Organicheskaya_khimia_Uchebn_v_2-kh_t_T_2_Traven (1125751), страница 73
Текст из файла (страница 73)
В качестве примера на рис. 27.1 показано Н-связывание между гидроксигруппой фрагмента тирозина н карбонильной группой полнпептидной цепи. 525 27.5, Вторичная, третичная и четвертичная структуры белков 4 Ф Я о й и. $ Я и и О и Ж 52б Глава 27. Аминокислоты, пептиды и белки (протеииы) Электроспкгтические взаимодействия между ионными центрами боковых групп В. Пример такого рода взаимодействий также показан на рис. 27.!. Гидрофобные взаимодействия между боковыми группами К. Неполярные углеводородные фрагменты боковых групп К могут формировать локальные гидрофобные полости в пространственной структуре белка.
Ковалентные связи — Б — Б —. Пример этого структурного элемента дают полипептидные цепи, включающие фрагмент цистеина. При окислении две пространственно сближенные тиольные функции БН цистеиновых фрагментов легко образуют дисульфидную связь — 5-5 —. Если цистеииовые фрагменты содержатся в различных полипептидных цепях, образующийся цисгеиновый мостик связывает эти цепи. Если фрагменты цистеина содержатся в одной и той же полипептидной цепи, образование мостика — Я вЂ” Я вЂ” ведет к формированию нового макроцикла в этом полипептиде. Как выше уже отмечалось, дисульфидные связи характерны, в частности, для инсулина: две полипептидные цепи этого белка в нескольких участках связаны мостиками -Я-5 —.
Теперь, когда мы знаем природу сил, определяющих форму белка, рассмотрим подробнее особенности его вторичной, третичной и четвертичной структуры. Вторичная структура белка определяется как конформация полипептидной цепи. Среди наиболее важных типов вторичной структуры назовем следующие. а Спираль (а-йейх). Эта конформация представляет собой спираль, образованную единственной цепью и имеющую направление вращения по ходу часовой стрелки. (Пример этой структуры показан на рис.
27.2.) а-Спираль имеет шаг 0,54 нм и диаметр 1,05 нм. На каждый виток а-спирали приходится в среднем 36 аминокислотных остатков. Один аминокислотный остаток занимает 0,15 нм длины спирали. Между атомами водорода в пептидной группировке и карбонильным кислородом третьей по счету от нее аминокислоты возникают внутримолекулярные водородные связи. Эти связи появляются после формирования спирали и закрепляют ее. НК Н О НК Н 2,, 0 ~ а,, 14' С С )ь) С С ,'С Х С С ,'Н зк)' О Н'-'- ---З.О ;, 0 ! Н и 0 водородная связь сьснир один остаток аминокислоты Складчатая 5-структура ()зз-р)еагес( вйеег) формируется плоскостями, закрепленными водородными связями между параллельными цепями аминокислот (рис.
27.3). Третичная структура белка формируется способом складывания вторичной структуры. Например, свиваясь в клубок, спирали образуют глобулы. 52о Глава 27. Аминокислоты, пептиды и белки ~протеинл~) А Рис. 27.3. Складчатая р-структура белка 529 Основные термины Именно такую форму имеют белки, выполняющие роль биологических катализаторов и регуляторов, а также белки, имеющие транспортные функции. Полярные гидрофильные группы в глобуле расположены на ее внешней поверхности, а неполярнгме гидрофобные группы обращены внутрь глобулы. Благодаря этому наружная поверхность белка гидратируется, что повышает растворимость белка и обусловливает возможность его участия в биохимических реакциях, которые в физиологических условиях протекают в водной среде. Располагаясь рядом, спирали образуют нитевидные структуры, называемые фибриллами, Фибриллярные белки являются основным строительным материалом волос, кожи и мышечных тканей.
Третичная структура белка стабилизируется главным образом связями между боковыми группами аминокислотных остатков: дисульфидные и водородные связи, диполярные взаимодействия, силы ван-дер-ваальсова притяжения, электростатические эффекты. Четвертичная структура белка формируется как ансамбль двух или более полипептидных цепей, каждая из которых имеет свою первичную, вторичную и третичную структуры и называется субьединицей.
Субъединицы могут быть либо одинаковыми по составу и строению, либо различными. Несколько таких субъединиц могут объединяться с образованием в результате совместной упаковки четвертичной структуры. Четвертичная структура белка не менее важна, поскольку некоторые белки выполняют свои биологические функции, находясь не в виде одинарной полипептидной цепи, а в виде конгломерата (ансамбля) двух или более цепей.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ Аминокислота — карбоновая или сульфоновая кислота, содержащая в качестве заместителя аминогруппу. Белок (протеин) — полимер, в котором фрагменты а-аминокислот соединены амидными Гпептидными) связями. Глебулярные белки — белки, имеющие выраженную сферическую форму. Глобулярными белками являются ферменты и многие горлгоньь Динептид — соединение, в котором фрагменты двух аминокислот соединены пептидной связью. Изезлектрическая точка — значение рН, обозначаемое рНг при котором концентрация биполярного иона данной аминокислоты являетсямаксимальной.
