Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1125798), страница 56
Текст из файла (страница 56)
и-Аминокислоты являются активными участниками разнообразных метаболнческих реакций, протекающих с участием 342 :; н г г ООССН СН ССООН У Н О НООССН СНгССООН У МНЗ мн г г О „.О соу уварова»сла а В обратном направлении протекает реакция восстановив ьного амннирования а-оксокислот, например всегда содержааяся в клетках и-оксоглутаровая кислота (как продукт метаолизма углеводов) превращается этим путем в (.-глутаминовую ' слоту. В лабораторных условиях дезаминирование осуществляется ' отистой кислотой (см.
6.4). При этом образуется соответствуюая ц-гидроксикислота и выделяется газообразный азот, по ъему которого судят о количестве вступившей в реакцию -аминокислоты (метод Ван-Спайка). П вЂ” СН вЂ” СООН й НМО . П вЂ” СН--СООН+ М ! + Н О МН, ОН а Гидро»с»кислота о-Аминокислота Наряду с общими для всех нли подавляющего большинства -аминокислот химическими превращениями, в организме прокает множество реакций, связанных с участием отдельных -аминокислот, например гндрокснлирование фенилаланина 'см. 8.1), процесс трансметнлирования с участием метионина см.
6.8) и т. д. 343 н — соон 344 !са. ПНЯВНЧНАЯ Стйунтхял ПнптиДОВ И Вслцоя Пептиды и белки представляют собой соединения, построенные из остатков а-аминокислот. Условно считают, что пептиды содержат в молекуле до 100 (что соответствует молекулярной массе до 10 000), а белки — свыше 100 аминокислотных остатков (молекулярная масса от 10000 до нескольких миллионов). В свою очередь в группе пептидов принято различать олигопептиды (низкомолекулярные пептиды), содержащие в цепи не более !О аминокислотных остатков, и полипептиды, в состав цепи которых входит до 100 аминокислотных остатков.
Для макромо. лекул с числом аминокислотных остатков, приближающимся или немногим превышаюгцим 100, понятия полипептидов и белков практически не разграничиваются н часто являются синонимами. Пептидную или белковую молекулу формально (!) можно представить как продукт поликонденсации а-аминокислот, протекающей с образованием пептидной (амидной) связи между мономерными звеньями. н,н-сн-со~~~ .
Й~йн-~н-со(>н н)нн-сн-со(>Й ~ .. ~~чн-сн-ооон-~ й1 йр э йп — ' н,й — сн-~;о-йнн~-он — ~!о-мй)-сн-~:о-„, пн~-он-со он ! ! и( й2 йз йп Конструкция полиамидной цепи одинакова для всего многообразия пептидов и белков. Эта цепь имеет неразветвленное строение и состоит из чередующихся амидных (СОХН) и мети- новых (СН) групп. Один конец цепи, на котором находится аминокислота со свободной ХН2-группой, называют Ы-к о н ц о м, другой, на котором находится аминокислота со свободной СООН- группой, — С-к о н ц о м. Пептидные и белковые цепи принято за. писывать с й!.конца.
Иногда пользуются специальными обозначениями: на (ч-конце пишется ХНэ-группа или только атом водорода Н, а на : С-конце — либо полностью СООН-группа, либо только гидроксильная ОН-группа. 1!.2.1. Состав и аминокислотная последовательность При единообразно построенной полиамидной цепи специфич, ность пептидов и белков определяется двумя важнейшими харак. теристиками — аминокислотным составом и аминокислотной последовательностью. ° Аминокислотный состав пептидов и белков — это природа -' и количественное соотношение входящих в них а-аминокислот. Аминокнслотный состав устанавливается путем анализа пептидных и белковых гидролизатов в основном хроматографическими методами, В настоящее время такой анализ осуществляется с помогцью аминокислотных анализаторов.
Амидные связи способны гидролизоваться как в кислой, так и щелочной средах (см. 7.3.3). Пептиды и белки гидролизуются с образованием либо более коротких цепей — это так называемый ч а с т и ч н ы й г и д р о л и з, либо смеси а-аминокислот .при п ол н о м г и д р ол и з е (рис. !1.1). Шелочной гидролнз .практически не используется из-за неустойчивости многих а-ами'„нокислот в этих условиях.
Обычно гидролиз осуществляют в кис.лой среде. Любые пептиды и белки полностью гидролизуются : при нагревании в запаянной ампуле (в вакууме илн атмосфере азота) с 20 ~э хлороводородной кислотой при нагревании до 'температуры 110 'С в течение 24 ч. Некоторые а-аминокислоты ! могут претерпевать изменения и в кислой среде, например в этих условиях триптофан полностью разрушается.
Ферментатнвный гидролнз белков. Широко используют частичный гидролиз под действием пептидаз. Среди пептидаэ имеются ферменты, избирательно гидролизующие пептидные связи либо внутри белковой молекулы — эндопептидазы, либо на конце цепи — экзо-'пептидазы, отщепляющие аминокислоту с гч- или С-конца.
От,'дельные пептидазы расщепляют пептидные связи между опре!деленными аминокнслотными остатками. Так, трипсин гндролизует пептидные связи, образованные лизином (или аргинином) "с другими аминокислотами, пепсин — пептидную связь между ;двумя аминокислотами с неполярными (гидрофобными) радика- 345 Рис. 11.1.
Гидролиз и установление аминокислотного состава. а! в стсмсснан» субстрата авм19б Фе б! в прмсясаемн свбстрама сня 1 сн,о-с=о сня ! р сн о — с — о ! б'-— нсн — Сн1и'1- Дм» нмА преав т Фермент Фермент сн снз-с,, ~о снг-с 'о лами, например между валином и лейцином.
