Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Metody NMR stosowane w badaniach biopolimerów Część 4: Badania strukturalne oligosacharydów.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Metody NMR stosowane w badaniach biopolimerów Część 4: Badania strukturalne oligosacharydów."— Zapis prezentacji:

1 Metody NMR stosowane w badaniach biopolimerów Część 4: Badania strukturalne oligosacharydów

2 Zastosowanie spektroskopii NMR w badaniach oligosacharydów. Podstawowe definicje Budowa monosacharydów Struktura pierścieniowa i mutarotacja Wiązanie glikozydowe Glukoza i cyklodekstryny Laktoza Sacharoza Fukozylolaktozy Pentasacharyd mleka ludzkiego Faktor IX surowicy krwi ludzkiej

3 Definicje Sacharydy - związki zbudowanie z węgla, tlenu i wodoru. Ich inna nazwa - węglowodany - nawiązuje do wzoru sumarycznego C m (H 2 O) n, który jednak nie zawsze jest prawdziwy. Zawierają liczne grupy hydroksylowe (-OH) oraz mogą zawierać szereg innych grup funkcyjnych. Forma łańcuchowa zawsze posiada grupę karbonylową (-CO-) lub aldehydową (-CHO); ketozy i aldozy. Monosacharydy - pojedyncza jednostka cukrowa. Oligosacharydy - niewielka liczba (zwykle ) reszt monosacharydowych połączonych wiązaniami glikozydowymi. Polisacharydy - makrocząsteczki, w których bardzo duża liczba reszt monosacharydowych jest połączona wiązaniami glikozydowymi. Oligo- i polisacharydy mogą być: liniowe, rozgałęzione lub cykliczne.

4 Dlaczego oligosacharydy są ważne dla biologa ? Oligosacharydy organizmach występują samodzielnie oraz w połączeniu z białkami (glikoproteiny) i tłuszczami (glikolipidy). Glikoproteiny - najliczniejsze białka złożone występują w osoczu krwi, erytrocytach, błonach komórkowych, tkankach łącznych, wydzielinach śluzowych, hormonach. Glikolipidy występują w błonach komórkowych

5 Monosacharydy - budowa triozy - 3 atomy węgla, tetrozy - 4 atomy węgla, pentozy - 5 atomów węgla, heksozy - 6 atomów węgla. Większość biologicznie ważnych monosacharydów ma 5 lub 6 atomów węgla.

6 Postać łańcuchowa monosacharydów enancjomery D treozy L enancjomery D erytrozy L Przykład - dwie aldotetrozy: erytroza i treoza. Dwa asymetryczne ( * ) atomy węgla powodują pojawienie się czterech stereoizomerów. Dla pentoz istnieje 2 3 = 8 stereoizomerów. Dla heksoz istnieje 2 4 = 16 stereoizomerów Postać łańcuchowa monosacharydów Przykład - dwie aldotetrozy: erytroza i treoza. Dwa asymetryczne ( * ) atomy węgla powodują pojawienie się czterech stereoizomerów. Dla pentoz istnieje 2 3 = 8 stereoizomerów. Dla heksoz istnieje 2 4 = 16 stereoizomerów. Postać łańcuchowa monosacharydów

7 D-erytroza D-treoza Równowaga jest silnie przesunięta w stronę formy cyklicznej. -D-treofuranoza -D-erytrofuranoza -D-treofuranoza -D-erytrofuranoza Pojawiają się dwa kolejne diasteroizomery.

8 Przy cyklizacji powstaje kolejny asymetryczny atom węgla C1 zwany anomerycznym. Konfiguracja węgla anomerycznego jest oznaczana lub. Cukry tworzące pierścienie pięcioczłonowe - furanozy, Cukry tworzące pierścienie sześcioczłonowe - piranozy. Znaczenie biologiczne mają D -monosacharydy. Nieliczne wyjątki dotyczą form L jedynie kilku monosacharydów ( L -Fuc, L -Glu, L -Gal,…) Postać cykliczna monosacharydów piranozy -D -L 14 6

9 W roztworze zawsze istnieje równowaga pomiędzy stereoizomerami i Mutarotacja, to przejście przez formę łańcuchową. : 36% : 64% Np. dla glukozy

10 Definicja kątów torsyjnych i określających konformację wiązania glikozydowego na przykładzie disacharydu -laktozy. - D -Galp(1 4) - D -Glcp Gal (1 4)Glc : H1–C1–O1–C4 : C1–O1–C4–H4 NOE: H1…H4 3 J(H1,C4) 3 J(C1,H4) Jeden ze sposobów określania konformacji wiązania glikozydowego.

