотами называют соединения, содержащие в молекуле одновременно гидроксильную и карбоксильную группы. Аминокислоты содержат в молекуле аминогруппу и карбоксильную группу.

В алифатическом ряду по взаимному расположению функциональных групп различают α-, β-, γ- и т. д. гидрокси- и аминокислоты. Буквой греческого алфавита указывают положение другой функциональной группы относительно карбоксильной, при этом отсчет ведется от ближайшего к карбоксильной группе атома углерода, т.е. от атома С-2. Отметим, что в заместительной номенклатуре для замещенных карбоновых кислот локанты α-, β-, γ- и т. д. не употребляются.

В гетерофункциональных соединениях в зависимости от природы функциональных групп и их местоположения в молекуле возможно усиление или, наоборот, ослабление некоторых свойств, характерных для монофункциональных соединений. Например, кислотность гидроксикислот выше, чем незамещенных кислот. Аминокислоты, содержащие одновременно кислотные и основные фунциональные группы, проявляют амфотерные свойства, т.е. способность взаимодействовать как с кислотами, так и с основаниями. В нейтральных водных растворах или кристаллическом состоянии аминокислоты существуют преимущественно в форме внутренних солей (диполярных ионов), как показано на примере γ-аминомасляной кислоты.

У α-гидроксикислот и α-аминокислот функциональные группы близки, но внутримолекулярного взаимодействия между ними не происходит из-за неустойчивости трехчленных циклов, которые могли бы при этом образоваться. При нагревании α-гидрокси- и α-аминокислоты претерпевают межмолекулярную циклизацию с образованием продуктов, называемых соответственно лактидами и дикетопиперазинами (последнее – от названия шестичленного гетероцикла с двумя атомами азота – пиразина).

Лактиды содержат две сложноэфирные группы, дикетопиперазины – две амидные группы.

Лактиды и дикетопиперазины, являясь сложными эфирами или амидами соответственно, в условиях кислотного или основного катализа способны гидролизоваться с образованием исходных α-гидрокси- или α-аминокислот.

Особое свойство α-гидроксикислот заключается в их способности разлагаться при нагревании в присутствии минеральных кислот с образованием карбонильных соединений и муравьиной кислоты.

β-Гидрокси- и β-аминокислоты.Характерное общее свойство этих гетерофункциональных кислот заключается в способности к элиминированиюмолекулы воды или соответственно аммиака с образованием α,β-ненасыщенных кислот.

Реакции элиминирования протекают в мягких условиях. Это объясняется высокой протонной подвижностью α-атома водорода, обусловленной электронным влиянием двух электроноакцепторных групп (Х и СООН).

γ-Гидрокси- иγ-аминокислоты.Эти кислоты, как и кислоты с δ-расположением функциональных групп, при нагревании претерпевают внутримолекулярную циклизацию. Из гидроксикислот при этом образуются циклические сложные эфиры – лактоны, из аминокислот — циклические амиды – лактамы. Лактоны легко образуются уже при незначительном нагревании, а также в кислой среде.

Принципиально так же происходит внутримолекулярное взаимодействие амино- и карбоксильной групп в γ- и δ-аминокислотах.

Лактоны и лактамы, будучи соответственно сложными эфирами и амидами, гидролизуются в кислой или щелочной среде.

β-лактамные антибиотики — группа антибиотиков, которые объединяет наличие в структуре β-лактамного кольца.

В β-лактамам относятся подгруппы пенициллинов, цефалоспоринов, карбапенемов и монобактамов. Сходство химической структуры предопределяет одинаковый механизм действия всех β-лактамов (нарушение синтеза клеточной стенки бактерий), а также перекрёстную аллергию к ним у некоторых пациентов.

С учётом высокой клинической эффективности и низкой токсичности β-лактамные антибиотики составляют основу антимикробной химиотерапии на современном этапе, занимая ведущее место при лечении большинства инфекций.

1 – пенициллины;

β-лактамное кольцо выделено красным

2. Стероиды. Представление об их биологической роли. Гонан (стеран). Конформационное строение 5α- и 5β-стеранового скелета. Углеводороды – родоначальники групп стероидов: эстран, андростан, прегнан, холан, холестан.