Для осуществления полного гид. ролиза применяют набор ферментов. В организме белки пищи расщепляются полностью, поскольку для жиз. иедеятельности используются только свободные а-аминокислоты. В настоящее время известен механизм действия пищеварительного фермента химотрипсина, расщепляю- щего пептидные связи, образованныее ароматическими а-аминокислотами (фенилаланин, тирозин, трипто. фан) с другими аминокислотами. Каталитическая роль химотрипсина обусловлена наличием в активном центре системы переноса заряда, образованной тремя сближенными в пространстве аминокислотными остатками — гистидина (НЬ-57), серина (5ег-195) и аспарагиновой кислоты (Азр-102).
Ключевую роль в этой системе выполняет НЬ-57 за счет кислотно-основных свойств имидазольного кольца (см. !0.2). В присутствии субстрата в этой системе происходит перенос протона гидроксильной группы Вег-!95 к НЬ-57, а от него соответственно к Азр-!02, вследствие чего возрастает нуклеофильность атома кислорода бокового радикала 5ег-195. В результате нуклеофильной атаки по карбонильному атому углерода пептидной группы субстрата образуется промежуточное тетраэдрическое соединение 1, в котором затем происходит разрыв амидной связи С вЂ” М за счет протонирования атома азота с участием НЬ-57. Амнпнрсеа«нма ФЕРМЕ Н С . с епления пептидной связи называют также сгптадию расщ 'дией ацилирования, поскольку активный центр ф р ' ается «блокированиым» ацильной группой субстрата.
Следую— стадия деацилирования — осуществляется в пришая стадия — с нимает место ушедшего ,сутствии молекулы воды, которая занимает аминного продчкта 347 но -НР сня сн о-с=о то — Н аммномиолот СН,ОН и-ионцееой Ф -аммнониплоты Фермент ноос — сноп Амилммыи прпдуит н осн,-с 'о н о СНг — С ~о Амымроллинмй аермеиг Фермент ДНФ-группа СО СН вЂ” 1СНг)дНН О Но нн 1 ног 1 Полипаптмдная цепь Нуклеофильность молекулы воды повышается за счет включения ее в систему иеремоса заряда.
Гидроксидион при этом атакует карбонильный атом углерода ацильной группы с образованием промежуточного тетраэдрического соединения (на схеме оно не приводится) и последующим отщеплением ацильного продукта и освобождением фермента. ° Аминокислотная последовательность, т. е. порядок чередова- ния а-аминокислотных остатков, составляет первичную структуру пептидов и белков. Первичная структура определяется путем последовательного отщепления а-аминокислот с какого-либо конца цепи и их идентификации. Довольно хорошо разработаны химические способы отщеп.
ления а-аминокислот с (х(-конца. Метод динитрофенилировання — исторически первый способ отщепления,и идентификации )х)-концевой а-аминокислоты в виде ДНФ-производного (см. 1!.1.4), предложенный Ф. Сенгером (!945). для ЛНФггруппы характерна интересная особенность — она способна связываться с антнтелами, однако сама не может вызывать иммунный ответ. Для зтого ее пришивают к белковой молекуле (за счет взаимодействия с амино- 348 НО, .. О Н / х р + МНг-СН-СО-МН-СН-СО- я ДНФБ но — С н 'У '-нн;Сн-СО-МН-СН-СО- г т — яг „Меченый полипепгмд" Но, г. Ог и ННг СН СООН и смерь а ДНФ- ро д пой бокового радикала лизинового остатка) и тогда полученный комплекс иовится способным выполнять функцию антигена, что важно для иммунной иты.
Метод Эдмаиа заключается во взаимодействии )х(-концевой мннокислоты с фенилизотиоцианатом в щелочной среде. При ьнейшей обработке слабой кислотой без нагревания происит отщепление от цепи «меченой» концевой ФТГ-аминокисты (см. 11.1.4). ФТГ-аминокислота идентифицируется медами тонкослойной или газожидкостной хроматографии . 15.1). Преимущество метода Эдмана состоит в том, что при отщепии каждой концевой а-аминокислоты остальная часть пептидй молекулы не разрушается и операции по отщеплению можно вторять. Метод Эдмана оказался пригодным для воспроизведения ' втоматическом приборе †' с е к в е н а т о р е (от англ.
зег)цеп- 34 Я ву э' СЕНЭ М=ѻ + МН2 — СНСО-МН-Сн — СО он в я Фвнилиаотиоциаиат Полипептнд -1» С Н вЂ” ЙН вЂ” СМН вЂ” СН вЂ” СО-Мн-с'Н-СО-... ! „Молении" полипвптид В ц нг — -е" Сене м МН» МН СН СΠ— ° ° / С вЂ” СН 2 О й Полипептнд,»унороченнмй" иа овну Ф -аминоннслоту Фтг.лромаводмое И.попцовой ст-аммнонислотм се — последовательность), с помощью которого можно осущест. фтгвить 40 — 50 стадий отщеплення.
Полученное на каждо" -производное идентифицируется хроматографическим путем М(СНз)2 — ОО 80 МН-СН вЂ” СООН 2 Смес. а .аминонислот дансил-прсивводнсе П-ноицевои Ст-аминонислотм Дансильиый метод — один из самых высокочувствительных, к как для идентификации ДНС-аминокислот используется ' сокоэффективная жидкостная хроматография (см. !5.!) ' флуоресцентным детектированием, По мере совершенствования. экспериментальных методов внедрения автоматических приборов быстро возрастает число ептидов и белков с установленной первичной структурой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
