Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 56
Текст из файла (страница 56)
В образовавшемся продукте далее осуществляется внутримолекулярная реакция нуклеофильного замещения, приводящая к образованию циклического замешенного амида. / С Н;И=С=8 ° ИН вЂ” СН2СООН вЂ” С Н-ИН-С-ИН-СН2С б 5 2 б 5 Феииливатиоциаиат Глиции 8 ОН 8 !! СбН -И ИН / Сн циилизвцим. Н' -н,о Феиилтиа«идаитоии Циклические соединения получаются с количественным выходом и представляют собой фенильные производные тиогидантонна, поэтому для ннх принято название фенилтиогидантоиновых производных (ФТГ-производных) и-аминокислот. ФТГ-производные различаются строением радикала Й.
334 ачественные реакции. Особенность химии аминокислот и ' в заключается в наличии многочисленных качественных тных) реакций, составлявших в свое время основу хнмиго анализа. В настоящее время, когда исследование протея с помощью физико-химических методов, многие качестйые реакции все же сохраняют свое значение, а некоторые меняются для обнаружения а-аминокислот при хроматограбском анализе. ()бщая качественная реакция а-аминокислот — реакция с вдрином (см. 7.2).
Продукт нингидринной реакции имеет ргфиолетовый цвет, что используется для визуального обнарукя аминокислот на хроматограммах (на бумаге, в тонком ), а также спектрофотометрического определения на аминоотных анализаторах (продукт поглощает свет в области — 570 нм). О и йН -СН-СООН во с г я Ф-Амммоммалота О ОН О Продуит реаиции виме фиолетового цвета Для обнаружения пептидных связеи 'в пептидах и белках жит биуретовая реакция (см.
7.5),' в которую вступают пептиды и белки, содержащие по крайней мере две такие зи. 333 в '!( )! 'о,' ОН Нмигмдрии 9! О: С И вЂ” С + СО2 + ПСНО+ ЗН20 .С~~мм! Алмдегид НОС~ х-сн;сн-ооон 1 МН2 нмоз — но г' тт сн-сн-ооон 2 МН2 мод меам Т раен (н е гоп онреснп! О ' хп СН2 СН вЂ” СОО Ма 1 МН2 о Существует также ряд частных реакций, позволяющих обна, руживать' отдельные а-аминокислоты или группы родствен.
ных а-аминокислот. Триптофан обнаруживают при помощи реакции с и-диметил аминобензальдегидом в среде серной кислоты по появляющемуся красно-фиолетовому окрашиванию (реакция Эрлиха). Эта реакция используется для количественного анализа триптофана в продуктах расщепления белков. Цистеин обнаруживается с помощью нескольких качественных реакций, основанных на реакционной способности содержап(ейся в нем меркаптогруппы.
Например, при нагревании раствора белка с ацетатом свинца (СНзСОО)2РЬ в щелочной среде образуется черный осадок сульфида свинца РЬ5, что указывает на присутствие в белках цистеина. Для обнаружения ароматических и гетероциклических а-аминокислот используется ксамтопрогеиновая реакция (реакция на фенилаланин, тирозин, гистидин, триптофан). Например, прн действии концентрированной азотной кислотой на тирозин образуется нитросоединение, окрашенное в желтый цвет.
При до. бавлении к нему щелочи окраска становится оранжевой в связи ионизацисй фенольной гидроксильной группы и увеличением вклада авиона в сопряжение. н 1 я — С вЂ” ОООН ! н о с. «ОСН2. )-, .ОН М Снз н рз с1'н 1 ' О,РОСН, .)~ О мн снсоон — )! ф 1 Я ! снз н Пнр до спп ФосФпг а.д нмоннспо и Л о н ! альдияине 1 электронная плотность сопряженной системы ена к протонированному пиридиновому атому азота, за чего возникает сильная поляризация о-связей а-углеродного а. В зависимости от того, какая из этих трех о-связей 'ет принимать участие в дальнейшей реакции (что определя.природой фермента), с а-аминокислотой в конечном итоге осуществляться процессы трансаминирования, декарбокси- ' вания, элиминирования, рацемизации, альдольного расшеп- ия и др.
