wiczenie 6

Aminokwasy

Aminokwasy s to zwizki dwufunkcyjne, ktrych czsteczki zawieraj grupy karboksylowe i aminowe:

grupa aminowa:NH2

grupa karboksylowa COOH Nomenklatura aminokwasw: Naturalne aminokwasy posiadaj nazwy zwyczajowe tworzone poprzez dodanie do nazwy macierzystej przedrostka amino-:

np. NH2-CH2-COOH kwas aminooctowy (glicyna)

Nazewnictwo zwyczajowe tworzy si podobnie jak fluorowco- lub hydroksokwasw; np. NH2-CH2-COOH kwas aminoetanowy, kwas a-aminooctowy

Podzia aminokwasw w zalenoci od moliwoci syntezy aminokwasu w organizmie na:

endogenne ( organizm potrafi je syntetyzowa)

egzogenne (musz by dostarczane z zewntrz wraz z poywieniem)

Metody otrzymywania aminokwasw 1) Hydrolityczny rozkad biaka: enzymatyczny -przy uyciu enzymw proteolitycznych hydroliza kwasowa - dziaanie wyszej temperatury na preparaty biakowe znajdujce si w 6M HCl lub 25% H2SO4. Rozkadowi ulegaj tryptofan i treonina. hydroliza zasadowa - w obecnoci stonego NaOH lub Ba(OH)2. Rozkadowi ulegaj cysteina i arginina 2) Reakcja fluorowcokwasw z amoniakiem 3) Reakcja aldehydw z cyjankiem amonowym ( reakcja cyjanohydrynowa)

Waciwoci fizyczne Aminokwasy wystpuj przede wszystkim jako substancje stae, krystaliczne. Posiadaj sodki smak. Rozpuszczalno w wodzie jest dobra, posiadaj wysokie temperatury topnienia, natomiast nie rozpuszczaj si w rozpuszczalnikach organicznych.

Waciwoci chemiczne 1) Aminokwasy jako substancje amfoteryczne, w roztworach wodnych aminokwasy wykazuj odczyn prawie obojtny, ulegaj dysocjacji. Jon obojnaczy to wewntrzczsteczkowe zobojtnienie grupy aminowej (-NH2) reszt karboksylow co powoduje utworzenie wewntrznej soli amoniowej. Taka sl posiada jednoczenie adunek dodatni jak i ujemny, iloci tych jonw rwnowa si. W zalenoci od rodowiska w jakim znajduje si aminokwas ( rodowisko kwane H+ lub rodowisko zasadowe OH-) moe wystpowa w formie kationu bd anionu. Gdy bdzie to rodowisko kwane wwczas grupa ujemna aminokwasu przyjmuje H+ co powoduje cofnicie dysocjacji grupy karboksylowej i wwczas dany aminokwas posiada adunek dodatni. W przypadku odwrotnym (rodowisko zasadowe) nastpuje przesunicie reakcji w kierunku powstawania anionu (odczenie koordynacyjnie zwizanego protonu i przyczenie z jonem OH-- powstanie wody).

Punkt izoelektryczny - pI:

Dla kadego aminokwasu istnieje takie pH, w ktrym nie obserwuje si wdrwki jonw w polu elektrycznym. W punkcie izoelektrycznym aminokwas wystpuje jako jon obojnaczy. Aminokwasy ze wzgldu na swoj amfoteryczno ( wystpowanie jonu obojnaczego) daj jonowo zbudowane sole pod wpywem kwasw jak i zasad. Odpowiednio dobierajc stenia CH3COOH i CH3COONa przygotowuje si szereg probwek z roztworami o rnych wartociach pH. Dodaje si do nich jednakow ilo kazeiny. Warto pH w probwce, w ktrej wystpi najobfitszy osad, odpowiada pI kazeiny.

2) Tworzenie wiza peptydowych

Wizanie peptydowe czy grup -aminow jednego aminokwasu z grup -karboksylow drugiego aminokwasu. Wystpuje ono w dwch formach izomerycznych: cis i trans. W wizaniu peptydowym wyrni mona dwie formy mezomeryczne (rezonansowe), nadajce wizaniu wgiel-azot czciowy charakter wizania podwjnego. Efekt ten wzmacnia si wizania oraz silnie hamuje rotacj wok wizania C-N, dziki czemu wizanie jest paskie. Moliwa natomiast jest rotacja wok wiza z grupami bocznymi.

