Аминокислоты и их свойства
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
изованы (то есть, заряжены). Приведенный выше термин заряженные аминокислоты относится исключительно к боковому радикалу аминокислоты и отражает тот факт, что в боковом радикале содержится функциональная группа, которая либо теряет протон при рH, близком к 7, (отрицательно заряженные аминокислоты), либо, наоборот, присоединяет (положительно заряженные аминокислоты).
Из 20 ?-аминокислот, приведенных на Рис.2, 17 обладают одним хиральным центром (то есть, могут существовать в виде двух энантиомеров), одна ахиральна (глицин) и две имеют два хиральных центра (изолейцин и треонин). Каждая из этих двух аминокислот может существовать в виде четырех стереоизомеров. Рассмотрим стереохимию и номенклатуру этих соединений на примере треонина (Рис. 3).
Рис. 3. Стереоизомеры треонина
Встречающийся в белках L-треонин является (2-S, 3-R)-стереоизомером. Его энантиомер называют D-треонином. Для обозначения их диастереомеров используют приставку алло (алло по-гречески означает другой).
3.2 Классификация стандартных аминокислот по функциональным группам
Алифатические
oМоноаминомонокарбоновые: аланин
oОксимоноаминокарбоновые: серин
oМоноаминодикарбоновые: аспарагиновая кислота , за счёт второй карбоксильной группы имеют несут в растворе отрицательный заряд
oАмиды моноаминодикарбоновых: аспарагин
oДиаминомонокарбоновые: аргинин , несут в растворе положительный заряд
oСерусодержащие: цистеин
Ароматические: фенилаланин
Гетероциклические: триптофан (также входит в группу иминокислот)
Иминокислоты: пролин (также входит в группу гетероциклических)
4. Кислотно-основное равновесие в растворе ?-аминокислот
?-Аминокислоты обладают как минимум двумя ионогеннными группами - карбоксилом и аминогруппой. Поскольку атом азота и двойная связь C=O разделены двумя ординарными связями, сопряжение карбоксильной группы со свободной электронной парой азота невозможно по пространственным соображениям. Взаимное влияние функциональных групп может осуществляться только по механизму индуктивного эффекта. Поскольку аминогруппа проявляет -I-эффект, который существенно увеличивается при протонировании, она должна повышать кислотность карбоксила.
Рис. 4. Кислотно-основное равновесие в растворе ?-аминокислот
В свою очередь, неионизованная карбоксильная группа (-I-эффект) должна понижать основность аминогруппы, а ионизованный карбоксил за счет сильного +I-эффекта будет усиливать основные свойства NH2-группы.
В сильно кислой среде ?-аминокислоты существуют в виде двухосновной кислоты (катион на Рис. 4). В сильно щелочной среде будет преобладать анион. В нейтральных средах могут присутствовать две незаряженные формы - нейтральная и биполярная (последнюю часто называют цвиттер-ионом). Соотношение нейтральной и биполярной форм определяется относительной силой двух кислотных группировок катиона (-COOH и -NH3+). Чем больше кислотность карбоксильной группы по сравнению с аммонийной (или чем основнее аминогруппа по сравнению с карбоксилат-анионом), тем сильнее равновесие сдвинуто в сторону цвиттер-иона.
?-Аминокислоты в нейтральных средах существуют практически полностью в виде цвиттер-иона.
Характеристическое значение рH, при котором концентрация цвиттер-иона максимальна называют изоэлектрической точкой (pI).. Поскольку в целом молекула цвиттер-иона электронейтральна, электропроводность раствора в такой точке будет минимальной, а молекула аминокислоты не будет смещаться в электрическом поле.
При отсутствии ионизирующихся групп в боковом радикале изоэлектрическая точка лежит при pH, численно равном среднему арифметическому двух величин pKэфф.
В Табл. 1 приведены величины pKэфф и pI некоторых аминокислот.
Табл. 1. Экспериментально измеренные pK и изоэлектрические точки ?-аминокислот
АминокислотаpKэффpICOOH? -NH2Боковая группаAланин2,39,9-6,0Аргинин1,89,012,511,2Аспарагин2,08,8-5,4Аспарагиновая кислота2,010,03,92,8Валин2,39,6-6,0Гистидин1,89,26,07,5Глицин2,49,8-6,0Глутамин2,29,1-5,7Глутаминовая кислота2,29,74,33,2Изолейцин2,49,7-6,0Лейцин2,49,6-6,0Лизин2,29,210,89,6Метионин2,39,2-5,7Пролин2,010,6-6,3Серин2,19,2-5,7Тирозин2,29,110,95,7Треонин2,610,4-5,6Триптофан2,49,4-5,9Фенил?/p>