🗊Презентация Аминокислоты. Классификация. Реакционная способность

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Лекция Аминокислоты. Классификация. Реакционная способность. 1.Строение, номенклатура, изомерия. 2. Физические и химические свойства. Лектор: кандидат биологических наук, доцент Атавина Ольга Васильевна

Цели лекции: Обучающая - Сформировать знания о строении, номенклатуре и реакционной способности аминокислот. Развивающая – Расширять кругозор обучающихся на основе интеграции знаний; развивать логическое мышление. Воспитательная – Содействовать формированию у обучающихся устойчивого интереса к изучению дисциплины «Органическая химия»

Аминокислотами называют гетерофункциональные соединения, содержащие одновременно -NH2 и - СООН группы в составе одной молекулы. Г

Аминокислоты находят широкое применение в синтетической и аналитической химии (например, трилон Б ). На основе ароматических аминокислот синтезируют диазокрасители, из антраниловой кислоты получают краситель индиго, из капролактама (циклического внутримолекулярного амида ε – аминокапроновой кислоты) – синтетическое волокно капрон, сложные эфиры антраниловой кислоты имеют приятный запах и используются в парфюмерии. Аминокислоты находят широкое применение в синтетической и аналитической химии (например, трилон Б ). На основе ароматических аминокислот синтезируют диазокрасители, из антраниловой кислоты получают краситель индиго, из капролактама (циклического внутримолекулярного амида ε – аминокапроновой кислоты) – синтетическое волокно капрон, сложные эфиры антраниловой кислоты имеют приятный запах и используются в парфюмерии.

Алифатические аминокислоты подразделяются на α, β, γ, δ, ε - аминокислоты и т.д.

Номенклатура алифатических аминокислот Номенклатура алифатических аминокислот 1. Тривиальная номенклатура в основном используется для широко распространённых аминокислот. 2. Рациональная 3. IUPAC

Ароматические аминокислоты существуют в виде орто-, мета- и пара-изомеров. В названиях ароматических аминокислот в качестве родоначальной структуры используется бензойная кислота.

Аминокислоты, строение, номенклатура, изомерия Аминокислоты, строение, номенклатура, изомерия

Классификация -аминокислот

Аминокислоты, строение, номенклатура, изомерия

По количеству карбокси- и аминогрупп -аминокислоты классифицируют на: По количеству карбокси- и аминогрупп -аминокислоты классифицируют на: Моноаминомонокарбоновые кислоты (глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, серин, треонин, цистеин, фенилаланин, тирозин, метионин, триптофан и т.д.) Моноаминодикарбоновые кислоты (аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота) Диаминомонокарбоновые кислоты (лизин, аргинин) Диаминодикарбоновые кислоты (цистин)

Классификация по встречаемости в белках : Классификация по встречаемости в белках :

Алифатические АК

Содержащие ОН-группу

Серосодержащие АК

Моноаминодикарбоновые кислоты и их амиды

Содержащие аминогруппу

Ароматические АК

Гетероциклические АК

По пищевой ценности для человека аминокислоты делятся на: По пищевой ценности для человека аминокислоты делятся на: заменимые и незаменимые. Основным источником α - аминокислот для организма человека служат пищевые белки. Многие α -аминокислоты синтезируются в организме, некоторые же необходимые для синтеза белков α-аминокислоты не синтезируются в организме и должны поступать извне. Такие аминокислоты называют незаменимыми вал, лиз, фен, лей, иле, тре, три, мет. При некоторых, чаще всего врожденных, заболеваниях перечень незаменимых кислот расширяется. Например, при фенилкетонурии человеческий организм не синтезирует еще одну аминокислоту — тирозин , которая в организме здоровых людей получается при гидроксилировании фенилаланина.

По характеру катаболизма (биохимической роли): По характеру катаболизма (биохимической роли): 1). глюкогенные – при распаде дают метаболиты, не повышающие уровень кетоновых тел, способные легко становиться субстратом для глюконеогенеза (процесс образования в печени молекул глюкозы из молекул других органических соединений) -Гли, Ала, Тре, Вал, Аск, Глк, Apr, Гис, Мет. и др. 2). кетогенные - повышающие уровень кетоновых тел в крови животных и человека - Лей, Лиз

Изомерия Изомерия 1. Структурная изомерия

Аминокислоты, строение, номенклатура, изомерия 2. Стереоизомерия α - Аминокислоты - хиральные соединения. Исключение составляет глицин Относительная конфигурация  - аминокислот определяется по положению –NН2 группы. Расположение аминогруппы слева соответствует L - конфигурации, справа - D - конфигурации. Почти все природные  - аминокислоты принадлежат к L - ряду.

Аминокислоты, строение, номенклатура, изомерия

Аминокислоты, строение, номенклатура, изомерия

Физические и химические свойства Физические свойства -Аминокислоты - кристаллические вещества. Имеют высокие температуры плавления (выше 200 С), нелетучие, растворимые в воде и нерастворимые в неполярных органических растворителях. Способность  - аминокислот растворяться в воде является важным фактором обеспечения их биологического функционирования - с нею связаны всасываемость  - аминокислот, их транспорт в организме и т.п.