3) Reakcje grupy karboksylowej:

reakcja estryfikacji- polega ona na reakcji aminokwasu wraz z alkoholem powstaj wwczas estry ( nie posiadaj one waciwoci amfoterycznych), a wykazuj waciwoci aminy

dekarboksylacja - aminokwasy mog przeksztaci si w aminy gdy na nie zadziaamy podczas ogrzewania roztworem Ba(OH)2

tworzenie kompleksw - a-aminokwasy tworz kompleksy z kationami metali (gwnie miedzi). Powstaj wwczas barwne sole kompleksowe.

4) Reakcje grupy aminowej:

Deaminacja - aminokwasy posiadajce I-rzdow grup aminow pod wpywem kwasu azotowego (III) utleniaj si do hydrokwasu i uwalniaj grup aminow w postaci azotu. S rne rodzaje deaminacji: hydrolityczna hydrolityczna z dekarboksylacj przez redukcj desaturatywna Utlenianie; Utlenianie aminokwasw prowadzi do powstawania ketokwasw. Zasady Schiffa; Aminokwasy, ktre s powizane w postaci zasady Schiffa mog ulega rnym przemianom biochemicznym tj. transaminacja, dekarboksylacja.

Wykrywanie aminokwasw 1. Reakcja ninhydrynowa

Aminokwasy w tej reakcji wraz z ninhydryn daj fiokowo-niebieskie zabarwienie. 2. Reakcja ksantoproteinowa

Reakcja te suy do wykrywania aminokwasw aromatycznych (fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan). Dodanie stonego kwasu azotowego (V) powoduje wystpowanie tego zabarwienia, spowodowanego powstaniem pochodnych nitrowych aminokwasw.

Przebieg wiczenia 6

Dowiadczenie 1. Oznaczanie punktu izoelektrycznego pI kazeiny Przygotowanie roztworu kazeiny:

Do zlewki (50 cm3) odway 0,25 g kazeiny i doda 25 cm3 wody (ogrzanej do 40C) oraz 5 cm

3 1 M roztworu NaOH. Miesza a do rozpuszczenia si kazeiny, po czym wprowadzi

5cm3 1 M roztworu CH3COOH i uzupeni do kreski wod. Otrzymuje si w ten sposb lekko

opalizujcy roztwr kazeiny w 0,1 M roztworze CH3COONa.

Opis wiczenia 1. Przygotowa 9 suchych probwek. 2. Do pierwszej odmierzy 3,2 cm3 1 M roztworu CH3COOH i 6,8cm

3 wody, a do

nastpnych omiu po 5 cm3 H2O. 3. Po dokadnym wymieszaniu zawartoci w probwce pierwszej, przenie z niej 5 cm3

do drugiej, a z tej, po wymieszaniu, 5 cm3 do trzeciej itd. Do kadej probwki doda

po 1 cm3 roztworu kazeiny i lekko wymiesza. Obserwowa roztwory natychmiast po

zmieszaniu i po 30 min.

Nr

probwki 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ilo ml 1 M

CH3COOH

pozostaego w

probwkach

1,6 0,8 0,4 0,2 0,1 0,05 0,025 0,0125 0,0062

Po upywie 30 minut naley zapisa obserwacje oraz obliczy pH dla wszystkich probwek. Nastpnie wyznaczy punk izoelektryczny dla kazeiny.

Opracowanie wynikw

1. Obliczy pH roztworw buforowych w poszczeglnych probwkach wykorzystujc rwnanie Hendersona-Hasellbacha:

[ zasada]

pH = -log Ka + log ____________________

[kwas]

gdzie:

staa dysocjacji dla CH3COOH Ka = 1,753 x 10-5

W obliczeniach naley rwnie uwzgldni stenie octanu sodu dodawanego z kazein (0,1M).

Literatura:

1. Hyczak A. J. Dziennik do wicze z biochemii Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczeciskiego, Szczecin, 2002.

2. wiczenia z biochemii. Praca zbiorowa pod red. L. Kyszejko-Stefanowicz. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2003.

3. McMurry John. Chemia organiczna. PWN, Warszawa, 2003.