Общность этих существенно различающихся ", конечному результату процессов заключается в том, что дый из них реализуется через стадию образования альди- 1. а-Аминокислота в действительности взаимодействует с комплексам ковалент- евязаннык между собой кофериента н фермента. Пиридаксальфосфат за альдегилной группы образует альлиминную связь с аминогруппой бокового кала л и з и н о в о г а остатка в активном центре фермента. Кроме того, рмент связан с ферментом и другими связями (фосфатнвя группа, протони- нный пиридиновый атом азота и др 1 Образовавшийся комплекс, назовем его лли краткости фермент.имин, дает довольно высокой реакционной способностью по отношению к а-амина оте, что связано с большей злектрофнльностыа атома углерода иминной пы по сравнению с альлегнднай Это объясняется более выраженной спасай ью атома азота иминнай группы к протонированик! по сравненнк! с атомом ' арада, Фер е (орп еепп онресне! МН2 с р Л ридо спп Ф 337 зэа 336 11.1.5.
Биологически важные химические реакции Ряд важных химических превращений а-аминокислот, осуще- ствляемых в организме под действием различных ферментов,, имеют общий механизм, обусловленный участием одного и того же кофермента --- пиридоксальфосфата (см. 10.3). Пиридоксальфосфат и а-аминокислота образуют альдимин ! путем взаимодействии альдегидной группы кофермента и амино- группы а-аминокислоты. Пиридоксальфосфат тесно связан с ферментом и существует в виде диполярного иона, н с сн 0 — Р— О н | Фер е Н,,М(СН21д с- '"н Π— Р— О н н соо !! Н ! О сн ! Н В СН»НН2 (Р)-ОСН ОН н,о и СН» 1 днпвпгорнал м.онсонислота Юонорнал м.амнно оно~а я — С вЂ” СОО !! О Тра сан ааа+ пилило са фосфаг И О НООС СН СН-СООН 2 у нн Н и-Оноомислота Пнрндоисвмн фосфаг С аппарат ковал кисло а Г и-О соглугарова ниспога И 2 2 2 г, о Щаввлввоу сус а кислота ! Ь гауками оаа н сло~а И д ивпгорнан и-оксо налога До орлан а-амннонислота Д корд к ллвл 2 1г.
, ',гг Амин о-Аминокислота 339 Трансаминирование — основной путь биосинтеза а-аминокислот из а-оксокислот. Донором аминогруппы служит а-аминокислота, имеющаяся а клетках в достаточном количестве илн избытке, а ее акцептором — а-оксокислота, а-Аминокислота при этом превращается в а-оксокислоту, а а-оксокислота — в а-аминокислоту с соответствующим строением радикалов. В итоге трансаминирование представляет обратимый процесс взаимообмена амина- и оксогрупп. Пример такой реакции — получение !.-глутамииовой кислоты из а-оксоглутаровой кислоты. Донорной а-аминокислотой может служить, например !.-аспарагиновая кислота.
Перенос аминогруппы. Процесс происходит с участием г ферментов транеаминаз и кофермента пиридоксальфосфата. Пиридоксальфосфат выполняет функцию переносчика аминогруппы от донорной а-аминокислоты к акцепторной а-оксокнслоте с промежуточным переходом в форму пиридоксамннфосфата, т.е. Пиридоксальфосфат ведет себя как а к ц е и т о р, а пиридокса.
минфосфат — как д о и о р аминогрупп. Процесс трансаминироваиия обусловлен последующим превращением альдимина 1 с участием полярной о-связи между а.углеродным атомом и атомом водорода. Наличие СН-кислотного центра и соответственно подвижного атома водорода создает условия для протекания ряда прототропных таутомерных превращений. Альдимин 1, отщепляя протон Н+, переходит в промежуточную «хииоидную» форму 11, в которой за счет присоединения протона восстанавливается ароматичность и образу- . ется Аетимин 111. При гидролизе кетимина П1 получаются пиридоксамину~осфат и а-оксокнслота (в схемах остаток фосфорной кислоты РОз обозначенф). зза гиков водорода Н ! н.. СОО и — С вЂ” СОО С и Н. н Н ф 'С~ нН 'Н СН (Р)-ОСН У~ (Р)-Осн 1, й СН2 и СН2 ! н Н Лладнм и ! 2Тиридоксаминфосфат способен взаимодействовать в обрат- направлении с акцепторной а-оксокислотой, в результате получается а-аминокислота и «возвращается» пирядоксальат.
еакция трансаминирования является связующим звеном ду процессами метаболизма белков (а-аминокислоты) и вводов (и-оксокислоты). С помощью этой реакции устраня- избыток отдельных и-аминокислот и таким образом регууется содержание а-аминокислот в клетках. Декарбоксилирование — путь образования биогенных аминов :,п-аминокислот. в-Аминокислоты содержат в а-положении к карбоксильной впе электроноакцепторную аминогруппу (точнее — протонироую аминогруппу — МН2 ), в связи с чем легко декарбоксиуются. В лабораторных условиях эта реакция протекает нагревании а-аминокислот в присутствии поглотителей ксида углерода, например Ва(ОН)2.
