Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Например, глутаминовая кислота имеет рГ = 3,22, т. е. значительно ниже. чем у глиципа. Это связано с наличием в молекуле двух карбоксильных групп, которые при рН 3,22 (среднее между их значениями рКр) придают молекуле суммарный зарял -1, уравновешивающий заряд +1 на аминогруппе. Аналогичным образом, р[ гистидипа, имеющего в протопнрованной форме две положительно заряжснныс группы, составляет 7,59 (среднее между значениями лимсрных молекул. н„о рК,, аминогруппы и имидазольной группы), т. е.
гораздо выше, чсм у гликина. Наконец, следует еще раз напомнить, что лишь одна аминокислота гистидин содержит К-группу (рК, = 6,0), обеспечивающую значительную буферную емкость нри нейтральных значениях рН, характерных для внутри- и внеклеточных жидкостей болынинства бактсриальных н животных клеток (табл. 3-1). Краткое содержание раздела 3-1 АМИНОКИСЛОТЫ ° Двадцать основных аминокислот, встречающихся в белках, содсржат а-карбоксильную группу, а-аминогрунпу и характерную К-группу у а-атома углерода.
а-Атом углерода у всех аминокислот, за исключением глинипа, является асимметрическим, в результате чего все аминокислоты могут существовать в виде двух стереоизомерных форм. Однако в белках обнаружены лишь (-стереоизомеры, пространственная конфигурация которых соответствует абсолютной конфигурации 1.-глицеральдсгида, использующегося в качестве стандарта. ° Другие, гораздо более редкие, аминокислоты также могут встрсчаться в составе белков (тле они образуются в результате модификации обычных аминокислот после завершения белкового синтеза) или в качестве своболных мстаболитов.
° На основании полярности и заряда К-групп (при рН 7,0) все аминокислоты подразделяют па пять классов. ° Аминокислоты различаются по своим кислотно-основным свойствам и характеризуются кривылэи титрования. Моноаминомонокарбоновые аминокислоты с неионизируемой К-группой при низких значениях рН являются двухосновными кислотами ("Нз)ЧСН(К) СООН), а по мере повышения рН образуют различныс ионные формы. Аминокислоты с ионизируемой К-группой имеют дополнительные ионные формы в зависимости от рН среды и значения рК., К-группы.
3.2 Пелтиды и белки 11271 3.2. Пептиды и белки Теперь мы обратимся к рассмотрснию полимеров аминокислот — пептидов и белков. В природе существуют полипептиды самого разного размера, состоящие из двух-трех нли из тысяч аминокислотных остатков. Мы сосредоточим свое внимание на основных химических свойствах этих по- Пептиды — зто цепочки аминокислот Две олинаковыс или разные аминокислоты могут ковалснтно связываться друг с другом при помощи замешенной амидной связи, называемой пептидной связью, с образованием дипептида. Пснтидная связь возникает в результате отщспления компонентов молекулы воды от и-карбоксилыюй группы одной аминокислоты и и-аминогрунны другой (рис.
3-13). Образование пептидной связи относится к реакциям конденсации, широко распространенным в живых клетках. В стандартных биохимических условиях равновесие реакции, приведенной на рис. 3-13, смещено в сторону образования алкинокислот, а не динептида. Эта реакция стала бы тсрмодинамнчсски более выгодной, сели карбоксильная группа модифицирована или активирована таким образом, чтобы облегчить уход гидроксильной группы.
и' Н В~ ! ! Нк1Ч вЂ” СН вЂ” С вЂ” ОН+ Н вЂ” Н вЂ” СН вЂ” СОО !! О К' Н К' Нз11 — СН. -С вЂ” Х . СН - СОО О Рис. 3-13. Образование иептидиой саязи в реакции конденсации. о-Аминогрулпа одной аминокислоты (с группой й') выступает в качестве нуклеофила и замещает гидроксильную группу другой аминокислоты (с группой к1), в результате чего образуется пептиднак связь (выделена желтым цветом). ямииогруппы являются хорошими нуклеофилами, но гидроксил — плохая уходящая группа, и ее не так просто заместить. Поэтому при физиологических значениях рк изображенная здесь реакция практически ие происходит. «Н СН«ОН Н Н Н СН~ Н СН«Н СН, Н Н.
1 -. -С- Н -Ч .С вЂ” Ж- С.-С--М-Ч, -С--Г«- С ( ОО 1 ~ 1 ! 1 ' 1 К О й О Н О Н О й Х-копен С-конец Рмс. 3-14. Пеитапептид сермл-глицил-тмрозил-аланил-лейцмн (5ег-Яу-туг-Алев). На- звания пептидов образуются из названий аминокислот, начиная с М-коицевого остатка, который при записи формулы принято располагать слева. Пептмлные связи выделены жел- тым цветом, а Л-группы поназаны красным цветом.