Стероиды широко распространены в природе и выполняют в организме человека разнообразные функции, в том числе являются биорегуляторами. Наряду с использованием природных стероидов синтетически получено множество физиологически активных веществ стероидной природы.

В основе структуры стероидов лежит скелет гонана, состоящий из конденсированных, нелинейно сочлененных циклогексановых колец А, В и С и циклопентанового кольца D. Общая структура стероидов и принятый порядок нумерации атомов приведены ниже.

Большинство природных стероидов имеет в стероидном скелете следующие заместители:

• «ангулярные» («угловые») метильные группы у атомов С-10 (СН3-19) и С-13 (СН3-18);

• алифатический заместитель R у атома С-17;

• кислородсодержащий заместитель у атома С-3 (OH, OR’, оксогруппа).

По числу атомов углерода в радикале R стероиды делятся на группы, приведенные в таблице (кроме сердечных гликозидов и экдистероидов).

Классификация стероидов по величине углеводородного радикала у С-17

Гонан содержит 6 узловых асимметрических атомов углерода. С введением заместителей к любым неузловым атомам число возможных стереоизомеров еще более возрастает. Тем не менее, из-за высокой стереоселективности реакций, лежащих в основе биогенеза стероидов, в живой природе встречаются только некоторые из возможных стереоизомерных форм.

Сочленение между собой попарно колец А и В, В и С, С и D может осуществляться по транс-типу. Типы сочленения колец А и В можно продемонстрировать на примере бициклического углеводорода декалина, являющегося фрагментом структуры гонана.

В зависимости от конфигурации атомов С-9 и С-10 декалин может существовать в виде двух стереоизомеров: транс-декалина, у которого атомы водорода у атомов С-9 и С-10 находятся по разные стороны от условной плоскости колец, и цис-декалина с расположением атомов водорода у этих атомов углерода по одну сторону плоскости.

Стереоизомерные декалины различаются по термодинамической стабильности: цис-декалин обладает более высокой энергией, чем транс-декалин, поэтому в стероидах более распространен транс-сочлененный декалиновый фрагмент.

В целом для природных стероидов характерно транс-сочленение колец В и С и преимущественно транс-сочленение колец С и D, а кольца А и В могут иметь как транс-, так и цис-сочленение. Все циклогексановые кольца находятся в конформации кресла.

Читайте также:
  1. БЕЗОПАСНОСТЬ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ В ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТАХ И В ЖИЗНИ
  2. Билет 1
  3. Билет 10
  4. БИЛЕТ 10. Граничные условия для векторов Е и D . Преломление силовых линий на границе диэлектриков.
  5. Билет 10. Сварка трением
  6. Билет 11
  7. БИЛЕТ 11 1.Теоретические труды В.К.Тредиаковского в связи с литературными представлениями классицизма.
  8. Билет 11. Способы сварки плавлением
  9. Билет 12
  10. Билет 12
Видео (кликните для воспроизведения).

В структурных формулах стероидов положение атомов водорода и заместителей снизу или сверху от условной плоскости кольца обозначают буквами α и β соответственно (что напоминает обозначения в углеводах). Стереохимию сочленения колец А и В указывают по ориентации атома водорода в положении 5. Так, 5α-стероид имеет транс-, а 5β-стероид — цис-сочленение колец А и В.

При обычном написании формул стероидов циклический скелет принято изображать плоским. Заместители и атомы водорода в таком случае будут располагаться либо под плоскостью чертежа (α-ориентация), либо над нею (β-ориентация).

Углеводороды – родоначальники групп стероидов:

— его производными являются важнейшие эстрогены – эстрон и эстрадиол;

— его производными являются два основных мужских половых гормона – андростерон и тестостерон;

— основа кортикостероидов – группы стероидных гормонов, образующихся в корковом веществе надпочечников;

— основа желчных кислот;

— основа стеринов.

3. Объясните механизм образования этилена из этанола в присутствии катализатора – концентрированной H2SO4.

