Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Разумеется, карбоксильные группы, удаленные от о-аммонийной, например ^-карбоксил аспарагиновой или 7-карбоксил глутаминовой кислот, не испытывают столь значительного влияния положительного заряда и по своим кислотным свойствам, по способности отдавать и принимать протон приближаются к обычным жирным кислотам.
Точно так же а-аминогруппа в а-аминокислотах испытывает влияние карбоксилат-аниона, присоединенного к тому же углеродному атому, и становится значительно менее основной, чем аминогруппа первичных алифатических аминов — ее рКа равен 9,6 — 9,7 в отличйе 10
от 10,7 для этиламина. Влияние карбоксильной группы на свойства аминогруппы, в частности на ее основность, падает по мере возрастания расстояния между ними, поэтому е-аминогруппа лизина практически не отличима по химическим характеристикам от алифатических аминов, ее рКа равен 10,5.
Если к нейтральному раствору о-аминокислоты, содержащему биполярные ионы, прибавлять кислоту увеличивая концентрацию ионов водорода, последние будут присоединяться к карбоксилатным группам, превращая их в незаряженные карбоксильные группы. При этом аминокислота, в которой заряды первоначально были скомпенсированы, приобретет суммарный положительный заряд, в частности в электрическом поле она будет перемещаться, к катоду. Напротив, если понижать концентрацию ионов водорода, добавляя щелочь, гидроксильные ионы будут реагировать с о-аммонийными группами, отщепляя протон и переводя их в незаряженные аминогруппы. В результате аминокислота приобретет суммарный отрицательный заряд и в электрическом поле будет перемещаться к аноду:
R R К
| +Н+ | -Й* |
NH;-CH-C00H т=± NHg—СН—С00' 5=± nh2-ch-coo-
Суммарнът заряд +1 0 -1
Значение pH, при котором как аминная, так и карбоксильная группы аминокислоты полностью заряжены и . заряды скомпенсированы, называют изоэлектрической точкой (pi). Для • о-аминокислот, которые не имеют ионогенных групп в боковой цепи, величина pi равна полусумме рКа а-аминной и о^карбоксильной групп. Если аминокислота содержит дополнительные ионогенные группы, при расчете pi следует учитывать их вклад.
Например, pi аспарагиновой кислоты не может быть близкой к 6, как у моноаминомонокарбоновых кислот, так как при этом pH будет практически полностью диссоциирована ее ^-карбоксильная группа и аспарагиновая кислота, следовательно, будет нести суммарный единичный отрицательный заряд. Для его подавления необходимо значительно понизить pH — до 2,77, чтобы протонировать /2-карбоксил примерно на 90%, что оставит на этой группе около 0,1 отрицательного заряда. При столь низком pH начнется и протонирование о-карбоксильной группы, которая сохранит около 0,9 отрицательного заряда. В сумме эти заряды скомпенсируют единичный положительный заряд аминогруппы, что и обеспечит изоэлектрическое состояние аспарагиновой
И
кислоты. Легко видеть, что pi в этом случае близка к среднему арифметическому из рКа ot- и /^-карбоксильных групп. То же справедливо и для расчета pi глутаминовой кислоты, равной 3,24. Аналогично, рассчитывая изоэлектрическую точку лизина (р! = 9,82), используют среднее из рКа а- и е-аминогрупп.
1.2. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ о-АМИНОКИСЛ ОТ
Эти реакции разделяют на характерные для о-аминогрупп, «-карбоксильных групп и протекающие с совместным участием обеих функций.
1.2.1. Реакции аминогрупп
В целом эти реакции аналогичны реакциям алифатических аминов. Ацилирование активированными производными кислот в присутствии основания, связывающего выделяющуюся кислоту, протекает достаточно легко. К таким реакциям, например, относят:
— ацилирование аминокислот уксусным ангидридом:
СН3 СНз
СНз-СОч. | |
О + nh2-ch-cooh —> ch3-co-nh-ch-cooh
СН3-С(К
Уксусный Аланин N-Ацетил-аланин
ангидрид
— реакция с хлоратидридом 5-диметиламинонафталинсулъфокислоты (дансилхлоридом) — дансилирование, — позволяющая превратить аминокислоту во флуоресцирующее соединение:
СН3 СНз
V"
I
сн^^с^ ^сн ?Нз
I II I I
L » L + гт2—сн—соон
4tTC\C^ Аланин
I
S02C1
Дансилхлорид
CHS СН3
V'
У\А. i i
ч^сн
!Ч«>
СНз
I I
SO 2—NH-CH-€OOH
Дансил-аланин
Сходно протекает арилыровамие весьма активным 1-фтор-?,4~ди-нитробензолом — реакция димитрофетлирования, сыгравшая большую роль в определении структуры пептидов.
