Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 148
Текст из файла (страница 148)
Мартан, Р. Синг, 1944) Существенно расширились представления о функциональной роли Бл был выделен первый белковый гормон — инсулин (Ф. Бантинг, Ч. Г. Бест, 1922), антитела были идентифицированы как фракция у-глобулииов (1939) и тем самым обнаружена новая ф-ция Б.-защитная. Важным этапом явилось открытие ферменгатнвной ф-ции мышечного миознна (В.
А. Энгельгардт, М. Н. Любимова, 1939) и получение первых крнсталлич. ферментов (уреазы-Дж. Б. Самнер:, 1926; пепсина — Дж,Х, Нортроп, 1929; лизоцима-Э.П. Абрахам, Р. Робинсон, 1937) В нач. 50-х гг. была выдвинута идея о трех уровнях организации белковых молекул (К.У. Линдерстрем-Ланг, 1952)-первичной, вторичной и третичной структурах. Определены первичные сгрукгуры инсулина (Ф. Сентер, 1953) и рибонуклеазы (К. Аифинсец С.
Мур; К. Хере, У. Стайн, 1960). По данным рентгеноструктурного анализа были построены трехмерные модели миоглобина (Дж. Кендрю, 1958) и гемоглобина (М. Перуц, !958) и, т, обр., доказано существование в Б. вторичной н третичной структур, в т.ч. а-спирали, предсказанной Л. Полингом и Р. Кори в 1949-51. В 60-е гг. в химии Б.
интенсивно развивалось синтетнч. направление: были сиитезированы инсулин (Х. Цан, 1963, П. Кацояиис, 1964, Ю. Ван и др., 1965) и рибонуклеаза 471 А (Б. Меррифилд, 1969). Дальнейшее развитие получили аналит. методы: стал широко использоваться автоматич. аминокислотный анализатор, созданный С. Муром и У. Стайном в ! 958, существенно модифицированы хроматографич. методы, ло высокой степени совершенства довсден рентгенострухтурный анализ, сконструирован автоматнч прибор для определения последовательности аминокислотиых остатков в Б.— секвенатор (П. Элмаи, Г.
Бэгг, 1967) Благодаря созданию прочной методич. базы стало возможным проводить широкие исследования аминокислотной последовательности Б. В эти годы была определена структура песк. сотен сравнительно небольших Б. (до 300 аминокислотных остатков в одной цепи), полученных из самых разл, источников как животного, так и растит., бактериальиого, вирусного и др. происхождения, Среди них— протеолитич. ферменты (трипсин, химотрнпсин, субтнлизин, карбоксипептилазы), миоглобииы, гемоглобины, цнтохромы, лнзоцимы, иммуноглобулины, гнстоиы, нейротоксины, Б. оболочек вирусов, белково-пептидные гормоны и др.
В результате были созданы предпосылки для решения актуальных проблем эизимологии, иммунологии, эндокрииологии и др областей физ.-хим биологии. В 70-80.е гг. наиб. прогресс был достигнут при изучении Б;регуляторов матричного синтеза биополимеров (в т.ч. Б. рибосом), сократителъных, транспортных и защитных Б,, ряда мембранных Б. (в т. ч Б. биоэнергетич систем), рецепторных В. Большое внимание уделялось дальяейшему совершенствованию методов анализа Б. Значительно повышена чувствительность автоматич.
анализа аминокислотной последовательностя Б. (Б. Витман-Либольл, Л. Худ) Широкое применение нашли новые методы разделения Б. и пептидов (жшцющная хроматография высокого давления, биоспецифич. хроматография3 В связи с разработкой эффективных методов анализа иуклеотндной последовательности ДНК (А. Максам и У. Гилберт, Ф. Сеигер) стало возможным использовать полученную при таком анализе информацию и при определении первичной структуры Б; В результате установлена структура шща Б., доступных в ничтожно малаш кол-вах (интерферон, ацетилхолиновый рецептор), а также Б. большой мол массы (фактор элонгации О, гликогенфосфорилаза, (ьгалакгозцпаза, коллаген, би (У-субьедииицы РНК-полимеразы, содержапгие соотн 701, 841, 1021, 1028, 1342 и 1407 аминокислотных остатков) Успехи структурного анализа позволили вплотную приступить к определению пространств.
организации и молекулярных механизмов функционирования надмолекулярных комплексов, в т.ч. рибосом, хроматина (нуклеосом), митохондрий, фагов и вирусов Существ. резулътаты получены в этн годы советскими учеными: определена первичная структура аспартатаминотрансферазы (!972), бахтериородопсина (1978), животного родопсина (1982), иек-рых рибосомалъных Е, фактора элонгацяи О (1982), важнейшего фермента-РНК-полимеразы (1976-82), иейротоксинов и др. Строение белковых молекул, Практически все Б. построены из 20 и-аминокислот, принадлежащих, за исключением глицина, к ! ряду.
Аминокислоты соединены между собой пептидиыми связями, образованными карбоксильной и ц-аминогруппами соседних амииокислотиых остатков (см. ф-лу 1): Белковая молекула мо- )~ ! г Г ! н жег состоять из ОднО 1!!а ~! ~Б( Н 0я! й нли и ск цепей, содержа- (иногда -более тысячи) Н ! 01 й~г !Н 0 аминоквслотных остатков. Молекулы, содержащие менее 50 остатков, !ее!и!наг !вниакнслопяи ! часто относят к лелея!!!ага о«шаг дам. В состав мн. молекул входят остатки цистина, дисульфидиые связи к-рых ковалентно связывают участки одной или иеск.