С-Концевая аминокислота — аминокислота на конце полипептидной цепи, несущая свободную карбоксильную группу и связанная с пептидным остатком посредством своей аминогруппы. Гх'-Концевая аминокислота — аминокислота на конце полипептидной цепи, несущая свободную аминогруппу и связанная с пептидным остатком посредством своей карбоксильной группы. Незаменимые аминокислоты — а-аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека; известны восемь незаменимых кислот. Олигепептид — олигомер, в молекуле которого пептидными связями соединены фрагменты от трех до десяти а-аминокислот. Нептидиая свить — амидная связь, которая связывает фрагменты двух аминокислот.
530 Глони 27. Аминокислоты, пептнды и белки (протенны) ЗАДА ЧИ Задача 27.1. В какой форме находится каждая из следующих аминокислот в водном растворе при рН 2, 6 и 12: а) алании; г) тирозин; б) лейции; д) лизин; в) валин; с) глутаминовая кислота? Задача 27.2. Катионная форма аланина имеет значение рймон), равное 2.35, а бетанн аланина рКМы„9.7. Какое значение имеет изоэлектрическая точка аланина? Задача 27.3. Предложите схемы синтеза следующих аминокислот: О ННз а) СсНзСНСОО О )снз в) СООФ Ф ХНз б) (СНз)зСНСНСОО О 1')НЗ 1 г) СНзСНзССООО СН Задача 27.4. Алании подвергается кислотно-катализируемой этернфикацнн медленнее, чем пропановая кислота.
Предложите объяснение этому факту. Задача 27.5. Объясните, почему ацетильная группа малопригодна в качестае Х-защитной группы в пептидном синтезе. Задача 27.6. Напишите все стадии синтеза трипептида А1а-О1н-Рго (АОР). Задача 27.7. Р,РГлутамнновая кислота может быть получена нз ацетамидомалонового эфира и акрилонитрила. Напишите все стадии этого синтеза.
Полипептид — полимер, в молекуле которого пептидными связями соединены фрагменты свыше десяти а-аминокислот. Сенгера метод — метод определения Х-концевой аминокислоты в полипептидной цепи. Действующим рсагентом в методе является 2,4-дннитрофторбензол. а-Спираль — конформация пептида,в которой полнпептидная цепь образует спираль. Фермент (энзим) — биологический катализатор, как правило, белковой природы. По названию фермента можно судить о типе реакции, которую он катализнрует (оксидаза, редуктаза, ацнлаза, деацилаза и т. д.). Фибриллярные белки — белки, имеющие форму волокон и более высокую молекулярную массу, чем глобулярные белки. Фибриллярнымн являются белки волос, костей, кожи и т, д.
Штреккера-Зелинского метод — метод получения а-аминокнслот, заключающийся в обработке альдегида слзесью из цианида калия и хлорнда аммония с последующим гидролнзом а-аминонитрнла. Эдмана реакция (деградация белков по Эдмаиу) — метод отщеплення от белка и идентификации гз-концевой аминокислоты. Действующим реагентом в реакции является фенилизотиоцнанат. 531 27.6. Компьютерная химия. Расчеты сложных молекул точнее эксперимента Задача 27.8.
На примере лейцина покажите применение бензнльной защиты для амннои карбоксильной групп а-аминокислот. В чем заключается преимущество бензильной защиты? Задача 27хь Напишите все стадии синтеза трнпептида 1.ец-Р11е-А!а (ьРА). Задача 27ЗВ. Гуримените метод Сенгера для определении одной нз концевых групп трипептида 1.ец-РВе-А!а, 27.6. КОМПЬЮТЕРНАЯ ХИМИЯ.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА СЛОЖНЫХ МОЛЕКУЛ ТОЧНЕЕ ЭКСПЕРИМЕНТА Развитие методов квантовой химии, молекулярной механики и молекулярного моделирования, а также огромные возможности современных компьютеров способствовали созданию компьгвтериой химии (вычислительной химии) как самостоятельного раздела химической науки. Вычислительные возможности квантовой химии в настоящее время практически неограничены. Рассчитаны не только самые сложные отдельные молекулы мономерной структуры, но и олигомерные, и полимерные структуры, в частности структуры-ряда белков.
Например, опубликованы результаты неэмпирических расчетов электронной плотности инсулина коровы (содержит 773 атома), белка бактериофага (содержащего более 1000 атомов) и протеазы вируса ВИЧ. Один из методов дает возможность рассчитывать малые фрагменты с последующим формированием на основе полученных результатов электронной структуры целевой макромолекулы. Разрешение получаемых при этом контуров электронной плотности на 2 порядка превышает разрешение контуров, доступных на основе расчетов по данным рентгеноструктурного анализа. Этот метод получил название МЕР1А (то1есийхг е7есугоп с1епхг0 Еедо аххетв1ег).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