11 Polisacharydy Celuloza: 4)Glc( 1 4)Glc( 1 łańcuch nierozgałęziony Glikogen: 4)Glc( 1 4)Glc( 1 oraz Glc( 1 6)Glc łańcuch rozgałęziony Chityna: 4)GlcNAc( 1 4)GlcNAc( 1 łańcuch nierozgałęziony Amyloza: 4)Glc( 1 4)Glc( 1 łańcuch nierozgałęziony Amylopektyna: jak glikogen Skrobia: ~25% amylozy i ~ 75% amylopektyny.

12 Oligosacharydy – zagadnienia rozwiązywalne przy pomocy NMR Liczba i typ składników oligosacharydów Połączenia cukrów w oligosacharydach Konfiguracja anomerycznych atomów węgla Konformacja wiązań glikozydowych Przypisania sygnałów w widmach NMR Informacje strukturalne z przesunięć chemicznych, stałych sprzężenia spinowego i NOE CO JAK

13 Sprzężenia spinowe 3 J(H1,H2) w piranozach identyfikacja anomeru -anomer: (Glc, Gal, Fuc) J~2 – 4 Hz, (Man) J~1.6 Hz -anomer: (Glc, Gal, Fuc) J~7 – 9 Hz, (Man) J~0.8 Hz Przesunięcia chemiczne 13 C węgli anomerycznych Glc (1 4)Glc ; maltoza Glc (1 4)Glc ( ); celobioza 103.6

14 Celobioza i maltoza (disacharydy) – 13 C NMR celobioza: Glc (14)Glc maltoza: Glc (14)Glc celobioza maltoza

15 Przesunięcia chemiczne 1 H - efekt podstawienia -Glc, 4)-[ Glc] 6 -(1, 4)-[ Glc] 10 -(1 3 J(H1,H2)=3,6 Hz 3 J(H1,H2)=3,4 Hz Typowe wartości 3 J(H1,H2) dla anomerów tych monosacharydów, w których H2 jest aksjalny.

16 - D -Galp(1 4)[, - D -Glcp II I Laktoza w DMSO; widoczne są protony OH. Glc 3 J(H1,H2) = 4,1 Hz Glc 3 J(H1,H2) = 7,3 Hz Gal 3 J(H1,H2) = 7,5 Hz prosta metoda odróżniania anomerów I1 II1 Kąty dwuścienne: dla H ax –C–C–H ax =180 dla H ax –C–C–H eq =60 zależność Karplusa.

17 - D -Galp(1 4)[, - D -Glcp II I Laktoza w DMSO Korelacja 1 H/ 13 C bez H1 i H II4, I5 I3 II5, I4, I2 II2, II3, I2 I5 I

18 Odczynnik: Cukrownia Dobrzelin, kampania Widma NMR: Katarzyna Ruszczyńska-Bartnik. G1 F5 F3 F6 G6 F1 G4 G2 G5 G3 F4 Disacharyd sacharoza Glcp(1 2) Fruf 3,6 Hz 9,2 3,7 10,0 9,3 Brak sygnału korelacyjnego dla F2, ponieważ C2(Fru) jest czwartorzędowy

19 Fukozylolaktoza: Gal (14)[Fuc (13)]Glc 1 H NMR w DMSO selektywne 1D TOCSY całe widmo Glc

20 Fukozylolaktoza: Gal (14)[Fuc (13)]Glc 1 H NMR w DMSO selektywne 1D TOCSY Częściowe widma fukoz – pobudzenie IV H1 Glc

21 Difukozylolaktoza: Fuc (12)Gal (14)[Fuc (13)]Glc 13 C NMR w DMSO

22 Pentasacharyd wyizolowany z mleka ludzkiego Gal 14)[Fuc 13)]GlcNAc (13) Gal (14)Glc-ol IV V III II I Widmo ROESY J. Dąbrowski, A. Ejchart, R. Brunz, H. Egge, FEBS Lett., 1989, 246, 229.

23 Gliko-nonapeptyd, Faktor IX surowicy krwi ludzkiej. Neu5Ac (2 6)Gal (1 4)GlcNAc (1 3)Fuc (1 O)Ser61 Przypisania - TOCSY Sekwencja - ROESY R.J. Harris, H. van Halbeek, J. Glushka, L.J. Basa, V.T. Ling, K.J. Smith, M.W. Spellman, Biochemistry, 1993, 32, 6539.


Pobierz ppt "Metody NMR stosowane w badaniach biopolimerów Część 4: Badania strukturalne oligosacharydów."

Podobne prezentacje


Reklamy Google