‹#› 1 Ä ‹#› 2 13.1 seminář LC © Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2011 ‹#› 3 AMINOKYSELINY (AA) © Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2011 ‹#› 4 Aminokyselina (dále „AA“), obecný vzorec ¬ a-uhlík ¬ postranní řetězec ‹#› 5 ‹#› 6 S - absolutní konfigurace u L-amino- kyselin ‹#› 7 Názvy AA (i ostatních chemických látek) čtěte tvrdě (nikoliv „alaňin, kreaťiňin, adeňin“ a pod.) ! ‹#› 8 POSTRANNÍ ŘETĚZEC AMINOKYSELIN NEPOLÁRNÍ Gly Ala Val Leu Ile Pro Met Phe Trp POLÁRNÍ, NEIONIZUJÍCÍ Ser Thr Cys Tyr (Hpr) Asn Gln POLÁRNÍ, IONIZUJÍCÍ - kyselý: Asp Glu - zásaditý: His, Lys, Arg ‹#› 9 5_3 ‹#› 10 elektronegativita ‹#› 11 Linus PAULING [po:ling] (1901 – 1994) Američan Nobelova cena za chemii 1954 (nesdílená cena) „The nature of the chemical bond“, struktura molekul a krystalů, struktura bílkovin Nobelova cena za mír 1962 (nesdílená cena) od října 1963 zastaveny nukleární pokusy v atmosféře (USA, GB, SSSR) elektronegativita .... a-helix bílkovin, struktura „skládaného listu“ ... ‹#› 12 elngdetail2 elngdetail2 ‹#› 13 Elektronegativita H 2,2 C 2,5 N 3,1 O 3,5 S 2,4 rozdíl elektronegativit < 0,4 nepolární vazba 0,4 .... 1,7 polární vazba ( > 1,7 iontová vazba ) ‹#› 14 PERIOD PERIOD PERIOD ‹#› 15 Mendelejev Mendelejev ‹#› 16 POSTRANNÍ ŘETĚZEC AMINOKYSELIN NEPOLÁRNÍ Gly Ala Val Leu Ile Pro Met Phe Trp ‹#› 17 Glycin Gly G ‹#› 18 C O O H C H H 2 N C H 3 Alanin Ala A ‹#› 19 Prolin Pro P ‹#› 20 Methionin Met M esenciální AA ‹#› 21 Valin Val V esenciální AA ‹#› 22 Leucin Leu L esenciální AA ‹#› 23 Isoleucin Ile I esenciální AA ‹#› 24 Phenylalanin Phe F esenciální AA ‹#› 25 Tryptofan Trp W esenciální AA ‹#› 26 ‹#› 27 POSTRANNÍ ŘETĚZEC AMINOKYSELIN POLÁRNÍ, NEIONIZUJÍCÍ Ser Thr Cys Tyr (Hpr) Asn Gln ‹#› 28 Serin Ser S ‹#› 29 Threonin Thr T esenciální AA ‹#› 30 Ochrana proti nežádoucí reaktivitě AA: -OH skupina je u Ser a Thr na 3. uhlíku. Vytvořit lakton (vnitřní ester) nelze pro vysoké pnutí vazeb v čtyřčlenném kruhu. Homoserin (-OH skupina na 4. uhlíku) lakton tvoří. ‹#› 31 Cystein Cys C (semiesenciální AA) ‹#› 32 ‹#› 33 Tyrosin Tyr Y ‹#› 34 Asparagin Asn D ‹#› 35 Glutamin Gln Q Glx je společný symbol pro Glu neb Gln ‹#› 36 POSTRANNÍ ŘETĚZEC AMINOKYSELIN POLÁRNÍ, IONIZUJÍCÍ - kyselý: Asp Glu - zásaditý: His, Lys, Arg ‹#› 37 Asparagová kys. Asp D ‹#› 38 Glutamová kys. Glu E ‹#› 39 Histidin His H (semiesenciální AA) ‹#› 40 ‹#› 41 Lysin Lys K esenciální AA ‹#› 42 Arginin Arg R (semiesenciální AA) ‹#› 43 Přirozené proteinogenní aminokyseliny do r. 1986 bylo známo 20 AA geneticky kódovaných a tedy přítomných v bílkovinách: 21. AA = selenocystein (1986) - síra Cys je zaměněna za selen. V DNA je kódována tripletem UGA (u člověka považován za stop-kodon). Selenocystein Sec U ‹#› 44 22. AA = pyrrolysin (2002) Není dosud známo, že by tato nová AA měla význam pro člověka (výskyt v enzymu metanogenních bakterií, vzorec jen pro ilustraci !) Jedná se o Lys, na který je amidovou vazbou připojena substituovaná pyrrolin-5-karboxylová kyselina. Tato část molekuly připomíná Pro . (Pro však nemá dvojnou vazbu - je derivátem pyrrolidinu a nikoliv pyrrolinu.) Za substituenty „X“ jsou považovány -CH3 , - NH2 , -OH . V DNA je AA kódována tripletem UAG (u člověka považován za stop-kodon.) ‹#› 45 Neproteinogenní aminokyseliny ‹#› 46 Citrullin - - není proteinogenní AA, ale AA ureosynthesy !! ‹#› 47 Ornithin Orn - není proteinogenní AA, ale AA ureosynthesy !! ‹#› 48 NEIONIZOVANÉ AMINOKYSELINY NEEXISTUJÍ (i když je tak někdy píšeme !!) ‹#› 49 pH Asp pK1 = 2,19 pK2 = 3,87 pK3 = 9,82 ‹#› 50 pH < pKa a-COOH H+ jsou vázány na všech disociovatelných skupinách ‹#› 51 pH > pKa a-NH3+ H+ jsou oddisociovány ze všech skupin ‹#› 52 pH Asp pK1 = 2,19 pK2 = 3,87 pK3 = 9,82 ‹#› 53 POŘADÍ DISOCIACE SHODNÝCH FUNKČNÍCH SKUPIN Jsou-li v aminokyselině (AA) přítomny 2 shodné funkční skupiny (dikarboxylová AA nebo diamino- kyselina), potom funkční skupina vázaná na a-uhlík a-COOH a-NH3+ odštěpuje H+ (disociuje) při nižším pH než druhá shodná skupina na postranním řetězci. ‹#› 54 ‹#› 55 pH pK1 = 2,18 pK2 = 8,93 pK3 = 10,55 Lys ‹#› 56 pH < pKa a-COOH H+ jsou vázány na všech disociovatelných skupinách ‹#› 57 pH > pKa e-NH3+ H+ jsou oddisociovány ze všech skupin ‹#› 58 pH pK1 = 2,18 pK2 = 8,93 pK3 = 10,55 Lys ‹#› 59 ISOELEKTRICKÝ BOD Aminokyselina/bílkovina za isoelektrického bodu - má celkový zevní náboj nulový - nepohybuje se v elektrickém poli - má nejmenší elektrickou vodivost - vykazuje nejmenší osmotický tlak - má nejmenší stabilitu v roztocích ‹#› 60 ‹#› 61 ‹#› 62 pH Asp pK1 = 2,19 pK2 = 3,87 pK3 = 9,82 pI = ( pK1 + pK2 ) / 2 ‹#› 63 pH pK1 = 2,18 pK2 = 8,93 pK3 = 10,55 Lys pI = ( pK2 + pK3 ) / 2 ‹#› 64 ionizující skupina výskyt pKa 1-COOH všechny AA 1,7 – 2,6 4- neb 5-COOH Asp Glu 4,3 imidazol His 6,1 Posloupnost pKa hodnot: pKa < 7 ‹#› 65 MÉNĚ OBVYKLÉ DISOCIACE guanidin (Arg) a imidazol (His) ‹#› 66 ‹#› 67 Posloupnost pKa hodnot: pKa > 7 ionizující skupina výskyt pKa -SH Cys 8,1 – 8,3 a-NH2 všechny AA 9 – 10,7 fenolický OH Tyr 10,1 e-NH2 Lys 10,5 guanidin Arg 12,5 ‹#› 68 ESENCIÁLNÍ AMINOKYSELINY Val Leu Ile Phe Trp Met Thr Lys ‹#› 69 NEDOSTATKOVÉ AMINOKYSELINY V OBDOBÍ RŮSTU - „semiesenciální AA“ Cys Arg His ‹#› 70 NETRANSAMINUJÍCÍ AMINOKYSELINY Met Thr Lys Trp (esenciální) (semiesenciální) Arg Pro (jiné) ‹#› 71 KETOGENNÍ AMINOKYSELINY „lift“ Leu Ile Phe Tyr (L) (I) (F) (Y!) Lys Trp (K) (W) Jediná zcela ketogenní AA je Leu (poskytuje acetoacetát a acetyl-CoA) ‹#› 72 ‹#› 73 Glukogenní aminokyseliny : 1/ poskytují C4-kyselinu citrátového cyklu : jantarovou (sukcinyl-CoA) fumarovou oxaloctovou ale ne jablečnou 2/ (nebo) jsou metabolizovány na kys. : 2-oxoglutarovou pyrohroznovou (protože „vstup“ ke glukoneogenezi je přes oxaloctovou kyselinu) ‹#› 74 ‹#› 75 ‹#› 76 P U F R Y viz seminář 3. týdne !! ‹#› 77