Терней - Органическая химия II (1125893), страница 69
Текст из файла (страница 69)
глутаминовая кислота Декарбоксилааа глупгаминовой кислоты нуждается в присутствии пиридоксальфосфата для того, чтобы катализировать превращение глутаминовой кислоты в 7-аминомасляную. Животные, пища которых не содержит пиридоксина (предшественника пиридоксальфосфата), страдают судорогами, напоминающими эпилепсию.
Потребность живых организмов в «витамине В„»вЂ” группе соединений, включающей пиридоксаль, пиридоксин и пиридоксамин, связана с тем, что около двадцати биологических реакций аминокислот нуждаются в пиридоксальфосфате в качестве «кофермента» (см. задачу 32). СН,ОИ сно НО~ ~~,СЕ1 ОН Е10, СНаОН Е1«С Х ниридоксаль сн,мн, и,с м ниридоксин СНО ПО,СН«ОРОанв ~Й' н,с 'ж,в но .~, сн,он Г~"!' н,с ж ни ридоксамин ниридоксальфосфат ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ. Реакции дезаминировання позволяют организму удалять избыток аминокислот, однако концентрация нежелательных азотистых веществ в системе при атом повышается. Высокие концентрации аммиака токсичны для организма, который стремится поэтому освободиться от аммиака или его производных.
Организмы, обитающие в воде, выделяют аммиак непосредственно в окружающую среду. Поскольку наземные организмы лишены такой возможности, опи выделяют лишний азот в виде твердых веществ — мочевины или мочевой кислоты. Зародыши млекопитающих выделяют избыточный азот в виде мочевины, так как она очень хорошо растворима в воде и может, таким образом, уноситься, поступая в систему кровообращения организма матери. Зародыши птиц и пресмыкающихся развиваются в твердой скорлупе, и поэтому они иначе избавляются от азота: превращают его избыток в мочевую кислоту, которая нерастворима в воде и отлагается на внутренней поверхности скор- со,н Н,1Ч вЂ” С вЂ” Н ! сн, сн, со,п а-лекарбоксилааа — И,1ЧСИ,СН,СП,СО,П+ СО, глутаминовой кислоты у-аминомасляная кислота 400 ГЛАВА 25 изучающие процессы в живых организмах, должны хорошо знать структуру этих гетерополимеров.
С этой целью была введена специальная номенклатура. Например, аминокислота со свободной аминогруппой па конце гетерополиамида называется «Х-концевой аминокислотой», а аминокислота со свободной карбоксильной группой на другом конце этого полимера — «С-концевой аминокислотой». Аминокислотные остатки в полипептидной цепи нумеруются по порядку, начиная с Х-концевой аминокислоты, которая обозначается цифрой 1. О О !! !! Н2Х вЂ” СН вЂ” С вЂ” МН вЂ” СЕŠ— С вЂ” ОН ! ! В В Рзш~а~йй М-концевая С-котт цевая аминокислота аминокислота 11олипептиды называются как производные С-концевой аминокислоты, причем первой пишут название Х-концевой аминокислоты, а последней— С-концевую аминокислоту.
В таком порядке пишут как полные названия составляющих аминокислот, так и их сокращенные обозначения. Так, глицилаланин — это дипептид, состоящий из глицина (И-концевая аминокислота) и аланина (С-концевая аминокислота). В сокращенном виде его название пишут так: д1у-а1а. Аланилглицин (а1а-д1у) — это изомерный дипептид, в котором Х-концевой аминокислотой является алании, а С-концевой— глицин. Тетрапептид иаанилсерилглитЕилвалин (а1а-нег-я1у-ча1) имеет в качестве ~1-концевой аминокислоты аланин, а на С-конце — валин.
Это один из 24 тетрамеров, которые можно построить из этих четырех аминокислот. О О О !! !! !! Н2И вЂ” СЕ1 — С вЂ” МН вЂ” СН вЂ” С вЂ” 1ЧН вЂ” СН вЂ” С вЂ” Ы1 — С1! — СО,Н ! ! ! СЕ13 СН Н С 11 (С? 1 3) 2 ! ОН 1Ч-тсоттец С-ниисц а1а-вег-и1у-ча1 !а1а(1)-яег(2)-д1у(З)-ча1(4) ! 10. Из четырех различных аминокислот можно составить 24 тетраттетттттда, в каждом из которых одна аминокислота встречается только рач.
