Amino Asitlerin Asit-Baz Kimyası
Download
Report
Transcript Amino Asitlerin Asit-Baz Kimyası
Dr. Suat Erdoğan
Sunum içeriği
Amino asitlerin iyonizasyonu
Zwitterion formu
Pepti bağ kurulması
Izoelektrik nokta (pI)
pKa değeri nedir?
Amino asitlerin reaksiyonları
Amino asitler: pozitif, negatif veya
sıfır net yüklü olabilir
—COOH ve —NH3+’un iyonize olabilen yüklü ve yüksüz
formları zayıf asit grupları solüsyonlarda protonik dengede
bulunur.
R — COOH R — COO- + H+
R — NH3+ R — NH2 + H+
R—COOH ve R—NH3+ zayıf asit iken; R—COOH, R—NH3+’den
daha güçlü asittir.
Fizyolojik pH’da (pH 7.4), COOH grubu dissosiye olarak negatif
yüklü karboksilat iyonu (COO–), NH2 grubu ise
protonlanarak pozitif yüklü NH3+ iyonunu oluşturur.
Zwitterion
Amino asitler, asidik ve bazik
grupları üzerinde taşıyan
amfolitlerdir (= hem asit hem
baz gibi davranış).
Not: serbest amino asitler iyonik
moleküller olarak bulunur.
Üzerinde eşit sayıda zıt yükte iyonize grup taşıyan moleküllerin net
yükleri sıfır olup, bu moleküller zwitterion olarak isimlendirilir.
Zwitterionlar elektriksel olarak nötral olduğundan elektrik alanında
(elektroforez) göç etmezler.
Kan ve birçok dokuda bulunan amino asitler zwitterion
formundadır.
Izoelektrik odaklanmaya göre proteinlerin
ayrıştırılması
İzoelektrik nokta (pI)
İzoelektrik nokta (isoelectric point, pI) amino
asitin üzerindeki pozitif yükün negatif yüke eşit
olduğu pH değeridir. Bu durumda net yük = 0,
zwitterion formu.
pI değeri zwitterion formundaki COO- ve NH+3
gruplarının pKa değerlerinin ortalamasıdır.
pI değerinin hesaplanması
Bir amino ve bir karboksil grubu taşıyan amino asitler
(monoamin-monokarboksil) için pI değeri bu molekülün
pKa değerlerinin ortalaması ile hesaplanabilir.
pKa (R—COOH): 2.34 ve ikinci pKa (R—NH3+): 9.69 olsun,
pI =
pK1 + pK2
2
=
2.35 + 9.87
2
= 6.01
Alanin’in pI değeri 6.02 olup, pH 6.02’de bu amino asit
dipolar formdadır (yüksüzdür).
pKa değeri nedir?
pKa değeri, bir moleküldeki belirli H atomunun ne
derecede asidik olduğunu (veya olmadığını) tanımlar.
Amino asitlerdeki pKa1 —COOH, pKa2 ise —NH3+
gruplarındaki iyonlaşabilen H atomlarıdır.
Bir asidin proton bırakma eğilim düzeyine
ayrışma sabiti (Ka) (dissociation constant) denir.
Ka çözelti içinde, asit gücünün bir ölçüsüdür.
Not: pH ise bir solüsyonun ne kadar asidik olduğunu
gösterir.
Amino asitlerin pKa ve pI değerleri
Nötral (monoamino-monokarboksilik)
amino asitlerin titrasyon eğrileri
Titre edilebilen 2 grup olduğundan
titrasyon eğrisinde 2 ayrışma
sabitine karşılık gelen 2 yatay bölge
vardır
pK1: -COOH grubu
pK2: -NH+3 grubu
Yatay bölgeler:
Amino asitten protonların yarı yarıya
uzaklaştırıldığı pH aralığı
Glisinin titrasyonu
Amaç: amino asitlerin asidik ve
bazik özelliklerinden titrasyon
eğrisiyle pKa değerlerini
belirleyerek bilinmeyen amino
asitleri tanımlamak.
Belirli hacimdeki bir örneğe asit
veya alkali ilave ederek pH
değerini gözlemleyerek titrasyon
eğrisi saptanır.
Glisin iki tamponlama aralığına
sahiptir.
Bunlar pH 2.34 ve pH 9.6
merkezli +/-1 pH aralığına sahip
dikdörtgen alanlar olarak
gösterilmişlerdir.