-нх н и ,',я-СН-Сн-СООИ ! х мн аммпмал и.а пном олотл х- он, вй апьмннны Ерлгмонт уй нго ЯСН2 С СООН вЂ” — ~ ЯСН2 (! Н (Е нмпмогруппл ОООН вЂ” -м и СН -С вЂ” ОООН -ннз О ;Р Яльдлмм у» Яльдомлл ( м «.Онсонпслота нпрс ам«пиал группо и-Им нопнслотп нсн нн, пмрмлопсппьрссвьт амсспнныа амп (снамннокнс лата) ОН '"' СН,— С-СООН ХНг М (Ь--- -' М ( СНз — С вЂ” СООН Пнроаннограанан кислота Гнстнанн Гнотамнм чс \, !( ' 34$ 340 Декарбоксилирование в организме.
Процесс происхо. дит с участием ферментов декарбоксилаэ и кофермента пиридоксальфосфата. Эта реакция осуществляется зв счет разрыва в альдимине ! полярной о-связи между а-углеродным атомом и карбоксилатной группой Промежуточная «хиноидная» форма ГЧ за счет присоединеии„ протона превращается в ольдимин (а, в результате гидролизв которого получаются пирндоксальфосфат н амин. н Н вЂ” С вЂ” )СОО лснн Снгя (! ' с(( г н н у» пн " «~ 'пн .) ''Ь С пн ср (Р)-ОСН2 СР)-ОСН (Р)-ОСН2 М' СН С"З й СНз . ( ( Н Н н Н.
О (Р)-ОСН2, ОН ! С"з ( Н Биогенные амины в организме выполняют важные биологи. ческие функции. Например, получающийся при декарбокснлироваиии гистидина биогенный амин — г и с т а м и н — обладает широким спектром биологического действия и, в частности, имеет отношение к аллергическнм реакциям организма. М ( С -СН-ОООН 2 -Оо, м ( Мн 2 Н у-Аминомасляная кислота (ГАМК), образующаяся при де.
карбоксилировании глутаминовой кислоты, является нейромеди. атором (см. 9.3.6). Большое биологическое значение имеет де. карбокснлироваиие многих природных а-аминокислот — серииа цистеина, лизина, триптофана, аспарагиновой кислоты и др. Лимвнирование характерно для о-аминокислот, у которых в ' 'вом радикале в рлположении к карбоксильной группе соатся злектроноакцепториые функциональные группы, напри. гидроксильная или тнольная, Их отщепление приводит к ежуточным реакционноспособным а-еиаминокислотам, легко 'ходящим в таутомерные иминокнслоты (аиалогия с кето' ьной таутомерией).
а-Имннокислоты в результате реакции ратации по имниной группе и последующего отщепления екулы аммиака превращаются в а-оксокислоты. Такой тип превращений называют элиминирование-гидрагоплг. Примером служит получение пировнноградной кислоты из рина. НОСН,— СН вЂ” с.СОН П СН,=С вЂ” СООН ~ СНз — С вЂ” СООН !( МНг МНг МН Сернн (с нмннокнслс. тз( Этот процесс основан на том, что в ольдимине ( за счет наличия Н-кислотного центра может происходить злиминирова«ие в радикале и-аминослоты с о бразованием промежуточного ильдимино !б, при гидролизе которого вновесии с шепляется и.енаминокислота Ч, находяшаяся в таутомерном равно .иминокислотоа 'та ' В результате гидратации и-иминокислоты и последуюшего шепления молекулы аммиаиа получается и-оксокислота. '.;(ф ( (,)у Он и ои.и в вв» л я-сн-с — соо С »Н я-сн=.г' — соо ( Н., ил 'н Ороси сн, н л ъ 1а н о о НООССНгСНгССООН к мн .
НООССНгСНг~нСООН Мна я-сн;с-сос о я-он=с-соо ин, и — Сыг — С вЂ” Сос -нив ин л.и»» оулууарова »слота Сна н Ь.глууа»»»овал »с оуа огих коферментов. Например, они могут превращаться в ксокислоты не только через трансаминированне, но н путем слительного дезаминирования, ', Окнслительное дезамннирование о-аминокислот может осуствляться с участием ферментов дегидрогеназ и кофермента 'АД+ или НАДФ+ (см. 13.3), Например, при окислнтельном заминировании (.-глутамнновой кислоты образуется а-оксоглуровая кислота.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
