Р. Моррисон, Р. Бойд - Органическая химия (1125875), страница 229
Текст из файла (страница 229)
Зздвчз 37.20. Молекулярный вес сзлычинз (см. предыдущую задачу) близок к ГО 000. Рвссчнтзйте число зминокнслотных остатков кзждого рода, входящих в состав молекулы, т. е. молекулярную формулу. Задача 37.21. Установлено, что белок содержит 0,29)4 трнптофзнз (мол.
вес 204). Каков минимальный молекулярный вес белки? Задача 37.Ж. з) Гемоглобин лошади содержит 0,335% желева. Каков минимальный молекулярный вес белке? б) Измерение соматического давления дело для молекулярного веса величину около 67 000. Сколько атомов железа входит в состав молекулы? Наконец„остается выполнить самую трудную часть задачи — выяснить, в какой последовательности связаны между собой амннокнслотные остатки, т.
е. структурную формулу пептнда. Для решения этого вопроса используют комбинацию двух методов: определение концевых групп н частнчный гндролнз. Определение концевых групп заключается в идентификации амннокнслотных остатков на концах пептндной цепи. Применяемая методика основана на том, что остатки на концах цепи отличаются по свойствам от всех остальных звеньев н друг от друга: один Я-концеаой остагвж) содержит свободную амнногруппу, а другой (С-концевой остаток) — свободную карбокснльную группу в а-положеннн к пептндной связн. Очень успешный метод идентификации )ч-концевого остатка (разработанный в 1945 г. Ф. Сэнджером в Кембриджском университете) основан на нсполь- ту7 ~ Аминплислотет и иллан 1049 зовании 2,4-динитрофторбензола (ДНФБ), который вступаег в реакцию нуклеофильного замещения со свободной аминогруппой с образованием И-динитрофенильного производного (ДНФ).
Замещенный пептнд подвергают гидро- лизу до аминокислот, после него Х-концевой остаток, меченный 2,4-динитрофенильной группой„ выделяют и идентифицируют. Челептлал + Н,ГЧСНСО!ЧНСНСО- -' "- О,НЯРЧНСНСО!ЧНСНСО- ! 1, ! ! К К мо к к Ног Здд-амо1 Р- мечелалт лептпид леижид ама на, лаедееапие Од!Ч©1МНСНСООН + анзХСНСООН, инад Хсч ! К' 'Б-!гд-динитроделил!амилелиелепт.
лемеченал ам инолислеми. Другой метод определения И-концевых групп (разработанный в 1950 г. П. Эдманом в Университете Лунда, Швеция) основан иа реакции между аминогруппой и фенилизотиоцианатом, приводящей к образованию замещенной мочевины (ср. равд. 29.14). Гидролиз соляной кислотой в мягких условиях селективно удаляет Х-концевой остаток в виде фенилтиогидантоина, который затем идентифицируют. Большое преимущество этого метода состоит в том, что он не затрагивает остальной части пептида; поэтому анализ можно вновь повторить и идентифицировать при этом следующую концевую группу в укороченном пептнде.
В идеале этот метод можно использовать многократно до полного определения всей последовательности звеньев, аминокислота за аминокислотой; однако на практике это оказывается неосуществимым. ителоанал среда ! С Н !т!СЗ + Н !т!СНСО!т!НСНСΠ— С Не!Ч вЂ” С !т!НСНСОННСНСО нептнд меченой пептнд н,о. Нс~ з !! С СенпХ !т!Н + !-!т!т!СНСО с — снц О ратпоманнан дептнда Сеннлтлотпдаатсмн (на один наньше) Наиболее успешным методом определения С-концевых остатков является не химический метод, а ферментативный. Селективное удаление С-концевого звена осуществляется при помощи фермента карбоксипеппшдазы (из поджелудочной железы), которая расщепляет лишь ту пептидную связь, которая расположена в а-положении к свободной а-карбоксильной группе в полипептидной цепи. Анализ можно повторить на укороченном пептиде с тем, чтобы идентифицировать новый С-конценой остаток и т.