4. Напишите уравнение реакции лейцина с азотистой кислотой. В чём сущность окислительного и неокислительного дезаминирования α-аминокислот?

Неокислительное дезаминирование происходит с участием ферментов в живых организмах и образуются α,β непредельные кислоты.

Процесс окислительного дезаминрования в организме может осуществляться с участием ферментов дегидрогеназ и кофермента НАД + или НАДВ + . Например, при окислительном дезаминировании L-глутаминовой кислоты образуется α-оксоглутаровая кислота. На первой стадии осуществляется дегидрирование (окисление) глутаминовой кислоты до α-иминоглутаровой кислоты. На второй стадии происходит гидролиз, в результате которого получаются α-оксоглутаровая кислота и аммиак. Стадия гидролиза протекает без участия фермента. Образующийся аммиак включается в цикл мочевины.

В лабораторных условиях эта реакция осуществляется при действии азотистой кислоты на α-аминокислоты (см. 4.3). При этом образуется соответствующая α-гидроксикислота и выделяется газообразный азот, по объему которого судят о количестве вступившей в реакцию аминокислоты (метод Ван-Слайка).

5. Окислите D-маннозу бромной водой. Покажите превращение продукта окисления в лактон.

HO – CH2 – CH – CH – CH – CH – CH = O →(Br2, H2O)→

→(Br2, H2O)→ HO – CH2 – CH – CH – CH – CH – COOH

HO – CH2 – CH – CH – CH – CH – COOH → CH2 – CH – C–––

Дата добавления: 2015-02-10 ; просмотров: 171 ; Нарушение авторских прав

Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений

Химические свойства аминокислот

Реакции по карбоксильной группе

[3]

Декарбоксилирование карбоновых кислот легко протекает, если в a-положении к карбоксилу находится электроноакцепторная группа как, например, СООН (см. главу Дикарбоновые кислоты), NO2, CCl3 и другие. В аминокислотах таким электроноакцептором служит аммониевая группа NH3 + . Реакцию осуществляют при нагревании a-аминокислот в присутствии солей Cu(II) и поглотителей углекислого газа (Ba(OH)2).

В живых организмах этот процесс протекает под действием ферментов – декарбоксилазы и пиридоксальфосфата и приводит к образованию биогенных аминов.

В присутствии окислителей дезаминирование не останавливается на стадии образования амина, протекает окисление аминогруппы до иминогруппы и последующий гидролиз с образованием альдегида.

Этерификация аминокислот спиртами катализируется газообразным хлороводородом. Образующиеся при этом аммониевые соли сложных эфиров аминокислот превращают в нейтральные соединения, действуя на них органическими основаниями, например, триэтиламином.

Наличие двух функциональных групп в молекуле аминокислоты обусловливает реакцию межмолекулярного ацилирования с образованием амидов. Образующаяся связь называется пептидной, а соединения – пептидами или полипептидами. (см. Белки).

Отношение аминокислот к нагреванию

Аминокислоты с различным взаимным расположением амино- и карбоксильных групп при нагревании ведут себя различно. α-Аминокислоты димеризуются и образуют циклические продукты дикетопиперазины. При этом протекает взаимное ацилирование аминогруппы одной молекулы аминокислоты карбоксильной группой другой молекулы.

γ -Аминокислоты при нагревании превращаются в лактамы – продукты внутримолекулярного ацилирования аминогруппы карбоксилом.

β-Аминокислоты отщепляют молекулу аммиака и дают α,β-непредельные кислоты.

Замыкание β-лактамного цикла происходит при взаимодействии β-аминокислот с дициклогексилкарбодиимдом (ДЦК).

Нингидринная реакция (реакция Руэманна)

При кратковременном нагревании α-аминокислот с нингидрином в воде наблюдается изменение окраски раствора с бесцветного на фиолетовый за счет образования нингидринного пигмента (пурпура Руэманна). Эта качественная реакция используется для визуальной идентификации a-аминокислот на тонкослойных и бумажных хроматограммах.

α-Аминокислоты образуют с катионами металлов внутрикомплексные соли. Например, глицин реагирует со свежеосажденным гидроксидом меди, давая синий раствор глицината меди.

