BİY315 AMİNO ASİTLER Yrd. Doç. 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. 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 yerde proteinin yapısal esnekliğini ğ azaltıp, katı konformasyona sebep olur. Gli i i klik Glisin protein yapısına esneklik kazandırır.
Aromatik R grupları: hidrofobik, apolar Tirozin: - OH grubu hidrojen bağları ı yapar alkali ph da asit özellik gösterir Triptofan, tirozin ve fenilalanin UV ışığı absorplar ve 280 nm dalga boyunda, proteinlere karakterize absorbans verirler.
Polar, Yüksüz R grupları: Hidrofilik; H-bağı Asparajin ve Glutamin hidrolizlenerek Aspartat ve Glutamat a dönüşürler. ş Sistein, sistin e oksitlenir. (Disülfit bağları) ğ
Pozitif Yüklü (Bazik) R grupları: Hidrofilik ph 7.0 de pozitif yüklüdürler. üdü Histidin nötrale yakın pk a değerine sahip tek am as. Birçok enzimatik reaksiyonda, His proton alıcısı/vericisi olarak tepkimeyi kolaylaştırır. Negatif Yüklü (Asidik) R grupları: ph 7.0 de negatif yüklüdürler. Her iki gruptaki am as. polariteleri nedeniyle, proteinin dış yüzeyinde bulunmaya meyillidirler İyonik ve Hidrojen bağı oluşumuna katılırlar.
Genel Sınıflandırılmaları Protein yapısına yp giren amino asitler: Standart (primer, normal) Standart olmayan amino asitler - Modifiye amino asitler -Protein yapısına girmeyenler
Standart Amino asitler Besin değerlerine ğ rin göre 2 gruba ayrılırlar r Esansiyel amino asitler: Organizmada yeterli miktarda sentezlenmeyen ve diyetle organizmaya alınması gereken amino asitler Esansiyel olmayan amino asitler: Organizmada sentezlenen amino asitler
Esansiyel Amino asitler Valin (Val) Lösin (Leu) İzolösin (Ile) Fenilalanin (Phe) Triptofan (Trp) Metiyonin (Met) Treonin (Thr) Histidin (His)* Arginin (Arg)* 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. 2-Protein yapısına girmeyenler Organizmada çeşitli biyolojik aktivitelere katılırlar.
Modifiye Amino Asitler StandartAA Modifiye AA Bulunduğu protein Prolin 4-OH-prolin Kollajen Lizin 5-OH-Lizin Kollajen Lizin Desmozin Elastin Lizin 6-N-metil lizin Miyozin(Kas proteini) Arginin N-Metilarginin Nükleoprotein Histidin 3-Metilhistidin Bir çok enzim, kas proteini
Standart AA Glutamat Serin Serin Modifiye AA γ-karboksiglutamat Asetilserin Sl Selenosistein i Bulunduğu protein Protrombin (Koagülasyon ) Bir çok enzimde Enzim (glutatyon peroksidaz) Serin o-fosfoserin Kazein, bir çok enzim
Protein Yapısına Girmeyenler
Amino asitlerin Asit-Baz Özellikleri Sulu çözeltilerde iyonize olurlar. Ortam ph sına göre; Asidik, Bazik ve Nötral özellik kazanırlar. Nötral: 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 ikform Zwitteriyon i form (önemsiz) (dipolar iyon) Net yük: 0 Net yük: 0
Dipolar Amino asit (zwitteriyon) Asidik ortamda: COO - H 3 N + C H R dipolar iyon net yük: 0 COOH H 3 N + C H + H + R diprotik iyon net yük: +1 Dipolar AA, asidik ortamda BAZ p, gibi davranır (proton alır: akseptör)
Dipolar Amino asit (zwitteriyon) Bazik ortamda: COO - H 3 N + C H R COO - + OH - H 2 N C H + H 2 O R dipolar iyon anyonik iyon net yük: 0 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 H 3 N + C H OH - H 2 O COO - H 3 N + C H R diprotik iyon net yük: + 1 H + R dipolar iyon net yük: 0 Diprotik AAler amin ve karboksil grubu protonlu amino asitler H 2 N C H 2 COO - R H + H 2 O OH -
İyonizasyonun ph ve pk a ile İlişkisi ph = -log[h + ] = log(1/[h + ]) Zayıf bir asit : HA H + + A - K a = [H + ][A - ]/[HA] ] K a : dissosiyasyon sabiti (Asitin iyonize olma eğilimi) pk a = - logk a pk a : İyonizasyon için denge sabiti (Proton verme eğiliminin ğ ölçüsü) ph = pk a + log ([A-] / [HA])
Amino asitlerin Titrasyonu Titrasyon: Protonların dereceli olarak ortama ilave edilmesi veya ortamdan uzaklaştırılması. ş ph Titre edilebilen 2 grup olduğundan titrasyon eğrisinde 2 dissosiyasyon sabitine karşılık gelen 2 yatay bölge vardır (Nötral amino asitler) OH - ekivalant pk 1 : α - COOH grubu pk 2 : α- + NH 3 grubu Yatay bölgeler: Amino asitten protonların yarı yarıya uzaklaştırıldığı ph aralığı