д. Однако на практике невозможно определить последовательность остатков в длинной пептидной цепи путем ступенчатого удаления концевых остатков. Аминокислоты и залки ~ о7 1О5О Вместо этого цепь подвергают частичному гидролизу (кислотному илиферментатнвному) и образующиеся фрагменты — дипептиды, трипептиды и т.
д.— идентифицируют при помощи метода определения концевых групп. Как только удастся идентифицировать достаточное число подобных небольших фрагментов, можно установить последовательность звеньев во всей цепи. Разберем предельно простой пример: существует шесть возможных способов соединения трех аминокислот, образующих глутатион. Частичный гидролиз до дипептидов — глутамилцистеина О!п-Суз и цистеинилглицина СузО!у показывает, что цистеин находится в середине молекулы и правильной последовательностью звеньев будет О!п-Суя-О)у И -Суз + Ся)у Ии + Суз.01у глутаяпя- глнцнн глутамнво- цвстенннлцнстенн Вая кислота глнцнн Ии-Суз-01у глутямнлинстенннлглвцин, глутатнон Таким путем были установлены структуры окситоцина и а-кортикотропина (стр.
1047). Одним из наиболее замечательных достижений в этой области было установление полной последовательности аминокислот в молекуле инсулина, выполненное в Кембриджском университете группой, руководимой Ф.Сэнджером, который за эту работу был удостоен Нобелевской премии в 1958 г. (см. задачу 12, стр. 1067). Число пептидов и белков, структуры которых полностью расшифрованы, постоянно увеличивается; сюда опюсится гемоглобин, содержащий четыре цепи, в какдой из которых имеется более 140 аминокислотных остатков, и химотрипсиноген, цепь которого содержит 248 остатков. Как и всегда, структура, приписанная пептиду„окончательно подтверждается его синтезом при помощи метода, позволяющего однозначно получить соединение с данной структурой.
Эта проблема будет обсуждена в следующем разделе. Задача зк23. Установите последовательность амннокнслотных остатков в следующих пептндах: а) Аяр, Сг!и, НЬ, Р)ге, Уа! (запнтан указывает на то, что последовательность неизвестна) дает Уа1-Аяр + Ии-НМ + Рпе-Уа1 + Аяр-Ии. б) Суя, Иу, Н!яя, 1.еия, Зег дает Суз-Ся1у-Бег+ НЬ-1.еи-Суя+ Бег-Н!я-).еи. в) Агх, Суз, О!и, Сг!уя, 1.еи, Риея, Туг, Ъа! дает Уаг-Суя-Иу+ 01у-Рие-РЬе+ Сг!и-Агд-Сг!у+ Туг-) еи-Уа1+ О!у-о!и-Агд.
87.10. Синтез пептидов Разработаны методы полимеризации аминокислот (в некоторых случаях ди- или трипептидов), приводящие к образованию полипептидов с большим молекулярным весом. Эти продукты являются очень важными модельными веществами для изучения, например, вопроса о характере рентгенограмм нли ИК-спектров для пептидов известного и сравнительно простого строения. Однако цель большей части работ по синтезу пептидов заключается в получении соединений, идентичных природным.
Метод, пригодный для осуществления этой цели, должен позволять соединять оптически активные аминокис.лоты в цепи заданной длины и с заданной последовательностью звеньев. Синтезы такого рода не только подтвердили конкретные структуры, приписанные природным пептидам, но и позволили окончательно доказать (и зто имеет фун- тУ7 ~ Аминокислоты и белки 1051 даментальное значение), что пептиды и белки действительно являются поли- амидами. Первым осуществил синтез пептидов Эмиль Фишер (полученный им пептид содержал ! 8 аминокислотных остатков).