Подобно ариламинам ароматические аминокислоты алкилируются, ацилируются и диазотируются по аминогруппе. Аналогично другим замещенным карбоновым кислотам, ароматические аминокислоты превращаются в сложные эфиры и амиды по карбоксильной группе. Обратим внимание на некоторые специфические свойства антраниловой кислоты, позволяющие использовать ее в органическом синтезе. Так, она является исходным соединением в одном из самых удобных методов генерации дегидробензола. Диазотирование антраниловой кислоты алкилнитритами дает цвиттер-ионную соль диазония, которая термически или фотохимически разлагается с образованием дегидробензола.

В промышленности из антраниловой кислоты синтезируют индиго – синий кубовый краситель.

Аминокислоты

Характеристики и физические свойства аминокислот

Аминокислоты представляют собой твердые кристаллические вещества, характеризующиеся высокими температурами плавления и разлагающиеся при нагревании. Они хорошо растворяются в воде. Данные свойства объясняются возможностью существование аминокислот в виде внутренних солей (рис. 1).

Рис. 1. Внутренняя соль аминоуксусной кислоты.

Получение аминокислот

Исходными соединениями для получения аминокислот часто служат карбоновые кислоты, в молекулу которых вводится аминогруппа. Например, получение их из галогензамещенных кислот

Кроме этого исходным сырьем для получения аминокислот могут служить альдегиды (1), непредельные кислоты (2) и нитросоединения (3):

Химические свойства аминокислот

Аминокислота как гетерофункциональные соединения вступают в большинство реакций, характерных для карбоновых кислот и аминов. Наличие в молекулах аминокислот двух различных функциональных групп приводит к появлению ряда специфических свойств.

Аминокислоты – амфотерные соединения. Они реагируют как с кислотами, так и с основаниями:

Водные растворы аминокислот имеют нейтральную, щелочную и кислотную среду в зависимости от количества функциональных групп. Например, глутаминовая кислота образует кислый раствор, поскольку в её составе две карбоксильные группы и одна аминогруппа, а лизин – щелочной раствор, т.к. в её составе одна карбоксильная группа и две аминогруппы.

Две молекулы аминокислоты могут взаимодействовать друг с другом. При этом происходит отщепление молекулы воды и образуется продукт, в котором фрагменты молекулы связаны между собой пептидной связью (-CO-NH-). Например:

Полученное соединение называют дипептидом. Вещества, построенные из многих остатков аминокислот, называются полипептидами. Пептиды гидролизуются под действием кислот и оснований.

Применение аминокислот

Аминокислоты, необходимые для построения организма, как человек, так и животные получают из белков пищи.

γ-Аминомасляная кислота используется в медицине (аминалон / гаммалон) при психических заболеваниях; на её основе создан целый ряд ноотропных препаратов, т.е. оказывающих влияние на процессы мышления.

ε-Аминокапроновая кислота также используется в медицине (кровоостанавливающее средство), а кроме того представляет собой крупнотоннажный промышленный продукт, использующийся для получения синтетического полиамидного волокна – капрона.

Антраниловая кислота используется для синтеза красителей, например синего индиго, а также участвует в биосинтезе гетероциклических соединений.

Примеры решения задач

Задание Напишите уравнения реакций аланина с: а) гидроксидом натрия; б) гидроксидом аммония; в) соляной кислотой. За счет каких групп внутренняя соль проявляет кислотные и основные свойства?
Ответ Аминокислоты часто изображают как соединения, содержащие аминогруппу и карбоксильную группу, однако с такой структурой не согласуются некоторые их физические и химические свойства. Строение аминокислот соответствует биполярному иону:

Запишем формулу аланина как внутренней соли:

Исходя из этой структурной формулы, напишем уравнения реакций:

Внутренняя соль аминокислоты реагирует с основаниями как кислота, с кислотами – как основание. Кислотная группа – N + H3, основная – COO — .

