BİY 315 BİY 315 AMİNO ASİTLER
advertisement
BİY 315 AMİNO ASİTLER Yrd. Doç Yrd Doç. Dr Dr. Ebru SAATÇİ 2008-2009 Güz Yarı Dönemi Amino asitlerin yapısı • Amino asit yapısındaki karbonlar iki sistemle tanımlanır: Numaralandırma ve sembol. • α karbon atomu bir kiral merkezdir. 4 farklı grupla bağ yapar. Am as. yapısı kiral merkezi sayesinde iki form oluşturur: Enantiyomerler. D ve L steroizomerler. Amino asitlerin R gruplarına göre sınıflandırılmaları Polar olmayan, Alifatik R grupları: • R grupları hidrofobik ve apolar •Alanin,, valin,, lösin ve izolösin kümeleri hidrofobik etkileşimlerle protein yapısını sabitler. •Prolin halkasal yapısındaki amino grubu (imino), prolinin bulunduğu yyerde proteinin p yapısal y p esnekliğini ğ azaltıp, katı konformasyona sebep olur. • Glisin Gli i protein i yapısına esneklik klik kazandırır. Aromatik R grupları: • hidrofobik, hidrofobik apolar • Tirozin: - OH grubu → hidrojen hid j b bağları ğl ı yapar p → alkali pH’da asit özellik gösterir • Triptofan, tirozin ve fenilalanin UV ışığı absorplar ve 280 nm dalga boyunda, proteinlere karakterize p absorbans verirler. Polar,, Yüksüz R g grupları: p • Hidrofilik; H-bağı •Asparajin A ji ve Gl Glutamin i hidrolizlenerek Aspartat ve Glutamat’a dönüşürler. ş • Sistein, sistin’e oksitlenir. ((Disülfit bağları) ğ ) Pozitif Yüklü (Bazik) R grupları: • Hidrofilik po t yüklüdürler. yü üdü e . • pH 7.0 de pozitif • Histidin nötrale yakın pKa değerine sahip tek am as. Birçok ç enzimatik reaksiyonda, y , His proton alıcısı/vericisi olarak tepkimeyi kolaylaştırır. Negatif Yüklü (Asidik) R grupları: pH 7.0 de negatif g yüklüdürler. y •p Her iki gruptaki am as. polariteleri nedeniyle, proteinin dış yüzeyinde bulunmaya meyillidirler • İyonik ve Hidrojen bağı oluşumuna katılırlar. Genel Sınıflandırılmaları Protein yyapısına p giren amino asitler: g Standart (primer, normal) Standart olmayan amino asitler - Modifiye amino asitler -Protein Protein yapısına girmeyenler Standart Amino asitler Besin B in d değerlerine ğ rl rin göre ör 2 gruba r b ayrılırlar rılırl r Esansiyel amino asitler: Organizmada yeterli miktarda sentezlenmeyen ve diyetle organizmaya g y alınması g gereken amino asitler Esansiyel olmayan amino asitler: Organizmada sentezlenen amino asitler Esansiyel Amino asitler •Valin (Val) •Metiyonin (Met) •Lösin (Leu) •Treonin (Thr) •İzolösin (Ile) •Histidin (His)* •Fenilalanin (Phe) •Arginin (Arg)* •Triptofan (Trp) • Lizin (Lys) *Yarı esansiyel (çocuklar için) Standart Olmayan Amino asitler 1-Modifiye amino asitler Protein yapısına girdikten sonra yapıları değişen (post-transyonel modifikasyon) standart A.A. Doğal olarak serbest halde bulunmazlar. bulunmazlar 2-Protein yapısına girmeyenler Organizmada çeşitli biyolojik aktivitelere katılırlar. Modifiye Amino Asitler StandartAA Modifiye AA Bulunduğu protein Prolin 4-OH-prolin Kollajen Lizin 55-OH-Lizin OH Lizin Kollajen Lizin Desmozin Elastin Lizin 6-N-metil lizin Arginin N-Metilarginin Nükleoprotein Histidin 3-Metilhistidin Bir ççok enzim,, kas proteini Miyozin(Kas proteini) Modifiye AA Bulunduğu protein γγ-karboksiglutamat karboksiglutamat Protrombin (Koagülasyon ) Serin Asetilserin Bir çok enzimde S i Serin S l Selenosistein i i Enzim (glutatyon peroksidaz) Standart AA Glutamat Serin o-Fosfoserin Kazein, bir çok enzim Protein Yapısına Girmeyenler Amino asitlerin Asit-Baz Özellikleri