Amino Asitlerin Asit-Baz Kimyası Dr. Suat Erdoğan

Sunum içeriği Amino asitlerin iyonizasyonu Zwitterion formu Pepti bağ kurulması Izoelektrik nokta (pI) pKa değeri Amino asitlerin reaksiyonları Amino asitlerin ayrıştırılması (seperasyonu)

Amino asitler pozitif, negatif veya sıfır net yüklü olabilir —COOH ve —NH3+’un iyonize olabilen yüklü ve yüksüz formları zayıf asit grupları solüsyonlarda protonik dengede bulunur. R — COOH  R — COO- + H+ R — NH3+  R — NH2 + H+ R—COOH güçlü asittir. Fizyolojik pH’da (pH 7.4), karboksil grubu dissosiye olarak negatif yüklü karboksilat iyonu (COO–), amino grubu ise protonlanarak pozitif yüklü iyon (NH3+)’dur.

Zwitterion Amino asitler asidik ve bazik grupları üzerinde taşıyan amfolitlerdir. Hem asit hem baz olarak davranabilirler. Serbest amino asitler asla noniyonik moleküller olarak görülmez. Üzerinde eşit sayıda zıt yükte iyonize grup taşıyan moleküllerin net yükleri sıfır olup, bu moleküller zwitterion olarak isimlendirilir. Zwitterionlar elektriksel olarak nötral olduğundan elektrik alanında göç etmezler. Kan ve birçok dokuda bulunan amino asitler zwitterion formunda bulunur.

Izoelektrik nokta (pI) İzoelektrik nokta (isoelectric point) (pI) bir amino asitin elektrik alanında göç etmediği pH’dır. Diğer bir ifade ile amino asit nötrdür (zwitterion form baskındır). pI değeri zwitterion formu içeren pKas ortalamasıdır.

pKa değerleri pKa değeri bir moleküldeki belirli H atomunun ne derecede asidik olduğunu (veya olmadığını) tanımlar. pH ise bir solüsyonun ne kadar asidik olduğunu gösterir. Asit ayrışma sabiti (Ka) çözelti içinde, bir asit gücünün bir ölçüsüdür.

Glisinin titrasyonu Amaç: amino asitlerin asidik ve bazik özelliklerini titrasyon eğrisi vasıtasıyla belirlemek ve pKa değerlerini belirleyerek bilinmeyen amino asitleri tanımlamak. Belirli hacimdeki bir örneğe asit veya alkali ilave ederek pH değerini gözlemleyerek titrasyon eğrisi saptanır. Şekilde glisinin iki tamponlama aralığına sahip olduğu görülmektedir. Bunlar pH 2.34 ve pH 9.6 merkezli +/-1 pH aralığına sahip dikdörtgen alanlar olarak gösterilmiştir. Glisin bu pH aralıklarında tampon çözelti olarak kullanılabilir. Glisinin izoelektrik noktası teorik değeri 5.97’dir.

Fonksiyonel gruplar amino asitlerin kimyasal reaksiyonlarını belirler Amino asitlerin her bir fonksiyonel grubu kendi karakteristik kimyasal reaksiyonlarını gösterir. Karboksilik asit grupları için, bu reaksiyonlar ester, amid ve asit anhidrid oluşumunu içerir. Amino grupları için, asilasyon, amidasyon ve esterifikasyondur. –OH ve –SH grupları için, oksidasyon ve esterifikasyon. Amino asitlerin en önemli reaksiyonları ise peptit bağlarının kurulmasıdır.

Amino asitlerin reaksiyonları Karboksil grupları amid ve esterleri oluşturabilir Amino grupları Schiff bazları ve amidleri oluşturabilir Yan zincirler özel reaktivite gösterebilir Sistein artıkları (residue) disülfid bağlarını oluşturabilir ve kolaylıkla alkillenebilir Bazı reaksiyonlar ise belirli yan zincirlere özgüdür.

Amino asitlerin reaksiyonları

Amino asitlerin biyosentezi, metabolizması ve katabolizmasına katılan birçok enzim pridoksal fosfat (vitamin B6) bağımlıdır.

Ninhidrin reaksiyonu (1) Kuvvetli oksitleyici bir madde olan ninhidrin pH = 4-8 arasında bütün alfa amino asitler ile mor renkli bileşikler verecek şekilde reaksiyona girer. Ninhidrin amino asitleri bir seri reaksiyon ile aldehit, amonyak ve CO2’e indirger. Ninhidrin reaksiyonunda net sonuç kısmen indirgenmiş form hidrindantindir.

Ninhidrin reaksiyonu (2) Ninhidrin daha sonra koyu-mavi veya mor rengi (Ruhemann's purple) vermek üzere amonyak ve hidrintantine yoğunlaşır Amio asit düzeyi (protein) belirlenirken Ninhidrin reaktifi ile gelişen mor rengin absorbansı ölçülür. Ninhidrin reaksiyonu kromatogramlardaki amino asitlerin belirlenmesinde ideal bir reaksiyondur. Bu yüzden biyokimya laboratuvarlarında oldukça sık kullanılır.

Biüret testi İki veya daha fazla peptid bağı ihtiva eden bileşikler alkali bakır sülfat ile menekşe veya mor renkli kompleksler oluştururlar. Rengin koyuluğu proteindeki peptid bağlarının sayısına bağlıdır. Bu test, peptid bağlarını belirlediğinden amino asitlerle reaksiyon vermez. Bu reaksiyon ayrıca azot veya karbon atomuna bağlı iki karbonil grubu ihtiva eden bileşiklerle de pozitif sonuç verir.

Disülfid bağı Cysteine helps promote skin protection through white blood cell and collagen production and assists in the production of an antioxidant known as gluthathione, while cystine can aid in surgery recovery, hair growth, and treatment of anemia. Cystine is produced in the body from two cysteine molecules. Despite this, cysteine and cystine work differently to maintain health.

Amino asitlerin spektroskopik özellikleri Tüm amino asitler infrared bölge ışınlarını absorbe eder. Yalnızca Phe, Tyr ve Trp UV ışınlarını absorbe eder 280 nm’deki absorbans amino asitler için iyi bir teşhis aracıdır. NMR proteindeki her bir amino asit için karakteristiktir. Yüksek çözünürlüklü NMR ölçümleri ile proteinlerin 3D yapıları belirlenebilir.