docchorg sem. zima 2016 po 6
download 
Reklamacja Transkrypt
chorg sem. zima 2016 po 6
Aminokwasy Aminokwasy (α-) klasyfikacja – budowa chemiczna • położenie grupy NH2: α, β, γ, δ ... ω • rzędowość grupy NH2 : 1°, 2° • ilość grup COOH i NH2 • COOH = NH2 : obojętne • COOH > NH2 : kwasowe • NH2 >COOH : zasadowe siarka • inne pierwiastki: • inne grupy funkcyjne: OH, pierścień aromatyczny * * klasyfikacja – znaczenie biologiczne aldehyd L-glicerynowy (S) L-seryna (S) • białkowe (20) / niebiałkowe • podstawowe (10) (egzogenne, niesyntezowane, dostarczane) / pozostałe (10) (endogenne, syntezowane) Aminokwasy Aminokwasy klasyfikacja, budowa chemiczna klasyfikacja , budowa chemiczna fenyloalanina leucyna glicyna H seryna i-Bu alanina Me izoleucyna s-Bu walina tyrozyna treonina R – H lub grupa alkilowa i-Pr Aaminokwasy klasyfikacja , budowa chemiczna grupa OH i/lub Ph Aminokwasy klasyfikacja , budowa chemiczna kwas asparaginowy cysteina asparagina prolina kwas glutaminowy metionina glutamina tryptofan siarkowe z pierścieniem pirolidyny kwasowe obojętne amidy kwasowych 1 Aminokwasy Aminokwasy Właściwości klasyfikacja, budowa chemiczna • • • • • lizyna histydyna nielotne, krystaliczne, wysokie temperatury topnienia nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych rozpuszczalne w wodzie duży moment dipolowy w roztworach wodnych bardzo niskie stałe kwasowości i zasadowości w porównaniu z kwasami i aminami arginina zasadowe Aminokwasy Aminokwasy Właściwości jon obojnaczy Właściwości amfoteryczne glicyna jon dipolowy sól wewnętrzna Ka = 1.6 x 10-10 kwasy k. Ka = 10-5 centrum zasadowe zasada mocniejsza kwas słabszy Kb = 2.5 x 10-12 aminy Kb = 10-4 zasada słabsza kwas mocniejszy centrum kwasowe Aminokwasy Aminokwasy Właściwości amfoteryczne, punkt izoelektryczny Właściwości amfoteryczne punkt izoelektryczny (pI) = wartość pH, przy której aminokwas jest w roztworze w postaci jonów obojnaczych lizyna glicyna kwas asparaginowy pH = pI = 9.74 pH = pI = 5.97 pH = pI = 2.77 pH = 5.97 < pI (kwasowe) pH = pI = 5.97 (obojętne) pH = 5.97 > pI (zasadowe) aminokwasy obojętne pI = 5.0 – 6.5 aminokwasy zasadowe pI = 7.6 – 10.8 aminokwasy kwasowe pI = 2.7 – 3.2 kation jon obojnaczy anion 2 Aminokwasy Otrzymywanie aminokwasów reakcja Hella-Volharda-Zielinskiego Elektroforeza rozdział aminokwasów w polu elektrycznym katoda anoda reakcja Streckera kation anion reakcja Gabriela jon obojnaczy aminowanie ftalimidkiem potasowym Właściwości aminokwasów Właściwości grupy karboksylowej: Właściwości grupy karboksylowej: • tworzenie soli z zasadami • tworzenie estrów z alkoholami w obecności H+ dezaktywacja grupy karboksylowej • tworzenie chlorków kwasowych z SOCl2 • tworzenie estrów z alkoholami i H+ • tworzenie amidów (z chlorków kwasowych) Właściwości grupy aminowej: • tworzenie soli z kwasami Właściwości aminokwasów sole wewn. peptydy białka • reakcja z HNO2 • tworzenie amidów (z chlorkami kwasowymi lub bezwodnikami) Właściwości aminokwasów Wykrywanie aminokwasów reakcja z ninhydryną Właściwości grupy aminowej • acylowanie - tworzenie amidów dezaktywacja grupy karboksylowej fioletowa barwa Właściwości aminokwasów tworzenie wiązań amidowych • dezaminacja: reakcja z HNO2 mieszanina alkenów i alkoholu NH , kation tert-pentylowy - H 2O taka reakcja nie zachodzi wiązania amidowe płaskie 3 Aminokwasy Amidy Pochodne kwasów karboksylowych i amin glicyna Gly G Ala A alanina lub bezwodnik kwasowy walina N, Ndipodstawiony amid Val leucyna Leu izoleucyna Ile seryna Ser fenyloalanina Phe V L I S treonina Thr tyrozyna Tyr cysteina Cys metionina Met prolina Pro tryptofan Trp T Y C M P W F kwas asparaginowy Asp D kwas glutaminowy Glu E asparagina Asn N glutamina Gln Q lizyna Lys K arginina Arg R histydyna His H wiązanie amidowe amidy: nie mają właściwości kwasowych ani zasadowych hydrolizują w obecności kwasów i zasad Peptydy Peptydy Budowa: polimery aminokwasów n=2 Rodzaje wiązań wiązanie amidowe = peptydowe N-C = 0.132 nm (0.147 nm) 2 dipeptydy trwałe hydroliza 35% HCl wiązanie disulfidowe n=3 6 tripeptydów glutation Glu - Cys - Gly n=8 > 4000 oktapeptydów polipeptydy M < 10000 białka M > 10000 Peptydy Peptydy Określanie struktury peptydów Określanie struktury peptydów • jakie aminokwasy wchodzą w skład peptydu? • ile jest jednostek każdego z nich? peptyd + 35% HCl hydroliza wszystkich wiązań amidowych redukcja wszystkich wiązań disulfidowych ANALIZATOR AMINOKWASÓW chromatografia – rozdział na kolumnie, wymywanie buforami w jakiej kolejności występują w łańcuchu? Sekwencjonowanie peptydów Metody chemiczne: oznaczanie reszty N-końcowej metoda Edmana metoda Sangera • przyłączenie ragenta • hydroliza wiązań peptydowych - odrywanie aminokwasu N-terminalnego • identyfikacja Metoda enzymatyczna: oznaczanie reszty C-końcowej 4 Synteza peptydów Węglowodany – Cn (H2O)m = cukry = sacharydy - H2O polihydroksylowane aldehydy i ketony NH chlorofil CO2 + H2O , Cn (H2O)m proste: monosacharydy (monocukry) cukry złożone: dwa lub więcej cukrów prostych: disacharydy (dwucukry) trisacharydy, tetra...., polisacharydy (wielocukry) 1. zablokowanie grupy NH2 2. zablokowanie grupy COOH 3. połączenie aminokwasów (aktywacja grupy COOH) cukry proste: C4 C5 C6 C7 4. usunięcie grup blokujących aldozy tetroza pentoza heksoza heptoza ketozy tetruloza pentuloza heksuloza heptuloza Węglowodany: szereg D cukrów Węglowodany = cukry aldehyd D-glicerynowy czynność optyczna heksoza ilość izomerów = 2n n = ilość C* n =4 32 aldehyd glicerynowy aldehyd D i L-glicerynowy erytroza ryboza treoza arabinoza ksyloza liksoza wzór Fischera alloza glukoza altroza Węglowodany: szereg D cukrów guloza mannoza galaktoza idoza taloza Węglowodany aldehyd D-(+)-glicerynowy D-(-)-erytroza D-(-)-ryboza D-(+)-alloza D-(-)-arabinoza D-(+)-glukoza D-(+)- altroza D-(-)-treoza D-(+)-ksyloza D-(-)- guloza D-(+)- mannoza ryboza arabinoza glukoza mannoza galaktoza fruktoza D-(-)-liksoza D-(+)-galaktoza D-(-)- idoza D-(+)- taloza 5 Właściwości aldehydów i ketonów Węglowodany D-erytroza D(-)- i L(+)-erytroza • addycja nukleofilowa alkoholi do grupy karbonylowej hemiacetal = półacetal α enancjomery β γ- i δ-hydroksykwasy – laktony = estry wewnętrzne γ- i δ-hydroksyaldehydy i ketony – wewnętrzne hemiacetale lub acetale α-D-erytrofuranoza i β -D-erytrofuranoza 4-hydroksybutanal diastereoizomeryczne hemiacetalowe formy cukrów α i β o różnej