ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ MAΘΗΜΑ 4ο AMINOΞΕΑ-ΠΕΠΤΙ∆ΙΑ-ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Αλανίνη (Αla) Αλανυλοσερίνη (Αla-Ser) Αλβουµίνη ∆ρα. Κουκουλίτσα Αικατερίνη Χηµικός Εργαστηριακός Συνεργάτης Τ.Ε.Ι Αθήνας [email protected] ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AMINOΞΕΑ 2 λειτουργικές οµάδες Βασική αµινοµάδα Όξινη καρβοξυλοµάδα ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AMINOΞΕΑ R H H α O C H2 N πρωτοταγές α-αµινοξύ α C OH O N C H OH προλίνη δευτεροταγές α-αµινοξύ Η αµινοµάδα αποτελεί υποκαταστάτη στο άτοµο άνθρακα που βρίσκεται σε θέση α ως προς το καρβονύλιο Τα 19 από τα 20 συνήθη αµινοξέα είναι πρωτοταγείς αµίνες, RNH2 Mόνο η προλίνη είναι δευτεροταγής αµίνη, R2NH. Tο άζωτο και τα άτοµα άνθρακα στην θέση α αποτελούν τµήµα ενός πυρρολιδινικού δακτυλίου ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AMINOΞΕΑ ΠΡΟΒΟΛΗ ΚΑΤΑ FISCHER H O HO C HO H CH 2 OH L-Γλυκεραλδεΰδη O HO C H 2N H O C H 2N CH3 H CH2OH (S)-Αλανίνη (S)-Σερίνη L-Αλανίνη L-Σερίνη Όλοι οι α άνθρακες των αµινοξέων είναι στερεογονικά κέντρα ΕΞΑΙΡΕΣΗ: η γλυκίνη H2NCH2COOH Η οµάδα –COOH τοποθετείται στην κορυφή, ενώ η αµινοµάδα –ΝΗ2 στα αριστερά ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AMINOΞΕΑ Ουδέτερα Έχουν ουδέτερες πλευρικές αλυσίδες Αλανίνη (Ala) Ασπαραγίνη (Asn) Κυστεΐνη (Cys) Γλουταµίνη (Gln) Γλυκίνη (Gly) Ισολευκίνη (Ile) Λευκίνη (Leu) Μεθειονίνη (Met) Φαινυλαλανίνη (Phe) Προλίνη (Pro) Σερίνη (Ser) Θρεονίνη (Thr) Θρυπτοφάνη (Trp) Τυροσίνη (Tyr) Βαλίνη (Val) Όξινα ∆ιαθέτουν µία επιπλέον καρβοξυλική οµάδα Ασπαρτικό οξύ (Asp) Γλουταµικό οξύ (Glu) Βασικά Φέρουν στις πλευρικές αλυσίδες βασικές αµινονάδες Αργινίνη (Arg) Ιστιδίνη (His) Λυσίνη (Lys) ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AMINOΞΕΑ ∆ΙΠΟΛΙΚΗ ∆ΟΜΗ ΤΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ H .. N H R CH H O C O H H + N R CH O C _ O H Τα αµινοξέα απαντούν κυρίως µε τη µορφή διπολικών ή αµφοτερικών ιόντων Αντιδρούν είτε ως οξέα είτε ως βάσεις ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AMINOΞΕΑ ∆ΙΠΟΛΙΚΗ ∆ΟΜΗ ΤΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ Όξινο διάλυµα (pH < 1 όλα τα αµινοξέα απαντούν µε την κατιονική µορφή) H H + N R CH O C H _ O + βάση H + H3 O H οξύ + N R O CH C OH + H2O H Βασικό διάλυµα (pH > 13 όλα τα αµινοξέα απαντούν µε την ανιονική µορφή) H H + N H οξύ R CH R O C _ O + _ OH βάση H N H CH O C _ O + H2 O ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AMINOΞΕΑ ΙΣΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ R + H3N CH O C R + H3 O OH Χαµηλή τιµή pH (πρωτονιωµένο) + H3N CH O C R _ _ O OH Ισοηλεκτρικό σηµείο (ουδέτερο αµφοτερικό ιόν) H2N CH O C _ O Υψηλή τιµή pH (αποπρωτονιωµένο) Ισοηλεκτρικό σηµείο: είναι η τιµή pH στην οποία το αµινοξύ εξισορροπεί ανάµεσα στην ανιοντική και την κατιοντική µορφή του και απαντά µε την ουδέτερη µορφή του διπολικού ιόντος Το ισοηλεκτρικό σηµείο κάθε αµινοξέος εξαρτάται από τη δοµή του ¾ Ουδέτερα αµινοξέα: pH 5.0-6.5 ¾ Όξινα αµινοξέα: pH 2.0-3.5 ¾ Βασικά αµινοξέα: pH 7.5-10.8 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΠΕΠΤΙ∆ΙΑ O H H 3C OH C C H 2N + O C OH C H CH2OH C H2 N -Η2Ο O N C OH C H CH2OH Αλανίνη Σερίνη Αλανυλοσερίνη (Αla) (Ser) (Αla-Ser) HOCH2 C O Σερίνη (Ser) αµιδικός δεσµός O H H HOCH2 O H C H2N H3 C C H2 N αµιδικός δεσµός O H H OH + H2N H C OH C CH3 Αλανίνη (Αla) C -Η2Ο H2 N C O N C C H CH3 Σερυλοαλανίνη (Ser-Αla) OH ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΑΛΒΟΥΜΙΝΗ Απεικόνιση της κρυσταλλικής δοµής της ανθρώπινης αλβουµίνης ορού (582 αµινοξέα) ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ PROTEIN DATA BANK: http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do 1bm0: κωδικός πρόσβασης στην βάση κρυσταλλογραφικών δεδοµένων των πρωτεϊνών RCSB (Research Collaboratory for Structural Bioinformatics protein database) ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ • α-Αµινοξέα AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ ΝΙΝΥ∆ΡΙΝΗΣ • Πεπτίδια • Πρωτεΐνες O O OH 2 OH O νινυδρίνη COOH + H2N C H R O - ΟΗ N Η2Ο O α-Αµινοξύ O + R O C + CO2 Σχηµατίζεται ένα έγχρωµο (µπλε ή βυσσινί) προϊόν συµπυκώσεως H ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ • α-Αµινοξέα • Πεπτίδια AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ ΝΙΝΥ∆ΡΙΝΗΣ HO H • Πρωτεΐνες H O O N C N C H OH H OH προλίνη υδροξυπρολίνη O O N O H O Στην περίπτωση της προλίνης και της υδροξυπρολίνης σχηµατίζεται παράγωγο κίτρινου χρώµατος λόγω απουσίας πρωτοταγούς αµινοµάδας ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ ΝΙΝΥ∆ΡΙΝΗΣ Μηχανισµός O OH OH -2Η2Ο COOH + N C H R R O O O NH2 R + OH -2Η2Ο OH O O N O C O -CΟ2 COOH N C H O O O COOH H2 N C H O O O R +Η2Ο OH ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ ΝΙΝΥ∆ΡΙΝΗΣ Αντίδραση γλουταµικού οξέος µε νινυδρίνη 1 2 3 Hλεκτρονική πηγή: Chemistry comes alive! http://www.jece.divched.org/JCESoft/CCA/CCA5/MAIN/2BIOCHEM/BIOCHEM1/NINHYDRIN/MOVIE.HTM ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ ΝΙΝΥ∆ΡΙΝΗΣ Αντίδραση γλουταµικού οξέος µε νινυδρίνη Ψεκασµός µε νινυδρίνη 4 5 6 Η νινυδρίνη αντιδρά µε το γλουταµικό οξύ και σχηµατίζεται προϊόν ιώδους χρώµατος. Το νερό αντίθετα δεν αντιδρά µε την νινυδρίνη. Hλεκτρονική πηγή: Chemistry comes alive! http://www.jece.divched.org/JCESoft/CCA/CCA5/MAIN/2BIOCHEM/BIOCHEM1/NINHYDRIN/MOVIE.HTM ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ • Πεπτίδια • Πρωτεΐνες AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ ∆ΙΟΥΡΙΑΣ Αντίδραση σε αλκαλικό περιβάλον µε ιόντα Cu2+ Βασική προϋπόθεση: η ένωση πρέπει να περιέχει στο µόριο της δύο τουλάχιστον C NH οµάδες σε διαδοχικές θέσεις ή να χωρίζονται από ένα µόνο άτοµο άνθρακα O NH2 O C O H NH2 ∆ιουρία C N N C NH C O C O C H N C R Cu 2+ R O H C C O N H R Τα πεπτίδια δίνουν ρόδινο χρώµα Οι πρωτεΐνες δίνουν βυσσινί χρώµα. Η περιεκτικότητα του πρωτεϊνικού διαλύµατος R ένταση C εξαρτάται από την ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ ∆ΙΟΥΡΙΑΣ Hλεκτρονική πηγή: http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/D-Biuret-e.htm ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΞΑΝΘΟΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ Πρωτεΐνες που περιέχουν + H 3N H O C C + OH H O H3 N C CH2 + H O H3N C C OH CH2 C OH CH2 N H OH Με π. ΗΝΟ3 σχηµατίζονται νιτρικά παράγωγα + H 3N φαινυλαλανίνη θρυπτοφάνη τυροσίνη H O C C H O OH + H3N C C OH CH 2 CH2 NO 2 OH N NO2 H Με την προσθήκη π. ΗΝΟ3 σε διάλυµα πρωτεϊνης εµφανίζεται κίτρινο χρώµα, το οποίο µετατρέπεται σε πορτοκαλί µε την προσθήκη αλκάλεως ή αµµωνίας Η αντίδραση οφείλεται στη νίτρωση του αρωµατικού πυρήνα των αµινοξέων τυροσίνη, θρυπτοφάνη και φαινυλαλανίνη ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΞΑΝΘΟΠΡΩΤΕΪΝΙΚΗ AΝΤΙ∆ΡΑΣΗ Hλεκτρονική πηγή: http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/D-Xanthoprotein-e.htm ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Μελέτη της συµπεριφοράς των αµινοξέων, πεπτιδίων, πρωτεϊνών: 1. Αντίδραση νινυδρίνης, 2. Αντίδραση διουρίας, 3. Ξανθοπρωτεϊνική αντίδραση 1. Aντίδραση νινυδρίνης Ουσία Πρωτεϊνικό διάλυµα ∆ιάλυµα γλυκίνης ∆ιάλυµα προλίνης Περιγραφή αντίδρασης ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Μελέτη της συµπεριφοράς των αµινοξέων, πεπτιδίων, πρωτεϊνών: 1. Αντίδραση νινυδρίνης, 2. Αντίδραση διουρίας, 3. Ξανθοπρωτεϊνική αντίδραση 2. Aντίδραση διουρίας Ουσία Πρωτεϊνικό διάλυµα ∆ιουρία Περιγραφή αντίδρασης ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ & ∆ΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Μελέτη της συµπεριφοράς των αµινοξέων, πεπτιδίων, πρωτεϊνών: 1. Αντίδραση νινυδρίνης, 2. Αντίδραση διουρίας, 3. Ξανθοπρωτεϊνική αντίδραση 3. Ξανθοπρωτεϊνική αντίδραση Ουσία Πρωτεϊνικό διάλυµα Περιγραφή αντίδρασης