Задание При действии на раствор 9,63 г неизвестной моноаминокарбоновой кислоты избытком азотистой кислоты было получено 2,01 л азота при 748 мм. рт. ст. и 20 o С. Определите молекулярную формулу этого соединения. Может ли эта кислоты быть одной из природных аминокислот? Если да, то какая это кислота? В состав молекулы этой кислоты не входит бензольное кольцо.
Решение Напишем уравнение реакции:

Найдем количество вещества азота при н.у., применяя уравнение Клапейрона-Менделеева. Для этого температуру и давление выражаем в единицах СИ:

T = 273 + 20 = 293 K;

P = 101,325 × 748 / 760 = 99,7 кПа;

n(N2) = 99,7 × 2,01 / 8,31 × 293 = 0,082 моль.

По уравнению реакции находим количество вещества аминокислоты и её молярную массу.

Определим аминокислоту. Составим уравнение и найдем x:

14x + 16 + 45 = 117;

Из природных кислот такому составу может отвечать валин.

Кислотно-основные свойства аминокислот, биполярная структура, изоэлектрическая точка.

Эти свойства аминокислот определяют многие физико-химические и биологические свойства белков. На этих свойствах основаны, кроме того, почти все методы выделения и идентификации аминокислот. Аминокислоты легко растворимы в воде. Они кристаллизуются из нейтральных водных растворов в форме биполярных (амфотерных) ионов (цвиттерионов), а не в виде недиссоциированных молекул (последнюю структуру приводят для удобства представления, однако все аминокислоты при физиологических значениях рН имеют структуру цвиттериона).

Изоэлектрическая точка аминокислот, не содержащих дополнительных NH2- или СООН-групп, представляет собой среднее арифметическое между двумя значениями рК’.

Изоэлектрическая точка ряда других аминокислот, содержащих дополнительные кислотные или основные группы, зависит, кроме того, от кислотности или основности радикалов этих аминокислот. Для лизина, например, рI должна вычисляться из полусуммы значений рК’ для α- и ε-NН2-групп. Таким образом, в интервале рН от 4,0 до 9,0 почти все аминокислоты существуют преимущественно в форме цвиттерионов с протонированной аминогруппой и диссоциированной карбоксильной группой. Следует отметить, что при физиологических значениях рН тканей и крови (7,1 и 7,4 соответственно) аминокислоты (за ислючением гистидина) не обладают измеримой буферной емкостью. Эту способность они приобретают только при значениях рН, близких к величинам их рК (т.е. при рН 1,7-3,2 и 8,6-10,8).

53.Химические свойства α-аминокислот как гетерофункциональных соединений: реакции этерификации, ацилирования, алкилирования, образование иминов, реакция комплексообразования.

Аминокислоты являются амфотерными соединениями – то есть они взаимодействуют и с кислотами и с основаниями. При этом образуются соли.

Реакция ацилирования. Эта реакция является реакцией ацильного нуклеофильного замещения. Ацетилирование использовалось для защиты аминогруппы в пептидном синтезе.

5,4. Биологические важные реакции α-аминокислот

· Дезаминирование (удаление NH2 группы)

неокислительное (без участия кислорода):

окислительное (с участием ферментов дегидрогеназ и кофермента НАД+ или НАДФ+):

· Трансаминирование.

Это основной путь биосинтеза аминокислот из оксокислот. Донором аминогруппы служит аминокислота, имеющаяся в клетках в достаточном количестве или избытке, а ее акцептором — оксокислота. Аминокислота при этом превращается в оксокислоту, а оксокислота — в аминокислоту с соответствующим строением радикалов. В итоге трансаминирование представляет собой обратимый процесс взаимообмена амино- и оксогрупп. Пример такой реакции — получение глутаминовой кислоты из оксоглутаровой кислоты. Донорной аминокислотой может служить, например, аспарагиновая кислота.

Обратимая реакция – аминирование.

· Гидроксилирование

Например, ферментативное гидроксилирование фенилаланина:

При генетически обусловленном отсутствии в организме фермента, катализирующего этот процесс, развивается тяжелое заболевание — фенилкетонурия

· Декарбоксилирование – процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО2.

