Aminokiseline i peptidi
Aminokiseline su organsk organska a jedinjenja koja karakteriše prisustvo najmanje jedne amino i najmanje jedne karboksilne grupe. Njihova glavna biološka uloga je izgradnja belančevina, iako postoje i aminokiseline koje koje ne ulaze u sastav belančevina i nazivaju se neprotei neproteinsk nske e aminokiseline (npr. ß-alanin, ornitin i itrulin!.
Aminokiseline su organsk organska a jedinjenja koja karakteriše prisustvo najmanje jedne amino i najmanje jedne karboksilne grupe. Njihova glavna biološka uloga je izgradnja belančevina, iako postoje i aminokiseline koje koje ne ulaze u sastav belančevina i nazivaju se neprotei neproteinsk nske e aminokiseline (npr. ß-alanin, ornitin i itrulin!.
Aminokiseline su jedinjenja koja se u prirodi retko nalaze u slobodnom stanju. )glavnom su me+usobno povezane činei makromolekule peptida i proteina. ) proteinima se nalazi samo dvadeset vrsta aminokiselina. ve su one, osim prolina, -aminokiseline jer su amino i karboksilne karb oksilne grupe vezane za isti, atom ugljenika. "sim amino i karboksilne grupe, strukturu aminokiselina odre+uje i bočni lana koji se naziva i ' ostatak.
"#$%A &"')*A
NOMENKLAT URA ) upotrebi su češe trivijalni nazivi aminokiselina aminokiseli na dobijeni prema sadr/anosti te kiseline u nekoj bilji, proizvodu i slično. 'e+e se upotrebljavaju nazivi dobijeni prema 0)#A1 nomenklaturi i to tako što se imena izvode iz odgovara odgovarajuih juih nesupstituisanih karboksilnih kiselina kojima se dodaje pre2ks amino.
#"34*A A0N"504 A0N"504*0NA *0NA PREMA BROJU AMINO, ODNOSNO BROJU KARBOKSILNIH KARBOKS ILNIH GRUP GRUPA A
"N"A0N" 6 "N"5A'7 "N"A0N" "N"5A'7"N54 "N54 504*0N4 5 04*0N4 "va grupa sadr/i jednu amino i jednu karboksilnu grupu. ) vodenom rastvoru reaguju neutralno. "ve kiseline se izvode iz sledeih masnih m asnih kiselina8 siretne, propionske propionske n 6 buterne, n 6 valerijanske, i 6 valerijanske, n 6 karponske i dve izokarponske i to 9 6 metilvalerijansk metilvalerijanske e i : 6 metilvalerijansk metilvalerijanske. e. Najva/nije kiseline iz ove grupe su npr. npr. gliin, alanin, istein.
"N"A0N" 6 305A'7"N54 504*0N4 adr/e jednu amino grupu i dve karboksilne grupe i zbog toga imaju kiseo karakter. 0zvode se iz ilibarne i glutarne kiseline, zamenom vodonikovog atoma sa 1 6 atoma amino grupom. %u spadaju8 asparaginska ili ; 6 amino 6 ilibarna, glutaminska ili 6 aminoglutarna i oksiglutaminska ili 6 amino 6 < 6 oksiglutarna!. "sim ovih kiselina dolaze u obzir i njihovi amidi 6 asparagin i glutamin. 30A0N" 6 "N"5A'7"N54 504*0N4 adr/e jednu karboksilnu i dve amino grupe. 0maju bazni karakter. 0zvode se iz n 6 kapronske kiseline. %u spadaju8 arginin, itrulin, ornitin, lizin.
#"34*A NA 44N10=A*N4 0 N444N10=A*N4 504*0N4
7iljke su jedini organizmi sposobni da sintetizuju ove neophodne aminokiseline polazei od jednostavnih jedinjenja i koristei neorganski azot. *judi i /ivotinje mogu da sintetišu samo neke aminokiseline iz drugih organskih jedinjenja, dok ostale, neophodne za izgradnju proteina, moraju da se unose hranom. "ve aminokiseline se nazivaju esenijalne (bitne! aminokiseline. vaka vrsta ima spei2čan set aminokiselina. >a čoveka u esenijane8 arginin
metionin
valin
treonin
leucin
tripto?an
izleucin Lizin histidin
?enilalani n
"sim navedenih aminokiselina u pojedinim proteinskim vrstama sreu se spei2čne, tzv. retke aminokiseline. %ako se npr. u kolagenu nalaze značajne količine @ 6 hidroksilizina i hidroksiprolina, dok se metillizin javlja u nekim mišinim proteinima.