konfiguracji tylko na anomerycznym = hemiacetalowym at. C Hemiacetalowe formy cukrów furan 5-hydroksypentanal * hemiacetalowy = anomeryczny atom C piran Hemiacetalowe formy cukrów równowaga w roztworze wodnym D-glukoza wzory Hawortha = taflowe wzory konformacyjne * * anomery β-D-glukopiranoza i α-D-glukopiranoza α-D-glukopiranoza (EtOH) tt 146°C [α]D + 112.2 ° forma łańcuchowa D-glukozy β-D-glukopiranoza tt 148-155° [α]D + 18.7 ° (EtOH-H2O) w równowadze [α]D + 52.5 ° 36% anomer β trwalszy anomer α mniej trwały Hemiacetalowe formy cukrów 0.02% MUTAROTACJA 64% forma bardziej trwała Mutarotacja równowaga w roztworze wodnym MUTAROTACJA zmiana skręcalności właściwej roztworu każdej z anomerycznych form cukru do wartości odpowiadającej stanowi równowagi między: anomerami α i β (formy hemiacetalowe) oraz formą łańcuchową (forma aldehydowa) następuje dzięki otwarciu pierścienia wzory konformacyjne β-D-glukopiranoza bardziej trwała niż α-D-glukopiranoza ale β-D-mannopiranoza mniej trwała niż α-D-mannopiranoza 6 Reakcje cukrów Ketozy • Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej • Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowej hemiacetalowej rybuloza ksyluloza Deoksycukry fruktoza = lewuloza α-D-fruktofuranoza Aminocukry Cukry • Reakcje formy hemiacetalowej – grup hydroksylowych alkoholowych o rozgałęzionych łańcuchach L-daunozamina 2-deoxyD-ryboza D-apioza Reakcje cukrów Reakcje cukrów Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Redukcja cukrów [aldoza alditol] mannoza Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Utlenianie cukrów • HNO3 aldoza kwas aldarowy • Br2 aldoza kwas aldonowy α-D-mannopiranoza mannitol β-D-mannopiranoza galaktoza glukoza kwas glutarowy kwas alduronowy α-D-galaktopiranoza galakcytol β-D-galaktopiranoza glukoza glucytol = sorbitol fruktoza glucytol + mannitol forma hemiacetalowa ksyloza kwas ksylonowy Reakcje cukrów Reakcje cukrów Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Utlenianie cukrów Utlenianie cukrów • odczynnik Benedicta lub Fehlinga • odczynnik Benedicta, odczynnik Tollensa odczynnik Tollensa co z fruktozą i innymi ketozami? aldoza fruktoza: pozytywna próba Benedicta (czerwony osad Cu2O) α-D-aldopiranoza β-D-aldopiranoza α-D-aldofuranoza β-D-aldofuranoza Ag pozytywna próba Benedicta (czerwony osad Cu2O) pozytywna próba Tollensa (lustro srebrowe) Ag ketoza aldoza kwas aldonowy enolizacja endiol aldoza aldoza ketoza oraz Tollensa (lustro srebrowe) dwa kwasy aldonowe dwa kwasy aldonowe 7 Epimeryzacja cukrów Reakcje cukrów ustalanie się równowagi w roztworach zasadowych aldoz lub ketoz między: dwiema epimerycznymi (diastereoizomerycznymi) aldozami, ketozą i odpowiednią formą enolową Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Tworzenie pochodnych krystalicznych z pochodnymi amoniaku Reakcja z hydroksyloaminą oksym D-galaktozy glukoza mannoza Reakcja z hydrazyną i fenylohydrazyną glukoza i mannoza - epimery forma enolowa fenylohydrazon D-rybozy fruktoza Reakcje cukrów Reakcje cukrów Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej Reakcje cukrów z pochodnymi amoniaku Tworzenie cyjanohydryn – przedłużanie łańcucha synteza Kilianiego-Fischera