Физические и химические свойства Физические свойства -Аминокислоты - кристаллические вещества. Имеют высокие температуры плавления (выше 200 С), нелетучие, растворимые в воде и нерастворимые в неполярных органических растворителях. Способность  - аминокислот растворяться в воде является важным фактором обеспечения их биологического функционирования - с нею связаны всасываемость  - аминокислот, их транспорт в организме и т.п.

Физические и химические свойства В твердом состоянии и водных растворах при нейтральных значениях pH -аминокислоты существуют преимущественно в виде внутренних солей. В сильнокислой среде преобладает катионная форма, в сильнощелочной - анионная.

Физические и химические свойства Положение равновесия аминокислоты в водном растворе при определенном значении pH существенно зависит от строения радикала. Значение pH, при котором концентрация диполярных ионов максимальна, а минимальные концентрации катионных и анионных форм -аминокислоты равны, называется изоэлектрической точкой (pI). В изоэлектрической точке суммарный заряд молекулы кислоты равен 0.

Для моноаминомонокарбоновых кислот pI ≈ 5-6 pI моноаминодикарбоновых кислот (Asp, Glu) ≈ 3 pI диаминомонокарбоновых кислот (His, Lys, Arg) ≈ 8-11 Если pH меньше pI, AK имеет заряд + и движется к катоду Если pH больше pI, AK имеет заряд — и движется к аноду

Физические и химические свойства Химические свойства 1. Кислотно-основные свойства. -Аминокислоты - амфотерные соединения, вступают в реакции как с кислотами, так и со щелочами с образованием солей: а) Кислотные свойства. Реакция со щелочами: б) Основные свойства. Реакция с сильными минеральными кислотами:

Физические и химические свойства 2. Образование хелатных комплексов

Физические и химические свойства

Физические и химические свойства

Физические и химические свойства g- и d-аминокислоты при нагревании отщепляют воду, циклизуются с образованием лактамов – циклических амидов:

Физические и химические свойства 5. Реакция поликонденсации ( образование пептидов):

Физические и химические свойства 2. Ацилирование (защита аминогруппы)

Физические и химические свойства 3. Арилирование

Физические и химические свойства

Физические и химические свойства 5. Взаимодействие с азотистой кислотой

Физические и химические свойства 6. Дезаминирование - это реакция удаления аминогруппы путем окислительного, восстановительного, гидролитического или внутримолекулярного дезаминирования. В организме преобладает путь окислительного дезаминирования с участием ферментов дегидрогеназ и кофермента - НАД+: - На первой стадии процесса осуществляется дегидрирование -звена с образованием -иминокислоты. - На второй стадии происходит неферментативный гидролиз, приводящий к образованию -кетонокислоты и сопровождающийся выделением аммиака, включающегося в цикл образования мочевины.

Физические и химические свойства

Физические и химические свойства 7.Переаминирование (трансаминирование) - это путь синтеза необходимых АК из -кетонокислот. При этом донором аминогруппы является -АК, находящаяся в избытке, а акцептором аминогруппы -кетонокислоты (ПВК, ЩУК,-кетомаслянная кислота). Процесс происходит с участием фермента - трансаминазы и кофермента – пиридоксальфосфата.

Физические и химические свойства Процесс переаминирования связывает обмен белков и углеводов в организме, регулирует содержание АК и синтез незаменимых -АК.

Физические и химические свойства 1. Образование сложных эфиров

Физические и химические свойства 2. Декарбоксилирование (путь образования биогенных аминов из  - аминокислот). Процесс идет с участием ферментов декарбоксилаз.

Аминокислоты и их производные, применяемые в медицине. Аминокислоты и их производные, применяемые в медицине 1) Пара-Аминобензойная кислота (т. пл. 187 °С). Получается из 4-нитротолуола путем окисления его в 4-нитробензойную кислоту, которую затем восстанавливают в п-аминобензойную кислоту (ПАБК).

Ароматические аминокислоты и их производные, применяемые в медицине. Сложные эфиры ПАБК анестезин и новокаин используются в качестве местноанестезирующих ненаркотических препаратов. Они обладают низкой токсичностью и ценными фармакологическими свойствами.

Ароматические аминокислоты и их производные, применяемые в медицине. 2) 4-Амино-2-гидроксибензойная (пара-аминосалициловая) кислота ПАСК (т. пл. 220 °С). Получается прямым карбоксилированием мета-аминофенола. Бензольное кольцо за счет наличия двух сильных электронодонорных групп очень активно в реакциях электрофильного замещения, поэтому ПАСК образуется в более мягких условиях, чем салициловая кислота Используется в качестве противотуберкулезного средства.

Ароматические аминокислоты и их производные, применяемые в медицине. 3) Антраниловая (о-аминобензойная кислота). Бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 147 °С), используется для синтеза красителей, например синего индиго, участвует в биосинтезе гетероциклических соединений. Ее производные оказывают противовоспалительное действие.