#ored proteinskih aminokiselina u prirodi postoji još @B tzv. CneproteinskihD aminokiselina koje se nalaze slobodne ili povezane sa nekim drugim jedinjenjima u prirodi.
"#$%4 &0>0E5"-F40=54 ""70N4
0ako aminokiseline sadr/e amino i karboksilnu grupu neke 2zičke i hemijske osobine ovih jedinjenja nisu u skladu sa tom strukturom8 a! suprotno aminima i karboksilnim kiselinama aminokiseline su neisparljiva čvrsta jedinjenja kristalne strukture koja se tope na relativno visokim temperaturama
A!in"i#elina
Tačka topljenja C°
Rastvorljivost u 100 ml voda na 25 C°
Glicin
233
25
Alanin
297
17
Valin
315
9
Leucin
337
2
Izoleucin
284
4
Prolin
220
162
Fenilalanin
283
3
Triptofan
289
1
etionin
283
3
!erin
228
5
aminokiseline su nerastvorne u nepolarnim rastvaračima kao sto su petroletar, benzen ili etar, ali se dobro rastvaraju u vodi G njihovi vodeni rastvori se ponašaju kao rastvori jedinjenja koja imaju veliki dipolni momenat G konstanta disoijaije kiseline i baze su vrlo niske za karboksilne i amino grupe. Hliin K x10 1,6npr. ima i K 2,5 x10 K 10 dok veina karboksilnih kiselina ima K 10 oko a veina amina ima oko . a
b
=
10
−
=
−12
a
4
−
b
5
−
"ve neobične osobine aminokiselina su u skladu sa njihovom dipolarnom jonskom strukturom koja se drugačije naziva viter jon.
0>"4*45%'0ENA %AE5A
Aminokiseline se u vodenim rastvorima nikad ne nalaze u nejonizovanom obliku, ve u nekom od navedenih jonskih oblika, pri čemu, zavisno od pF rastvora jedna od jonskih dominira. "na pF vrednost, pri kojoj se aminokiselina nalazi u obliku dipolarnog jona, naziva se izoelektrično pF i označava se sa p0.
ve aminokiseline, osim gliina, dobijene kiselom ili enzimskom hidrolizom proteina, optički su aktivne. tereohemijska istra/ivanja prirodnih aminokiselina pokazala su da sve imaju istu kon2guraiju na ugljenikovom atomu, na kojoj se nalazi 6 amino grupa, i da je ta kon2guraija ista kao kod *-(-!glieraldehida.
3"70=AN=4
=edna od metoda za dobijanje 6 aminokiselina jeste reakija 6 halogenkiselina sa amonijakom
#otrebne 6 halogenkiseline ili estri mogu se dobiti pomou Fell-Iolhard->elinskJjevog halogenovanja nesupstituisanih kiselina ili modi2kaijom malonestarske sinteze. Na primer8
7olji prinosi se obično dobijaju Habrijelovom ?talimidnom sintezomG upotrebljavaju se 6 halogenestri umesto 6 halogenkiselina. 3alja modi2kaija, ?talimidomalonestarska sinteza, je kombinovana malonestarska i Habrijelova sinteza.
3ruga metoda poznata je pod imenom treker-ova sinteza
5atalitička hidrogenizaija 6 keto kiselina u prisustvu amonijaka
1ijanhidrinska sinteza iz aldehida i ketona pomou ijanovodonika
Fidroliza proteina Fidrolizom proteina nastaju aminokiseline iz kojih je taj protein izgra+en. Fidroliza proteina mo/e biti bazno katalozovana gde se kao katalizatori koriste natrijum hidroksid, kalijum hidroksid. o/e biti i kiselo katalizovana gde se kao katalizator koriste sumporna, azotna i hlorovodonična kiselina. Fidrolizu belančevina u prirodnim uslovima katalizuju prirodni katalizatori 6 enzimi.
F40=5" #"NA$AN=4
Aminokiseline stupaju u reakije koje se odigravaju na karboksilnoj grupi ili na amino grupi ili na obe grupe u isto vreme ili u reakije u kojima učestvuje ' ostatak.