Sulu çözeltilerde iyonize olurlar. O Ortam pH’sına H’ göre; ö A Asidik, idik Bazik B ik ve Nö Nötrall özellik ö llik kazanırlar. Nötral: monoamino monoamino-monokarboksilik monokarboksilik AA ler - Noniyonize yan zincir - Polar yan zincir Asidik: monoamino-dikarboksilik AAler Bazik: diamino-monokarboksilik AAler Monoamino-monokarboksilik AAler Nötral, sıvı ortamlarda: Non- iyonik N i ik form f (önemsiz) Net yük: 0 Zwitteriyon Z i i f form (dipolar iyon) Net yük: 0 Dipolar Amino asit (zwitteriyon) Asidik ortamda: COOH COOH3N+ – C – H +H + H3N+ – C – H R R dipolar iyon net yük: 0 diprotik iyon net yük: +1 Dipolar p AA,, asidik ortamda BAZ gibi davranır (proton alır: akseptör) Dipolar Amino asit (zwitteriyon) Bazik ortamda: COO- H3N+– C – H + OH R dipolar di l iiyon net yük: 0 COOH2N – C – H + H2O R anyonik iyon net yük: -1 Dipolar AA, bazik ortamda ASİT gibi davranır (proton verir: donör) Diprotik Amino Asitlerin İyonizasyonu Protonlanmış Amfoterik amino asitler Diprotik asit (Hem amin hem karboksil grubu protonlu) Amfoterik - Amfolit COOH H3N+ – C – H R diprotik iyon net yük: + 1 Diprotik AAler amin ve karboksil grubu protonlu amino asitler OH - COO- H2O H3N+ – C – H R dipolar iyon net yük: 0 H+ OH - H+ COOH2N – C – H R H2O İyonizasyonun pH ve pKa ile İlişkisi pH = -log[H+] = log(1/[H+]) Zayıf bir asit : HA ↔ H+ + AKa = [[H+][ ][A-]/[ ]/[HA]] Ka: dissosiyasyon sabiti (Asitin iyonize olma eğilimi) pKa = - logKa pKa: İyonizasyon için denge sabiti ((Proton verme eğiliminin ğ ölçüsü) ç ) pH = pKa + log ([A-] / [HA]) Amino asitlerin Titrasyonu Titrasyon: Protonların dereceli olarak ortama ilave edilmesi y ortamdan uzaklaştırılması. ş veya • Titre edilebilen 2 grup olduğundan titrasyon eğrisinde 2 dissosiyasyon sabitine karşılık gelen 2 yatay bölge g vardır ((Nötral amino asitler)) pH OH-ekivalant pK1: α - COOH grubu pK2: α- +NH3 grubu Yatay bölgeler: Amino asitten protonların yarı yarıya uzaklaştırıldığı pH aralığı 0.1 M Glisinin 0.1 M NaOH ile Titrasyon Eğrisi E D pH C B A OH-ekivalant İzoelektrik nokta (pI): Amino asitin üzerindeki pozitif yükün negatif yüke eşit olduğu ld ğ ( nett yük: ük 0) pH H değeri d ğ i pI=(pK1 + pK2) / 2 Glisin için: pI = (2.34 + 9.60) / 2 = 5.97 pH H 5.97’de 5 97’d Glisin Gli i (dipolar (di l fform): ) yüksüz ük ü Asidik Amino asitlerin titrasyon eğrileri • Titre edilebilen 3 grup olduğundan titrasyon i eğrisinde ği i d 3 dissosiyasyon sabitine karşılık gelen 3 yatay bölge vardır. pK1: α - COOH grubu pK2: α - +NH3 grubu pK KR: R - COOH grubu b 0.1 M NaOH ile 0.1 M Glutamatın Titrasyonu G [H3N+–CH C – COO-] = [H2N–CH C – COO-] pK2 R-COO R-COO pH [H3N+–CH – COO-] = [H3N+–CH – COO-] R-COOH R-COO = 9.67 9 67 F E pKR: 4.25 p pK1:2.19 B A pI:3.22 D C [H3N+–CH – COOH] = [H3N+–CH – COO-] R-COOH R-COOH OH- ekivalent pI: Net yükün “O” olduğu pH’nın, bir önceki (p (pK1))ve bir sonraki p pK (p (pKR ) değerlerinin aritmetik ortalamasıdır. Glutamat için pI = (pK1 + pKR ) / 2 pI = (2.19 + 4.25) / 2 = 3.22 pH 3.22’de: Glutamat (dipolar form):yüksüz Bazik Amino asitlerin titrasyon eğrileri ğ • Titre edilebilen 3 grup olduğundan titrasyon eğrisinde 3 dissosiyasyon y y sabitine karşılık gelen 3 yatay bölge vardır. pH OH- ekivalent pK1: α - COOH grubu pK2: α - +NH3 grubu pKR: R - +NH3 g p grubu 0.1 M Histidinin 0.1 M NaOH ile Titrasyon Eğrisi [H3N+–CH2 – COO-] = [H2N–CH2 – COO] R-NH2 R-NH2 pK2:9.17 