Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1125798), страница 52
Текст из файла (страница 52)
новой группой †СН2 †. звено иг ает важную роль при формировании азделяющее метиленовое звено играет ва и козой макромолекулы, в состав к ранственной струитуры белков р ' тические или гетероци иилические о-амниокислоты а сч х циклических систем и ы расширяется в озможность вращения плоских ци я в их пространственном размещении. образом уменьшаются затруднения в их про тра е а-амннокислоты можно оматические и гетероциклически матривать как р-замещ ро р- ещенные производные аланина. т относят также [к группе г р етероциклических а-аминокислот о й агмент Нокислоту и р о л и н, л и н, в которой а-аминокислотны" фр чен в пирролидиновый цикл.
и а-аминокислот большое внимание уделяется строе- химии а-ами ают важи ю роль в и свойствам радикалов К, которые игра у выполнении ими биологичемировании структуры белков и выполи , функций. При этом, рассматриваются такие характеристики, полярность радикалов, наличие в них фу ц и ф нкциональийх групп особность этих групп к ионизации.
ПВ зависимости от характера боково о р д ваго а икала а-амииокися ными (гндоофобнымн) и )й елятся на две группы: с иеполярны ( р ф риыми (гидрофильными) радика а . о д л ми. К первой группе 319 относятся а-аминокислоты с алифатическим (алании, валин, лейцин, изолейцин, метионин) и ароматическим (феннлалании триптофан) боковыми радикалами. Ко второй группе принадле. жат а-аминокислоты, у которых в радикале имеются полярные функциональные группы, способные к ионизации (ионогениые) или не способные переходить в ионное состояние (неионоген.
ные) в условиях организма. Например, в тирозине гидроксильная группа ноногенная (имеет фенольный характер), в серине — . неионогенная (имеет спиртовую природу). Полярный радинал нвнонагенный ионогенный НО Полярные а-аминокислоты с ионогенными группами в радикалах в определенных условиях могут находиться в ионном состоянии, т. е. нести отрицательный или положительный заряды. а) отрннатвлнныи заряд б! лолангнтелнный заряд ООС -СН2 Лизин Нзм-(СН2)д- Асларагиновая нмолота Глутаминоввл иислота Аргнннн тмрозин Гнстилнн Цмствин В белках ионогенные группы радикалов, как правило, располагаются на поверхности макромолекул и обусловливают ионные (электростатические) взаимодействия (см.!1.4). В роли полярных неионогеннных групп в радикалах часто выступают спиртовые гидроксильные или амидные группы.
320 ООС -СН;СН,— а-~~ ~~-о~,— 8-СН— 2 Н2М = С -М Н - (С Н 2) з! МН2 (~~ОН; ! Н НО-СН2 — Асларагин Н2М вЂ” СО-СН2 СН вЂ” Глутамин Н2М вЂ” СО ( 2) 2 з ОН Омни . оля ные неионогенные радикалы могут располагаться как оверхности, так и внутри белковых молекул. Они участвуют в, зоваиии водородных связей с другими полярными группами. йлодифицированные а-аминокислоты. Некоторые а- аминокислоты, находясь в составе белков, могут вступать в определенные химические реакции, приводящие к измененИю строения радикала, т.'е. подвергаться химической модификации. Такие кислоты выделены из ' олизатов белков. Непосредственно в синтезе белков оии не т. Как правило, химическая модификация радикалов гствуют, ак и т я к тем или нокислотных остатков в составе белков сводится к м Окислительным превращениям. , Г и д о к с и л и р о в а н и е.
В результате этого процесса „:боковой радикал вводится гидроксильная группа, как это ' актерно наприм ример для лизиновых и пролииовых остатков в екуле коллагена (см. 11.3). НО МН СН,СН(СН )2СН-СООН 1 ~ь 2 СООН Н МН, ! Н В Гидроисмлнзнн Н8-Сн-СН-ОООН 2 МН2 8м.снэ-сн-ОООН МН 2 восстамавление 8 -СН2-СН -СООН ! МН Н8-СН-СН-ОООН 2 МН Цнствйи Цистии е 32! Е.Гндранснлролнн Ферментативное гндроксилирование остатка пролина происит с участием аскорбиновой кислоты (витамина С), играющей ь кофермента. 'Окисление тиогрупп. Этот процесс лежит в основе с . тков, обеспеим р р опревращений цистенновых и цистиновых остат в „ающих ряд окислительно-восстановительных процессов ке.
Цистеин, как и все тиолы (см. 6.3), легко окисляется с разованием дисульфида — цистина. Дисульфидная связь в стине легко восстанавливается с образованием цистеина, ооон ОООН НН2 мн СН-ОООН Нэм н н НО * ооон н *р *» он †сн-сн-соон з мн, *р *» Н-СН-СН-СН-СООН 4.глдрала арал Трвалцц Мвалввццц Нвраавамллраввмцв СН2СН2СОО Овлаывв е «ацав цвлвц в Рвд цвл глттвмц- »авал ч слеты 11.1.2. Стереоизомерия ОООН Н ЙН2 СООН Нэн Н ОООН СООН Нэи Н Н НН2 сн н н СНз з СНз С2Нэ С,нэ С2Нв с,н, О.алла- ва елцыц ) -алла- ллалелцл О валелц л валелцл ! -треонина атом С-а имеет Б-, . У входяшего в состав белков ' -й — )х-кг)нфигурацию.