!128) Часть 1. 3. Аминокислоты, пептнды и белки Химический метод решения атой задачи будет рассмотрен далее в настоящей главе, а биологические пути ее решения являются основным предметом обсуждения в гл. 27. Три аминокислоты могут соединиться с помощью двух пептидных связей и образовать трипептид; точно так же можно получить тетрапептиды, пентапептиды и т. д. Несколько аминокислотных остатков, соединенных таким образом в цепочки, образуют олигопептиды.
При сослинении большого числа аминокислот получаются полипептиды. В белках может содержаться несколько тысяч аминокислотных остатков. Термины «белок» и «полипептид» иногда взаимозаменяемы, но все же полипсптидами скорее следует называть молекулы с молекулярной массой до 10 000, а белками — более крупныс молекулы. На рис. 3-!4 представлена структура пентапептида. Как уже говорилось ранее, аминокислотные звенья в пептидах часто называют остатками, поскольку они представляют собой части молекул аминокислот, оставшиеся после ухода атома водорода из аминогруппы и гидроксила из карбоксильцой группы. Аминокислотный остаток, находящийся на том конце пептида, где расположена свободная а-амнногруппа, называется М-концевым (или аминоконцевым) остатком, а остаток на противоположном конце цепи, несущем свободную карбоксильную группу,— С-концевым (или карбоксиконцевым) остатком.
КЛЮЧЕВЫЕДОГОВОРЕННОСТИ. При изображении аминокислотной последовательности пептида, полипептида или белка )Ч-конец принято размещать слева, а С-конец справа. Последовательность читают слева направо, начиная с 1Ч-конца. ° Гидролиз пептидной связи является экзсргопическим процссссом, однако оп протекает медленно из-за высокой энергии активации (см, с, 48).
В результате пептидные связи в белках довольно стабильны и в стандартных условиях внутри клетки имезот среднее время полураспада (с,м) окочо семи чст Пептиды различаются по способности переходить в ионную форму В люлекуле пептида только одна свободная а-амицогруппа и одна св<Кюдная а-карбоксильная группа, которые расположены на противоположных концах пептидпой цепи (рис. 3-! 5). Эти групш1 мо1 ут ионизироваться в псптидах так же, как и в свободных аминокислотах, однако с другими константами ионизации, поскольку заряженные противоположным образом группы больше не связаны с а-атомом углерода.
Что же касается а-амино- и а-карбоксильиых групп остальных аминокислот, связанных ковачентными пептидными связями, то они не вносят никакого вклада в кислотноосновные свойства пептидов, поскольку уже неспособны к ионизации. Однако Кчруш1ы некоторых аминокислот могут быть ионизованы (табл. 3-!), что вносит определенный вклад в кислотно- основные свойства всей молекулы (рис. 3-15). Таким образом, кислотно-основные свойства пептида можно предсказать, исходя из наличия на его концах одной свободной о.-аминогруппы и одной свободной о.-карбоксильной группы, а также природы и числа нонизируемых К-групп. Подобно аминокислотам, пептиды имеют характерные кривые титрования и значения изоэлсктрическихточек,т.е.значения рН,при которыхонн действия с лругими К-(руинами центида, а также другие факторы изменившепкя окружения.
Приведенные в табл. 3-1 значения рКа и-групп можно использовать только для оценки диапазона рП, цри котором зти группы могут быть ионизированы, а не как точные значения рКа Н-групп в пентидах. Биологически активные пептиды и полипептиды сильно различаются по размерам и составу Не существует никакой зависимости между размером пептидов и белков и их биологической активностью. Природныс псптиды имеют размеры от двух до нескольких тысяч аминокис;ютных остатков, причем биологической активностью могут обладать лаже малые белковые молекулы. В качестве примера можно привести искусственно синтезированный дипептид метиловый зфир 1.-асиартил-й-фснилаланина, использующийся в качестве заменителя сахара и более широко известный цод торговым названием аспартам или Нутрасвит.
Рис. 3-15. Алании-глугамил-глицмл-лизин. Этот тет(ипептид имеет одну свободную а-аминогруппу и одну свободную о-карбоксильную группу, а также две ионизируемые К-группы. Красным цветом выделены группы, ионкзированные при рН 7,0. не движутся в з.лектрическом ноле. Эти свойства используются в нскоторых методах разделения пептидов и белков, как мы покажем палее в данной главе.
Следует сщс раз подчеркнуть, что зцачен(и рКа ионизируемых груни в свободной аминокислоте и аминокислоте в составе нсптида могут различаться. В пептидс на величину рКа влияют потеря заряда на о-анино- и а-карбоксильной группе, взаимо- ссо СНя О СНя О 1 !~ На(Ч вЂ” СН вЂ” С вЂ” Н вЂ” СН вЂ” С вЂ” ОСН, Н мстилоаый м)и(р!.-асиартил-1:фсиилалаиииа (асиартам) Милскуаяриая ' Чжюа Число (вима масса ас(аткая 12 400 104 ка) 13 700 121 .14300, . 120 . 16700 . 153 ) 25 200 241 25700' ' 245 6-1 500 574 66 О(К) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