Тем самым ан подтвердил свое предположение о том, что белки содержат амидную связь. Отметим, что в химии пептидов и белков Э. Фишер сыграл ту же основополагающую роль, что и в химии углеводов. что неоспоримо свидетельствует о гениальной одаренности этого ученого. НзйСНСО(у — + Я вЂ” ННСНСООН вЂ” + Π— ННСНСОС! Защита аэппюгрунпы ! К К К Я вЂ” ХНСНСОС1 -!- НлЫСНСОΠ— ь Я вЂ” НЫСНС вЂ” гчНСНСООН ! ! !! К К' К О К' Образование пептндной сааза Я ННСНС вЂ” ХНСНСООН вЂ” + Н,ЖСНС вЂ ННСНССОО- К О К О К Удаление защитной груптпг пептид Мы можем, например, пробензоилировать (Я = С,НаСО) глицин, затем превратить его в хлорангидрид, ввести хлорангидрид в реакцию с аланином и получить таким образом беизоилглицилаланин.
Но если мы попытаемся удалить бензоильную группу гидролизом, то одновременно подвергнем гидролизу другие амндные связи (пептидные связи) и тем самым разрушим тот пептид, который хотели синтезировать. Из многочисленных методов, которые разработаны для защиты аминогруппы, рассмотрим лишь один: ацилирование бензилхлоркарбонатом, называемым также карбобензоксихлоридом. (Этот метод был разработан в 1932 г. М. Бергманом и Л. Эервасом в Берлинском университете, позднее в институте Рокфеллера.) Реагент С,НзСНзОСОС! является одновременно и сложным эфиром и хлорангидридом угольной кислоты НОСООН; он легко получается при взаимодействии бензилового спирта с фосгеном СОС1,.
(В какой последовательности нужно смешивать спирт и фосген?) а ситьсн он СО+ С1, . С! — С вЂ” С1 — -~- С,Н,СН,Π— С вЂ” С1 тголь, мп'С !! О 0 фосген карбобеизоксвхлорвд (карбонилхлорнд) (бенэилхларкарбоват) Подобно любому хлорангидриду, реагеит может превращать амин в амид Сана — СНзо — С вЂ” С1 + Нэнд + СаНьСНэо С ННК О Основная проблема при синтезе пептида — проблема заирлпы аминогруппм. При взаимодействии карбоксильной группы одной аминокислоты и аминогруппы другой аминокислоты необходимо исключить возможность реакции между карбоксильиой группой и аминогруппой молекул одной и той же аминокислоты.
Например, при получении глицилаланина необходимо предотвращать одновременное образование глицилглицина. Реакцию можно направить в нужную сторону, если в одну из аминогрупп ввести заместитель, который сделает эту аминогруппу нереакционноспособной. Существует большое число подобных защитных групп; из их числа необходимо выбрать такую группу, которую можно в дальнейшем удалить без разрушения пептидных связей. Аминокислоты и белки 1052 нь го слнк+ |но — н~ин| т,.> ннн, 1! о с н сн,о — с — ннй— !! о карбаминоеая киснота, Няг, неладная яерсшобнина сн ннл ~ |н!0 — н — ннн| СО ' ннн 11 о П роиллюстрируем метод ацнлнрования карбобензокснхлоридом на примере синтеза глицилаланнна (Сг!у-А1а): С,Н,СН,ОСОС1 + Н,)ЧСНнСОО- — + С,ннСНнОСО)ЧНСНнСООН к арбобеизи локон- глицин карбобеизоксиг лицин хлорид СнннсннОСОХНСНнСОС! хлорангидрид к арбобеизоксиглицина С,НьСНзОСО)ЧНСНнСОС! + Н,ЙСНСОО- сн, алании СнннсннОСОХНСНнСОМНСНСООН Ы, карбобензоксиглицилананин нара + С,ннсннОСОХНсннсОХНСНСООН вЂ” ь- Нн)ясннСОХНСНСОО + СнНнСНн + СОн ! ! СНн СН, глицнлаланин О!у-А1а Задача 37.24.
а) Как можно распространить описанный выше метод синтеза на получе- ние трипептида глицилаланилфепилаланина (О!у-А!а-Рое)7 б) Как можно использовать метод ацилирования карбобензоксихлоридом для получения аланилглипина (А1а-О!у)7 Выдающимся достижением явился синтез пептидного гормона окситоцина, выполненный в Корнелльском медицинском колледже В, Дю Виньо, получившим в 1955 г. Нобелевскую премию за зту и другие работы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