Несмотря на ограниченный круг аминокислот, подвергающихся декарбоксилированию в животных тканях, образующиеся продукты реакции – биогенные амины (гистамин, g-аминомасляная кислота, серотонин и др.) оказывают сильное фармакологическое действие на физиологические функции организма. Например, гистамин оказывает сосудорасширяющее действие, g-аминомасляная кислота оказывает тормозящее действие на ЦНС.

В живых организмах открыты 4 типа декарбоксилирования аминокислот. Для тканей животных характерно a-декарбоксилирование, при котором от аминокислот отщепляется карбоксильная группа, расположенная по соседству с a-углеродным атомом:

Продуктами реакции являются СО2 и биогенные амины.

Аминокислоты декарбоксилируются под действием ферментов декарбоксилаз при участи кофермента пиридоксальфосфата. При этом образуются биогенные амины.

!

Биогенные амины обладают ярко выраженной биологической активностью. Важнейшими из них являются — коламин (предшественник в синтезе холина и нейромедиатора ацетилхолина), гистамин (обеспечивает аллергические реакции организма),  -аминомасляная кислота (нейромедиатор), адреналин (гормон надпочечников, нейромедиатор)

Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами – декарбоксилазами аминокислот, простетическая группа которых представлена пиридоксальфосфатом, как и у аминотрансфераз. Таким образом, в двух совершенно различных процессах обмена участвует один и тот же кофермент.

Несмотря на ограниченный круг аминокислот, подвергающихся декарбоксилированию в животных тканях, образующиеся продукты реакции – биогенные амины(гистамин, g-аминомасляная кислота и др.) оказывают сильное фармакологическое действие на физиологические функции организма.

Гистамин

Читайте так же:  5 грамм креатина это сколько чайных ложек

образуется при декарбоксилировании гистидина, оказывает широкий спектр биологического действия: вызывает расширение капилляров (обладает сосудорасширяющим действием в отличие от других биогенных аминов), повышение их проницаемости (жидкость из крови выходит в межклеточную среду, что приводит к уменьшению объема крови), понижает АД, стимулирует секруцию желудочного сока и слюны, усиливает секрецию соляной кислоты в желудке; сокращает гладкие мышцы легких, что может вызвать «гистаминовый шок», что проявляется как приступ удушья; участвует в развитии болевых ощущений.

В клинической практике широко используется, кроме того, продукт α-декарбоксилирования глутаминовой кислоты – γ-аминомасляная кислота (ГАМК). Фермент, катализирующий эту реакцию (глутаматдекарбоксилаза), является высокоспецифичным. Интерес к ГАМК объясняется ее тормозящим действием на деятельность ЦНС. Больше всего ГАМК и глутаматдекарбоксилазы обнаружено в сером веществе коры большого мозга, в то время как белое вещество мозга и периферическая нервная система их почти не содержат. Введение ГАМК в организм вызывает разлитой тормозной процесс в коре (центральное торможение) и у животных приводит к утрате условных рефлексов. ГАМК используется в клинике как лекарственное средство при некоторых заболеваниях ЦНС, связанных с резким возбуждением коры большого мозга. Так, при эпилепсии хороший эффект (резкое сокращение частоты эпилептических припадков) дает введение глутаминовой кислоты. Как оказалось, лечебный эффект обусловлен не самой глутаминовой кислотой, а продуктом ее декарбоксилирования – ГАМК.

Триптофан – триптамин.

Видео (кликните для воспроизведения).

· Окислительное дезаминирование глутаминвоой кислоты

Источники


  1. Филин, В. П. Воспитание физических качеств у юных спортсменов / В.П. Филин. — М.: Физкультура и спорт, 2013. — 232 c.

  2. Болезни органов пищеварения у детей. — М.: Медицина, 1984. — 656 c.

  3. Клочкова, Е. В. Введение в физическую терапию. Реабилитация детей с церебральным параличом и другими двигательными нарушениями неврологической природы / Е.В. Клочкова. — М.: Теревинф, 2014. — 77 c.
Читайте так же:  Спортпит для энергии и восстановление
Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений
Оценка 5 проголосовавших: 1