цепей. В нативном состоянии макромолекулы Б. обладают специфич. конформацией. Характерная для данного Б. конфюр- 472 БЕЛКИ 249 аС / / РС-СН Н 'С О. С:О...Н, рС=О.ч чн .Ни НС-РС НС-РС НС-РС г О ~Ч Н" 'Н Н 'р) Не С ...0 ч Ою(Ь рС-С(( рс-СН РС-СН Н В~О.„Н „С~О...Н р,.Б .О... НС-рс НС-РС НС-рс / / НС-РС РС-СН г С ы~ы рс-СН НС-РС Р Н- ОяяС ~С Х~ НС-РС РС-СН Н 'С ОН..С О...Н „Р рс-СН ф-РС / рС-С,Н с. аО- С -Х НС-РС / РС-СН л «О-. .чН .Н' НС-РС Рнс. 3. Сыматнч. нзобрвюпюе треямсрнон структуры малатдв.
пглюгсназы. Учаспю осмгралеа (от ив ло ип) н р структур (ат РА до бм) прадставяенм паата а ниле пркмоугол нююв н прямы* чниибео сгрелкамн. Струк. тура состоит нз лаут отчетливо разлнчнмык глабуяяр ьи областей (ломенов) Участок полипептнлнаи испи, саелннвюовгб л мены мсплу собой, показан точечнои линнея рис. х Оыматнч. нзобраиение б структур: слева-внтнпаранлельпын, справа-парвллсльнын склалчатья лист. 473 мация определяется последовательностью аминокислотных остатков и стабилизируется водородными связями между пептидными и боковыми группами аминокислотных остатков, а также гидрофобными и электростатич. взаимодействиями. Большое влияние на конформацию оказывают взаимод.
Б. с компонентами среды (вода, липиды и др.Л в к-рой они функционируют. Различают четыре уровня организации белковых молекул Последовательность аминокислотиых остатков в полипелтидной цепи пах и е р в и ч н ой с т р у к т у р о й. Все Б различаются по первичной структуре; потенциально возможное их число практически неограничено. Термин «вторичная структура» относится к типу укладки полипептидных цепей. Наиб. часто пстречающнеся типы-правая ц-спираль и Р.структура.
Первая характеризуется планарностью пептндной группы; водородные связи между СО- и )ч)Н-группами пептидной цепи замыкают циклы из 13 атомов (рис. 1) На 1 виток п.спирали приходится 3,6 остатка амянокислот, шаг спирали-0,544 нм. Значительно менее энергетически выгодны правые З,а- и я-спирали, содержапше соотв. 3 и 4,4 аминокислотнйх остатка на 1 виток, а также 10 и !6 атомов в циклах, образованных водородными связями. З,а-Спирали встречаются сравнительно редко и образуют только очень короткие участки, к-рые обычно располагаются на концах а-спиралей.
Предсказанные теоретически правые я-спирали, а такдч левые цэ З,а- и я-спирали в Б. не обнаружены. В случае Р-структуры, или структуры складчатого листа, полипептидные цели растянуты, уложены параллельно друг другу и связаны между собой водородными связями. Остов цепи не лежит в одной плоскости, а вследствие небольших изгибов прп ц-углеродных атомах образует слегка волнистый слой. Боковые группы располагаются перпендику- Рни (.
Спиральные конформвпни палвпептнднык пепел: а-зю-спираль, б-а. спнрмь, с-кспнрвль (пунктирные линни-водородные оман) парно плоскости слоя. В Б обнаружены два вида Р-структуры: с параллельным и антнпараллельиым направлениями цепей (рис 2) Частный случай Р.структуры-й-изгиб, обеспечивающий поворот пептндной цепи на угол ок. 180' на протяжении отрезка, содержащего 4 аминокислотных остатка; 1-й и 4-й остатки соединены водородной связью. Относительное содержание а-спиральных участков и структур может широко варьировать.
Существуют Б. с преобладанием и-спиралей (ож 75;/ в миоглобнне и гемоглобине), тогда как оси. тип структуры многих фибриллярных Б„в т.ч. фибронна шелка и керагина волос,— Р-структура. У многих Б. содержание и- и Р.структурных участков незначительно, однако и в этих случаях полипептилпые цепи укладываются в пространстве строго определенным, характерным для каждого Б. образом Под третичной структурой Б понимают расположение его полипептидной цепи в пространстве.
Существ. влияние на формирование третичной структуры оказывают азмер, форма и полярность амянокислотных остатков. молекулах глобулярных Б. большая часть пщрофобных остатков скрыта внутри глобулы, а полярные группировки располагаются на ее пов-сти в гидратированном состоянии. Однако ситуация не всегда настолько проста Связывание белка с др. молекулами, напр фермента с его субстратом или кофермептом, почти всегда осуществляется с помощью небольшого гидрофобного участка на повети глобулы. Область контакта мембранных Б с липпдами формируется прелы гядрофобнымп остатками Третичная структура многих Б. составляется из песк. компактных глобул, ллх доменами (рис 3). Между собой домены обычно бывают связаны «тонкими перемычками»-вытанутыми полипептидньпди цепями. Пептндпые связи, расположенные в этих цепях, расщепляются в первую очередь при обработке Б.
протеолитич. ферментами, тогда как отдельные домены м. б. достаточно устойчивы к протеолизу. Термин ячетвертичная структура» относится к макромолекулам, в состав к-рых входит песк. полипептидных цепей (субъединиц), не связанных между собой ковалеитно. Такая структура отражает способ объединения и расположения этих субзединиц в пространстве. Между собой отдельные субъединнцы соединяются водородными, ионными, гидрофобными и др связями. Изменение рН н ионной силы р-ра, повышение т-ры или обработка дегергеитами обычно приводят к диссоциация макромолекулы на субьединицы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