Reakcja z nadmiarem hydrazyny i fenylohydrazyny nowe centrum asymetrii jedna cząsteczka fenylohydrazyny jest utleniaczem dwie cyjanohydryny D-ryboza D-arabinoza arabinoza D-glukoza i D-mannoza difenylohydrazon D-rybozy = D-arabinozy = D-rybulozy difenylohydrazon D-glukozy = D-mannozy = D-fruktozy D-rybuloza dwie iminy dwie epimeryczne aldozy i odpowiadająca im ketoza tworzą ten sam osazon Reakcje cukrów Ustalanie budowy cukrów Skracanie łańcucha – degradacja Wohla Utlenianie kwasem nadjodowym – rozszczepienie wiązań C – C rozszczepienie dioli wicynalnych dwa związki karbonylowe D-galaktoza oksym cyjanohydryna D-galaktozy D-liksoza rozszczepienie związków hydroksy-karbonylowych Skracanie łańcucha – degradacja Ruffa kwas + związek kaarbonylowy COO-)2Ca2+ CaCO3 D-ksyloza kwas sól rozszczepienie trioli H2O2, Fe3+ D-treoza kwas mrówkowy + dwa związki karbonylowe 8 Reakcje cukrów Reakcje cukrów Reakcje hemiacetalowej grupy hydroksylowej • Reakcje formy łańcuchowej – Glikozydy = Acetale cukrów grupy karbonylowej • Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowej hemiacetalowej hemiacetal reakcja spontaniczna acetal reakcja katalizowana Tworzenie glikozydów α β • Reakcje formy hemiacetalowej – grup hydroksylowych alkoholowych α-D-glukozyd metylowy metylo-α-D- glukopiranozyd β-D-glukozyd metylowy metylo- β-D- glukopiranozyd D-glukoza α-D-glukopiranoza β-D-glukopiranoza Reakcje cukrów Glikozydy O-Glikozydy = Acetale cukrów Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowe N-Glikozydy Tworzenie eterów metylo-α-Dglukopiranozyd linamaryna (maniok) metylo-2,3,4,6-tetra-O-metylo-α-Dglukopiranozyd trwałe wiązania eterowe S-Glikozydy adenozyna (nukleozyd) synigryna (gorczyca) aglikon – niecukrowa część glikozydu nietrwałe wiązanie acetalowe 2,3,4,6-tetra-O-metylo-D-glukoza Reakcje cukrów Właściwości acetali Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowe Tworzenie estrów = acetylowanie cukrów w środowisku zasadowym i obojętnym trwałe hydroliza kwasowa D-glukoza α-D-glukopiranoza β-D-glukopiranoza α ZnCl2 Właściwości eterów trwałe w środowisku kwaśnym, zasadowym i obojętnym Fosforany AcONa β 1,2,3,4,6-penta-O-acetylo- α/β-D-lukopiranoza 9 Reakcje cukrów Właściwości fruktozy Reakcje cukrów Właściwości fruktozy • Reakcje formy łańcuchowej – grupa C=O C2!!! ulega mutarotacji • z H2,Pt lub LiAlH4 – alditole • z NH2OH – oksym • z NH2NH2 – osazon (fenyloosazon) • ulega epimeryzacji • z HCN – rozgałęzienie łańcucha 2 2 2 α-D-fruktofuranoza • Reakcje formy łańcuchowej – grupy -CH2OH • z HNO3 – kwas ketoaldarowy β-D-fruktofuranoza Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowej hemiacetalowej – glikozydy Fruktoza: • nie reaguje z Br2 • nie ulega degradacji Wohla i Ruffa Reakcje cukrów - podsumowanie Reakcje formy hemiacetalowej – grup hydroksylowych alkoholowych – etery i estry Podsumowanie reakcji cukrów mieszanina anomerów α+β • Reakcje formy łańcuchowej – grupy karbonylowej (aldozy i 2-ketozy- cukry redukujące) właściwości redukujące: • reakcja z odczynnikami: Tollensa, Fehlinga, Benedicta • ulegają mutarotacji • tworzą oksymy i fenyloosazony oraz glikozydy (CH3)2SO4, NaOH • Reakcje formy hemiacetalowej – grupy hydroksylowej hemiacetalowej glikozydy (acetale) • Reakcje formy hemiacetalowej – grup hydroksylowych alkoholowych etery, estry + pochodne krystaliczne Glikozydy = Acetale cukrów Disacharydy C12H22O11 (+)-Maltoza (+)-Celobioza cukry nieredukujące • nie reagują z odczynnikami: Tollensa, Fehlinga, Benedicta • nie ulegają mutarotacji • nie tworzą oksymów ani fenyloosazonów ponieważ pierścień nie może się otworzyć maltaza, distaza emulsyna wiązanie αglikozydowe wiązanie βglikozydowe dwa mole glukozy trawiona przez ludzi nietrawiona przez ludzi fermentowana przez bakterie niefermentowana przez bakterie 10 Disacharydy C12H22O11 Disacharydy C12H22O11 Dowody budowy maltozy Właściwości chemiczne maltozy i celobiozy • po hydrolizie tworzą glukozę • ulegają mutarotacji: maltoza α (168°), β (112°) • tworzą osazony • wykazują właściwości redukujące (redukują odczynniki: Tollensa, Fehlinga, Benedicta) • utleniają się do kwasów bionowych • tworzą pochodne: oktametylową (CH3J, Ag2O) i oktaacetylową (CH3COCl) α+β celobioza reaguje analogicznie Disacharydy Disacharydy Dowody budowy laktozy Laktoza – cukier mleczny • właściwości chemiczne podobne jak maltoza i celobioza C6H5NHNH2 Br2/H2O hydroliza hydroliza • rozszczepiana przez emulsynę (wiązanie β-glikozydowe) na glukozę i galaktozę • właściwości redukujące w cząsteczce glukozy α+β α+β Disacharydy Polisacharydy Sacharoza (buraki cukrowe – 15%, trzcina cukrowa – 20%) • właściwości chemiczne: cukier nieredukujący, nie redukuje odczynników T. i B., nie ulega mutarotacji, nie tworzy osazonu, oksymu, glikozydów • rozszczepiana przez inwertazę na glukozę i fruktozę (zmiana skręcalności z (+66.5°) na (-22°): cukier inwertowany • tworzy pochodne oktametylową (CH3J, Ag2O) i oktaacetylową (CH3COCl) celobioza maltoza częściowa hydroliza: celuloza całkowita hydroliza: glukoza skrobia celuloza wiązanie C1-C2 materiał budulcowy roślin β-D-fruktofuranozylo-α-D-glukopiranozyd α-D-glukopiranozylo-β-D-fruktofuranozyd azotan celulozy – nitroceluloza octan celulozy-jedwab 11 Polisacharydy Polisacharydy Skrobia - Materiał zapasowy roślin Amyloza Amylopektyna Amylopektyna 20%, rozpuszczalna w wodzie 80%, nierozpuszczalna w wodzie Glikogen hydroliza skrobi (H+, enzymy) dekstryny maltoza 100000 glukoza (1000-4000) Związki heterocykliczne Sacharydy Słodkość tlenek etylenu N, O, S – heteroatomy prolina Związki heterocykliczne pięcioczłonowe - aromatyczność _ + podstawienie elektrofilowe – łatwiej niż w benzenie Związki heterocykliczne sześcioczłonowe piran Podstawienie elektrofilowe w aromatycznych związkach heterocyklicznych halogenowanie pirydyna + _ nie aromatyczny aromatyczny nitrowanie podstawienie elektrofilowe – trudniej niż w benzenie acylowanie Friedla-Craftsa Związki heterocykliczne pięcioczłonowe nasycone THF – cenny rozpuszczalnik 12 Zasadowość amin heterocyklicznych piperydyna pirolidyna pKa = ok. 11 pirydyna pKa = 5.3 pirol Inne aminy heterocykliczne piran pKa = 0.4 pKa jonów amoniowych Inne aminy heterocykliczne alkaloidy związki biologicznie czynne, np. morfina, kodeina, kofeina, nikotyna zasady nukleinowe Kwasy nukleinowe parowanie zasad podwójna helisa wiązania wodorowe N-H, O-H 13