Glisin bu pH aralıklarında
tampon çözelti olarak
kullanılabilir. Glisin pI: 5.97
Fonksiyonel gruplar amino asitlerin
kimyasal reaksiyonlarını belirler
Amino asitlerin her bir fonksiyonel grubu kendi
karakteristik kimyasal reaksiyonlarını gösterir.
Karboksil grupları için, bu reaksiyonlar ester,
dekarboksilasyon, amid ve asit anhidrid oluşumunu
içerir.
Amino grupları için, açilasyon, amidasyon ve
esterifikasyondur.
Teşhis (Edman ve Sanger reaksiyonları)
Miktar tayini (Ninhidrin)
–OH ve –SH grupları için, oksidasyon ve esterifikasyon.
Amino asitlerin en önemli reaksiyonları ise peptit
bağlarının kurulmasıdır.
Proteinlerde
açilasyon
(protein acylation)
Proteinlere fonksiyonel grupların açil köprüleriyle
bağlanması ile post-transkripsiyonal modifikasyonu
sağlanabilir.
Protein açilasyonu biyolojik sinyal mekanizmalarından biridir.
Açil (acyl) grupları
Keton cisimlerdeki genel açil
grupları (mavi renkler)
Ve diğer bazı açil grupları
Açil klorür (CH3COCl),
benzil klorür (C6H5COCL)
gibi
Amino asitlerin fiziksel özellikleri
Erime Noktası
Amino asitler
Ortalama molekül ağırlığı: 110 Da
Oda sıcaklığında: katı-kristal form
Erime ısısı: 200 °C
İyonize-zıt yüklü gruplar arasındaki elektrostatik bağların
oluşturduğu kafes yapı, dayanıklılığı artırır
Aynı büyüklükteki diğer organik bileşiklere göre, erime
noktaları daha yüksektir.
Çözünürlük
Amino asitler içerdikleri iyonize gruplar nedeniyle:
Çözücü
• Su
Çözünürlük
• Polar (etanol vb)
• Seyreltik asit ve baz
• Nonpolar (benzen,
hekzan, eter, vb)
-
Amino asitlerin spektroskopik özellikleri
Amino asitlerin sulu çözeltileri
renksiz visible
(görünür, 400 – 700 nm) – ışığı absorblamazlar
Aromatik fenilalanin, tirozin, triptofan (Aromatik
halkada konjuge çift bağ)
uv (260-280 nm)-absorbsiyon
Proteinlerin miktar
tayininde kullanılır
Amino asitlerin reaksiyonları
Karboksil grupları amid ve esterleri oluşturabilir
Amino grupları Schiff bazları ve amidleri
oluşturabilir
Yan zincirler özel reaktivite gösterebilir
Sistein artıkları (residue) disülfid bağlarını oluşturabilir
ve kolaylıkla alkillenebilir
Bazı reaksiyonlar ise belirli yan zincirlere özgüdür.
Ninhidrin reaksiyonu
Kuvvetli oksitleyici bir madde olan ninhidrin pH = 4-8
arasında bütün alfa amino asitler ile mor renkli
bileşikler verecek şekilde reaksiyona girer.
Ninhidrin amino asitleri bir seri reaksiyon ile aldehit,
amonyak ve CO2’e indirger.
Ninhidrin reaksiyonunda net sonuç kısmen
indirgenmiş form hidrindantindir.
Amio asit düzeyi (protein) belirlenirken Ninhidrin
reaktifi ile gelişen mor rengin absorbansı ölçülür.
Ninhidrin reaksiyonu: protein
miktar analizi
Biüret testi
İki veya daha fazla peptid bağı ihtiva eden bileşikler
alkali bakır sülfat ile menekşe veya mor renkli
kompleksler oluştururlar.
Rengin koyuluğu proteindeki peptid bağlarının
sayısına bağlıdır.
Bu test, peptid bağlarını belirlediğinden amino
asitlerle reaksiyon vermez.
Bu reaksiyon ayrıca azot veya karbon atomuna bağlı iki
karbonil grubu ihtiva eden bileşiklerle de pozitif sonuç
verir.
Hasas bir yöntem değildir (mg/ml protein)
Biüret testi
Hasas bir yöntem değildir
(mg/ml protein)
Bradford
protein analiz
yöntemi
hassasiyeti yüksek: (μg/ml protein)
Disülfid bağı
Sistein akyuvar sentezi ve kollagen üretimi uyararak derinin korunması ve
glutatyon üretimini destekleyerek antioksidan etkiye destek sağlar.
Sistin ise ameliyat sonrası hızlı yara iyileşmesi, saç büyümesi ve anemi
tedavisine yardımcı olur.