'4A510=4 5A'7"50*N4 H')#4
345A'7"50*A10=A 6 izdvaja se 1" :
Amini koji nastaju, imaju va/ne biološke ?unkije. %ako npr. histamin deluje na širenje krvnih sudova u malim količinama, a u velikim izaziva alergijske reakije.
'4A510=4 A0N" H')#4
ANH4'"IA '4A510=A
3N# 6 derivati su /ute kristalne supstanije i mogu poslu/iti za kvalitativno i kvantitativno odre+ivanje aminokiselina. '4A510=A A A>"%A%" 504*0N"
43AN"IA '4A510=A 6 sastoji se u delovanju ?enilizotiijanata na aminokiselinu
A10*"IAN=4
H'AK4N=4 1F0&& 6 ovih 7A>A 6 amino grupa reaguje reverzibilno sa aldehidima
'4A510=A %'ANA0NA10=4 (objašnjava i povezuje metabolizam proteina i ugljenih hidrata!
4%0*"IAN=4
'4A510=A A 1" 6 objašnjava mehanizam prenošenja 1" :
:
'4A510=A A &"'A*34F03" (C?ormol-titraijeD!
34>A0NA10=A
'4A510=4 7"EN"H N0>A
5AN%"#'"%40N5A '4A510=A 6 reakija za dokazivanje postojanja benzenovog prstena u jezgru belančenine. "dvija se delovanjem konentrovane azotne kiseline na aromatične aminokiseline (za koje je ova reakija karakteristična!, pri čemu se nitruje aromatični prsten i pojavljuje se /uta boja.
"503A10=A A0N"504*0NA
H'AK4N=4 4'5A#%03A 6 posebno su interesantne reakije isteina sa solima teških metala (Ag , Fg , #b ! pri čemu nastaju merkaptidi.
34F03'"H4N0>A10=A 6 značajna reakija, pri kojoj nastaju disul2di - istin
$AJEDNI%KE REAK&IJE AMINO I KARBOKSILNE GRUPE
'4A510=A A0N"504*0NA A N0NF03'0N" #rva ?aza 6 ninhidrin, kao oksidaiono sredstvo, dekarboksiluje i deamonuje aminokiselinu do odgovarajuih aldehida, pri čemu se sam redukuje do hidrindantina. 3ruga ?aza 6 dolazi do kondenzaije drugog molekula ninhidrina i nastalog hidrindantina sa izdvojenim amonijakom, pri čemu se dobija ljubičasto obojeno jedinjenje.
'4A510=4 6 aminokiselina
'4A510=4 < 6 aminokiselina
'4A510=4 L 6 aminokiselina
H'AK4N=4 #4#%03N4 I4>4
Najznačajnija je reakija izme+u dve aminokiseline pri čemu se gradi amidna veza - peptidna veza. "na pretstavlja osnovnu vezu u izgradnji belančevina. Nastalo jedinjenje je dipeptid. Ako sadr/i 9 aminokiseline, to je tripeptid. Ako sadr/i B, to je oligopeptid. Ako sadr/i B do @B aminokiselina, to su polipeptidi, a ako ima više od @B aminokiselina u lanu, to su proteini.
0N)*0N
0nsulin je polipeptidni hormon koji reguliše metabolizam ugljenih hidrata, pa se koristi za lečenje šeerne bolesti. 0nsulin je peptid koji se sastoji od @ aminokiseline, a izgra+en je od dva lana, me+usobno povezana s dva disul2dna mosta. Nastaje u beta elijama, u ostrvima hormonski aktivnih elija (*angerhansova ostrva!. #ankreas sintetiše neaktivni oblik insulina, tzv. proinsulin, koji čini polipeptidni lana sastavljen od M aminokiseline.
Hlavni e?ekat delovanja insulina je smanjenje konentraije glukoze u krvi. #oveanje konentraije glukoze u krvi, iznad odre+ene vrednosti, je signal za lučenje insulina. 0nsulin zatim ubrzava iznošenje glukoze iz krvi u elije mišia i masnog tkiva i njeno dalje razlaganje.
) jetri, čije su elijske membrane propustljive za glukozu, insulin indukuje sintezu enzima. %i enzimi katalizuju bilo degradaiju glukoze, bilo njenu polimerizaiju u glikogen. Najzad, insulin inhibira i enzime koji katalizuju razlaganju glikogena na glukozu. Nedostatak insulina u organizmu izaziva šeernu bolest (3iabetes melitus!. 7olest se leči tako što