0.1 M Glisinin 0.1 M NaOH ile Titrasyon Eğrisi D E ph C B A OH - ekivalant
İzoelektrik nokta (pi): Amino asitin üzerindeki pozitif yükün negatif yüke eşit olduğu ğ ( net yük: 0) ph değeriğ pi=(pk 1 + pk 2 ) / 2 Glisin için: pi = (2.34 + 9.60) / 2 = 5.97 ph 5.97 de Glisin i (dipolar form): yüksüz ü
Asidik Amino asitlerin titrasyon eğrileri Titre edilebilen 3 grup olduğundan titrasyon eğrisinde ğ ii 3 dissosiyasyon sabitine karşılık gelen 3 yatay bölge vardır. pk 1 : α - COOH grubu pk 2 : α - + NH 3 grubu pk R : R - COOH grubu
0.1 M NaOH ile 0.1 M Glutamatın Titrasyonu [H 3 N COO COO =967 + CH COO - ] = [H 2 N CH COO ]pk - 2 9.67 R-COO - R-COO - F G ph [H 3 N + CH COO - ] = [H 3 N + CH COO - ] R-COOH R-COO - pk 1 :2.19 A B pi:3.22 pk R : 4.25 R C D E [H 3 N + CH COOH] = [H 3 N + CH COO - ] R-COOH R-COOH OH - ekivalent
pi: Net yükün O olduğu ph nın, bir önceki (pk 1 )ve bir sonraki pk (pk R ) değerlerinin aritmetik ortalamasıdır. Glutamat için pi = (pk 1 + pk R )/2 pi = (2.19 + 4.25) / 2 = 3.22 ph 3.22 de: Glutamat (dipolar form):yüksüz
Bazik Amino asitlerin titrasyon eğrileriğ ph Titre edilebilen 3 grup olduğundan titrasyon eğrisinde 3 dissosiyasyon y sabitine karşılık gelen 3 yatay bölge vardır. pk 1 : α - COOH grubu pk 2 : α - + NH 3 grubu OH pk : R - + NH grubu - ekivalent R 3
0.1 M Histidinin 0.1 M NaOH ile Titrasyon Eğrisi ph [H 3 N + CH 2 COO - ] = [H 2 N CH 2 COO] p R-NH R-NH 2 2 2 pk R : 6.0 D C pi: 7.59 pk 2 :9.17 E F G D [H 3 N + CH 2 COO - ] = [H 3 N + CH 2 COO - ] R- + NH 3 R-NH 2 pk 1 :1.82 A B [H 3N + CH COOH] = [H 3 N + CH COO - ] R- + NH 3 R- + NH 3 OH - ekivalent
pi: Net yükün O olduğu ph nın, bir önceki(pk R )vebirsonrakipk(pk 2 ) değerlerinin aritmetik ortalaması ) Histidin için pi = ( pk R +pk 2 )/2 pi = (6.0 + 9.17) / 2 = 7.59 ph H759 d 7.59 da Histidin (dipolar form): yüksüz
Amino Asitlerin Titre edilebilen Grupları Grup pk ph 7 de yük α - COOH 18 1.8-24 2.4 - R - COOH 3.9-4.3 - α - + NH 3 8.8-11 + R - + NH + 3 10.5 İmidazol 6.0 + Guanido 12.5 + Tiyol 8.3 0 Fenol 10.1 0
Amino asitlerin Kimyasal Reaksiyonları Amino asitlerin amino grupları ile verdikleri tepkimeler Amino asitlerin karboksil grupları ile verdikleri tepkimeler Amino asitlerin amino ve karboksil gruplarının birlikte verdikleri tepkimeler Amino asitlerin i R grupları ile verdikleri i tepkimeler (renk tepkimeleri) Amino asitlerin tüm gruplarının katılımı ile verdikleri tepkime
Amino asitlerin amino grupları ile verdikleri tepkimeler: Edman Reaksiyonu Sanger S tepkimesi i Van Slyke reaksiyonu Sörensen titrasyonu Aldehitlerle Schiff bazı oluşmasış
Sanger Tepkimesi Amino asitlerin amino grupları, 1-fluoro-2,4- dinitrobenzen ile açıksarı bir bileşik olan 2,4- dinitrofenilamino asit oluşturur. Bu tepkime Sanger tepkimesi olarak bilinir.
Schiff Baz oluşumu Amino asitlerin aldehitlerle reaksiyonu sonucunda o as e a de e e ea s yo u 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, mavi-menekşe renkli bir kompleks k verir.
Amino asitlerin R grupları ile verdikleri tepkimeler (renk tepkimeleri): Ksantoprotein tepkimesi aromatik halka Millon tepkimesi fnil fenil Pauly tepkimesi fenil veya imidazol Nitroprussiyat i tepkimesi i sülfhidril 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 edildiğindeğ önce beyaz bir tortu, ısıtılırsa sarı bir renk meydana gelir. Daha sonra alkali ilave edilmesi halinde sarı renk koyu portakal sarısı veya turuncu diyebileceğimiz renge 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 asit ve sodyum nitrit i karışımı ile tepkimeye girerlerse kırmızı renk verirler. Nitroprussiyati tepkimesi: i Yapısında serbest sülfhidril il grubu bl bulunan sistein gibi amino asitler, seyreltik amonyum hidroksitte çözülmüş sodyum nitroprussiyat ile kırmızı renk verirler. Ehrlich tepkimesi: Yapısında indol grubu bulunan triptofan gibi amino asitler, sülfürik asitte çözülmüş p-dimetilaminobenzaldehit ile reaksiyona sokulursa kırmızımsı pembe bir renk oluşur.