ОООН ОООН СООН Н НН2 Н ОН ОООН н н Н Н н мн, .;нм Н Зн НО Н СНз СНз СНз О-алла-треаммм ц-алла-треалмм О.треаммм С тоеоамм 323 322 Благодаря способности тиольной группы к легкому окисле. нию, цистеин выполняет зашитную функцию при воздействии на организм вешеств с высокой акислительной способностью. Кроме того, он был первым лекарственным средством, проявившим противолучевое действие. В эксперименте на крысах показано, что применение цистеина для лечения острой лучевой болезни приводит' к повышению выживаемости животных, а введение его перед облучением уменьшает степень лучевого поражения. Цистин используется в фармацевтической практике в качестве стабилизатора лекарственных препаратов.
Превращение цистеина в цнстин приводит к образованию в белках дисульфидных связей (см. 11.3). К а рб о к сил и рова н не. Этот вид модификации имеет большое значение для свертывания крови. Карбоксильная группа, введенная в радикал остатка глутаминовой кислоты в составе белка протромбина, обусловливает связывание ионов Са'т и тем самым преврашение протромбина в тромбии. Карбоксилирование происходит с участием кофермента, в роли которого выступает витамин К (см. !4.2.2). СОО СОО 2 -СН СН т — СН2СН Са 2 'СОО СОО Принцип построения а-аминокислот, т.
е. нахождение у одного и того же атома углерода двух различных функциональных групп, радикала и атома водорода, уже сам по себе предопределяет хиральность а-углеродного атома. Исключение составляет простейшая а-аминокислота глицин )т)Н2СН2СООН, не имеюшая углеводородного радикала й и соответственно центра хиральности. Относительная .конфигурация а-аминокислот определяется, как и у гидроксикислот, по конфигурационному стандарту— глицериновому альдегнду — с использованием «гидроксикислотного» ключа.
Расположение в (правильно построенной!) проекционной формуле Фишера аминогруппы слева (как ОН-группы в 1-глицериновом альдегиде) соответствует Б-конфигурации, справа — П-конфигурации хирального атома углерода (см. 3.2.4). По )х, 5-системе обозначений а-углеродный атом у всех и-аминокислот ) -ряда имеет 5-, а у 12-ряда — К-конфигурацию (исключение составляет цистеин). Большинство ц-аминокислот содержит один асимметрический атом углерода и сушествует в виде двух оптически активных энантиомеров и одного оптически неактивного рацемата.
Почти все природные а-амииокислоты принадлежат к Б-ряду. ).»- амммаммалатв О.»-амммаммалота » Амммаммслотв 'а-Аминокислоты — изолейцин, тр т еонин, 4-гидроксипролин— ержат по два центра хиральностн. с ествовать в виде четырех диаЭти аминокислоты могут суще ы энантиомеров и е ставляюших собой две пары энантио реомеров, пред . Из четырех стереоизоме- ая из которых образует рацемат. з 'унда я ловеческого организма использу для построения белков челове ' я только один.
ков входит !..изолейпкк с -к 3- овфкгурвцкей обоих вскмметрк а а - - В той пары эквкткомеров Е-кза кагор " емектом белков, кспользуется прк а а С-а к С-!). В явэвакпк той которой ке является структурным элементом е ' ка алло- (от греч. виол — другой). Два центра хиральности содержатся и в молекуле цистина но число стереонзомеров у него равно трем из-за наличия плоскости симметрии. Мезоформа (см. 3.2.5) цнстина оптически неактивна. СООН СООН .+ ., СООН Нзм Н СООН Нрм Н СН ( ! СН Н+ МН, СН, ( 8 ! Я ( СН Плоскости симметрии н,м н СООН ОООН С кистин О-циотмм Меаоформа цмстмиа а-Аминокислоты О- и з.-стереохимических рядов. Использование для построения белков человеческого организма только одного вида стереоизомеров о-амннокислот, а именно (.-энантиомеров, имеет важнейшее значение для формирования пространственной структуры белков.
С этим непосредственно связана стереоспецнфичность действия ферментов. Макромолекулы ферментов, построенные из а-амннокислот, т. е. хнрального материала, в целом являются хиральнымн и поэтому вступают во взаимодействие только с теми субстратами, которые также имеют определенную конфигурацию. а-Аминокислоты Р-ряда называют иногда «непрнродными», так как они не используются для построения белков человече.
ского организма. Р-а-аминокислоты встречаются во многих природных пептидах, продуцнруемых микроорганизмами, например в антибиотиках (грамицидин, актиномицин, полимиксин), а также в составе биополимеров клеточной стенки бактерий, например остаток Р-глутаминовой кислоты — в оболочке бактерий сибирской язвы. Против этого вида бактерий бессильны расшепляюшне ферменты человека и животных. а-Аминокислоты, относящиеся к разным стереохнмическим рядам, различаются по вкусу. Например, Р-глутам уповая кислота безвкусна, а (.-глутаминовая кислота имеет 'вкус мяса. Поэтому (и-глутаминовую кислоту, получаемую при гидролизе клейковины пшеницы, применяют в виде глутамата натрия как вкусовую добавку к пищевым концентратам. Сл,дкий вкус имеют, как правило, изомеры Р-ряда: валин, лейцин, треонин, 324 оннн, ас парагнновая кислота, тирознн, трнптофан, гистидин.
вк сом. нантиомер еры либо безвкусны, либо обладают горьким в у ин, п олин. амеров (.-ряда сладкими являются алании, серии, пр ом от отношении а-аминокислоты привлекают серьезное внняе как возможные заменители сладких веществ углевод ной ' оды в связи с проблемой диабета: В настоящее время в ышленном масштабе выпускается пищевое вещество а ст а м, обладаюгдее почти' в 200 раз более сладким вкусом, сахароза, и имеюшес аминокислотную природу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
