Traven__39__39_Organicheskaya_khimia_39_ _39__Tom_2 (1125752), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Вторичная структура белка определяется как конформация полипептидной цепи. Среди наиболее важных типов вторичной структуры назовем следующие. а-Спираль (и-)гебх). Эта конформация представляет собой спираль, образованную единственной цеш,ю 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. )ч): С С )ч) С. С,1:С Х С С :,Н В~О Н ~~ ~йО . :11 1 Н В 0 адил оста>иок амилокислгл>~ы водоуод>гал связь а-слиуали Складчатая р-структура 4-р)епгег7 лЬее() 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.
27.5. Вторичная, третичная и четвсртичная структуры бслков Рнс. 27.2 а-Спираль белки Главп 27. Аыииокислоткп пептиды и белки (протсииы) 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. Полпрнъге гидрофильные группы в глобуле расположены на ее внешней поверхности, а неполярные 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 субъеднницей.
Субъединнцы 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 нли сульфоновая кислота, содержащая в качестве заместителя аминогрупцу. Белок (протеин) — полимер, в котором фрагменты а-аминокислот соединены амияными (пептияными) свизямн. Глобулярные белки — белки, имеющие выраженную сферическую форму. Глобулярными белками являются ферменты и многие гормоны. Дииептид — соединение, в котором фрагменты двух аминокислот соединены псптипной снязью. Изозлектрическая точка — значение рН, обозначаемое рНг при котором коипситрапия биполярного иона данной аминокислоты является максимальной. С-Концевая аминокислота — аминокислота на конце полипептилной цепи, несущая свободную карбоксильную группу и связанная с пептилным остатком посрелством своей аминогруппы.
гЬКонцеаая аминокислота — аминокислота на конце полипсптилной цепи, несущая свободную аминогруппу и связанная с пептилным остатком посрелсгном своей карбоксильной группы. Незаменимые аминокислоты — а-аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека: известны восемь незаменимых кислот. Олигопептил — олигомер, в молекуле которого пептипнь!ми связями соединены фрагл!енты от трех по десяти а-аминокислот. Пептилная связь — амианая связь, которая связывает фрагменты двух аминокислот. !/2п761 530 Плане 27. Аминокислоты. полтины и белки (цротеины) ЗАДА ЧИ Задача 27.1.
В какой форме нахолится каждая из следующих аминокислот в водном растворе ири рН 2, 6 и 12: а) алании; г) тирозин; б) лсйцин; л) лизин; в) валин; с) глутаминовая кислота? Задача 27.2. Катионная форма аланинв имеет значсил|с р(лм „,, равное 2.35, а бстаин аланина рКм „ 9.7. Какое значение имеет изоэлсктрическая точка аленина! Залача 27.3. Прслложите схемы синтеза следующих аллииокислот; О ННз а) СьНзСНСОО О СООО О (чн б] (СНз)зСНСНСОО О '"Нз 1 г) СНзСНзССООФ сн, Задача 27.4. Алании подвергается кислотно-катализирусмой этсрифнкации л~сйлсннсс, чслл пронановая кислота.
Прслложитс объяснение этому факту. Задача 27.5. Объясните, лочсму ацстильная группа малопригодна в качестве Ккзащвтной группы в псптидном синтезе, Задача 27.б. Напишите все стадии синтеза трипецтида Л)а-С1ц-Рго (ЛОР). Задача 27.7. л),) -Глутаминовая кислота может быть получена из ацсталлилол~алонового эфира и вкрилонитрила. Напишите всс стадии этого синтеза. Полииентид — полимер, в молекуле которого полтинными связями сослинсны фраглзснты свыше десяти а-аминокислот. Сеигера метод — метод определения Ккконцевой аминокислоты в нолинсптилной цепи.
Действующим рсагевтом в л~етоде является 2,4-диинтрофторбснзол. а-Спираль — конформация пслтида, в которой лолипептидная цснь образует спираль. Фермент (эпзим) — биологический катализатор, как правило, белковой нриролы. По назнанию ферл~ента можно сулить о типе реакции, которую он катализнрует (оксилаза, рслуктаза, ацилаза. дсацилаза и т. л.). Фибриллярпые белки — белки, имеющие форму волокон и более высокую молекулярную массу, чем глобулирныс белки. Фибриллярными являются белки волос.
костей, кожи и т, д. Штреккера-Зелинского метод — метод получения а-аминокислот. заключающийся в обработке альлегидв смесью из цианида калия и хлорида аммония с иослсйующим гидролизолл а-аминонитрила. Эдмапа реакция (деградация белков по Элмаву) — метов отшснлсния от белка и идентификации Х-концевой аминокислоты. Дсйствуюгцим рсагентом в реакции является феннлизотиоцианат. 27.6. Компьютерная химия. Расчеты сложных молекул точнее эксперимента 531 Задача 27.8, На примере лсйцина покажите применение бензильной защиты для ампнои карбоксильной групп а-аминокислозх В чем заключается преичущсстно бснзильной зашиты? Задача 27хх Напишите нсе стадии синтеза трипсптида ьен-Рис-Аы (1.РАЬ Задача 27ЗО. Примените метод Сенгера для определении одной из конпсиых групп трппептида 1.еп-рце-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 компьютерной химии (вычислительнвй 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 олигомерпые„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 превьппает разрешение контуров, доступных на основе расчетов по данным рентгеноструктурного анализа. Этот метод получил название МЕ12ьА (то(еси!аг е(ес1гол г(епхгуу баево аххетЫег).
Авторы назвали разработанный ими метод вы пклиьпсльльсм микросггопом. Метод уникален, поскольку, несмотря на то, что попытки фрагментарного анализа сложных макромолекул неоднократно предпринимались и ранее, столь совершенные результаты получены впервые. Он перспективен для дизайна лекарств, в том числе для оценок электростатических взаимодействий между молекулой лекарства и связывающим участком соответствующего рецептора. Конечно, расчеты электронной плотности неразрывно связаны с оценкой структурных параметров биологических субстратов.
Например, как уже отмечалось, белки способны выполнять свои биологические функции только тогда, когда цепь аминокислот, включенных в молекулу белка, свернута в компактную трехмерную структуру. Многие годы химики пытаются установить причины, по которым молекулы белков складываются тем или иным образом, однако полного понимания этих причин еще не достигли. Это объясняется тем, что экспериментальные методы (рентгеноструктурный 532 Глисы 27. Аминокислоты, иситиды и ослки (иротеииы) анализ и спектроскопия ЯМР) или оказываются чрезмерно трудоемкими (решение некоторых структурных задач требует нескольких месяцев или даже лет), или пригодны только для сравнительно простых белков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