p F pI: 7.59 pKR: 6.0 pH G E D [H3N+–CH2 – COO-] = [H3N+–CH2 – COO-] R-NH2 R-+NH3 C pK1:1.82 – COOH] = [H3N+–CH – COO-] B [H3N+–CH R-+NH R-+NH A 3 OH- ekivalent 3 pI: Net yükün “O” olduğu pH’nın, bir önceki(pKR) ve bir sonraki pK(pK2) değerlerinin aritmetik ortalaması ) Histidin için pI = ( pKR + pK2 ) / 2 pI = (6.0 + 9.17) / 2 = 7.59 pH H 7.59’da 7 59’d Histidin (dipolar form): yüksüz Amino Asitlerin Titre edilebilen Grupları Grup α - COOH R - COOH α - +NH3 R - +NH3 İmidazol G Guanido id Tiyol Fenol pK 1 8 - 2.4 1.8 24 3.9 - 4 .3 8.8 -11 10.5 6.0 12 5 12.5 8.3 10.1 pH 7’de yük + + + + 0 0 Amino asitlerin Kimyasal Reaksiyonları Amino asitlerin amino grupları ile verdikleri tepkimeler ki l Amino asitlerin karboksil grupları ile verdikleri tepkimeler Amino asitlerin amino ve karboksil gruplarının birlikte verdikleri tepkimeler A i asitlerin Amino itl i R grupları l ile il verdikleri dikl i tepkimeler (renk tepkimeleri) Amino asitlerin tüm gruplarının katılımı ile verdikleri tepkime p Amino asitlerin amino g grupları p ile verdikleri tepkimeler: •Edman Reaksiyonu •Sanger S tepkimesi ki i •Van Slyke reaksiyonu •Sörensen titrasyonu ş •Aldehitlerle Schiff bazı oluşması Sanger Tepkimesi Amino asitlerin amino grupları, 1-fluoro-2,4dinitrobenzen ile açık sarı bir bileşik olan 2,42 4dinitrofenilamino asit oluşturur. Bu tepkime Sanger tepkimesi olarak bilinir bilinir. Schiff Baz oluşumu Amino o asitlerin as e aldehitlerle a de e e reaksiyonu ea s yo u sonucunda so ucu da Schiff bazı (−N=CH−) oluşur. Amino asitlerin amino ve karboksil gruplarının birlikte verdikleri tepkimeler: Ninhidrin tepkimesi: Ninhidrin çözeltisi ile kaynatılan bir α-amino asit, i mavi-menekşe i k renkli kli bir bi kompleks k l k verir. i Amino asitlerin R grupları ile verdikleri tepkimeler (renk tepkimeleri): •Ksantoprotein tepkimesi aromatik halka •Millon tepkimesi f nil fenil •Pauly tepkimesi fenil veya imidazol •Nitroprussiyat Ni i tepkimesi ki i sülfhidril lfhid il •Ehrlich tepkimesi indol •Kurşun sülfür oluşumu tepkimesi tiyol (−SH) veya disülfit (−S−S−) Ksantoprotein tepkimesi: Yapısında aromatik halka bulunan fenilalanin ve triptofan gibi amino asitler için karakteristiktir. Böyle bir amino asit veya protein çözeltisi üzerine konsantre nitrik asit ilave edildiğinde ğ önce beyaz y bir tortu, ısıtılırsa sarı bir renk meydana gelir. Daha sonra alkali ilave edilmesi halinde sarı renk koyu portakal sarısı veya turuncu diyebileceğimiz renge dönüşür. dönüşür Millon tepkimesi: Yapısında fenil grubu bulunan fenilalanin ve tirozin gibi amino asitler, eser miktarda nitröz asit içeren nitrik asitte çözülmüş cıva nitrat ile ısıtmakla kırmızı renk verirler. Pauly tepkimesi: Yapısında fenil ya da imidazol grubu bulunan fenilalanin, tirozin, histidin gibi amino asitler, alkali ortamlarda sulfanilik lf ilik asit i ve sodyum d nitrit i i karışımı k il tepkimeye ile ki girerlerse i l kırmızı renk verirler. Nitroprussiyat Ni i tepkimesi: ki i Yapısında Y d serbest b sülfhidril lfhid il grubu b bulunan b l sistein gibi amino asitler, seyreltik amonyum hidroksitte çözülmüş sodyum nitroprussiyat ile kırmızı renk verirler. verirler Ehrlich tepkimesi: Yapısında indol grubu bulunan triptofan gibi amino asitler sülfürik asitte çözülmüş p-dimetilaminobenzaldehit asitler, p dimetilaminobenzaldehit ile reaksiyona sokulursa kırmızımsı pembe bir renk oluşur.