а) Напишите сокращенные формулы для всех 24 тетрапептидов, в состав которых входят алании, серттн, глицин и валин. б) Укажите М- и С-тсонцевые аминокислоты в каждом тетраиеитиде. Отметьте молекулы, в которых порядковый номер валина будет 2. в) Напишите структурные формулы соединений, в которых под номером 2 стоит глпцип. 11. Пз и предметов можно составить тт! сочетаний ири условии, что каждый из иих встречается в любом сочетании только один раз. а) Сколько сочетаний монсттст составить О НЯМ вЂ” СН2 — С вЂ” 1ЧН вЂ” СЕ1 — СО~Н ! СНэ глицилаланин (д1у-а1а) [а1у(Ц-а1а(2)1 О !! Н~)Ч вЂ” СН вЂ” С вЂ” МН вЂ” СН2 — СО~11 ! т~НЗ аланилглиции (а1а-д1у) (а1 а(1)-д1 у(2) ] Аминокислоты, пиптиды и вилки 401 из семи различных аминокислот? б) Из восьми? в) Из девяти? (Примечание. и! (читается «п факториал») равно и (и — $) (и — 2)...
($).) 12. В белке содержится 0,35',4 глицина. Чему равна наименьшая молекулярная масса белка? Между полипептидом и белком трудно провести четкую границу. Белками называют полипептиды с молекулярной массой не ниже некоторой минимальной величины, скажем 5000. Более удачным следует считать различие, проводимое на уровне структуры полимера, более сложном, чем его первичная стру»лпура — простая аминокислотная последовательность. Л'олипептиды представляют собой линейные довольно гибкие молекулы, а длинные цепи белков свернуты в клубок или иную структуру, нередко с четко обозначенными «углублениями» внутри ее или на поверхности. Далее, многие белки- ферменты могут иметь в своем составе так называемые простетические группы, связанные с полиамидной цепью. Прежде чем перейти к методам, которые химики применяют для разрушения («анализа») и получения («синтеза») биологически активных полипептидов, рассмотрим три полиамида, представляющие интерес с медицинской точки зрения,— окситоцин, вазопрессин и инсулин.
Обратите внимание на то, что аминокислотная последовательность двух из них почти одинакова, хотя они выполняют совершенно различные физиологические функции. Все три полипептида содержат дисульфидную связь ( — 8 — 8 — ) и утрачивают биологическую активность при восстановлении этой связи ( — Я вЂ” Я вЂ” — э. — »- — 8 — Н+Н вЂ” 8 — ). Окситоцин и вазопрессин — это гормоны полипептидной природы, которые выделяются гипофизом.
Окситоцин контролирует сокращение матки и выделение молока, а вазопрессин поддерживает баланс жидкости в организме, действуя в качестве антидиуретического агента. Поскольку окситоцин вызывает сокращение гладкой мускулатуры, в частности матки, его применяют в медицине для стимуляции родов. Вазопрессин и окситоцин, вопреки своей различной физиологической активности, содержат одни и те же шесть аминокислот (из восьми) и замкнутое кольцо благодаря наличию дисульфидной связи. Если разрушить (восстановить) эту дисульфидную связь, то образуется нециклическая структура, не обладающая биологической активностью этих гормонов. В 1955 г. Нобелевская премия по химии была присуждена В.
дю Виньо за его работы в области биологически активных серусодержащих соединений, и в особенности за впервые осуществленный синтез полипептидного гормона (вазопрессина). дисульфидная связь 1 суз — «уг — '11еи — я1 н — азр — суз — рго — 1ец — д1у — ЯН, ! 11Н, МН, окситоции дисульфидная связь суз — $уг — рЬе — а1н — азр — суз — рго — ага — д1у — ЯН М11» ХН» Вазонрессин Инсулин, подобно вазопрессину и окситоцину, является гормоном.
Его синтезируют бета-клетки островков Лангерганса в поджелудочной железе. Физиологическая роль инсулина состоит в том, что он контролирует метабо- з« о~оо1 402 глАвА 2а лизм глюкозы. Позтому его нередко применяют при лечении диабета. В молекуле инсулина имеются три дисульфидные связи. Одна из них, как и в молекулах вазопрессина и окситоцина, ответственна за образование цикла вдоль пептидной цепи, а две другие удерживают вместе так называемые А- и Б-цепи инсулина (рис. 25-4). А-цепь (С-конец) (У-конец) сисульфисная связь с НзЬ1 à — З Б~ Ь!Н, Ь1Н, Ь1Н / л1у-11е-ча1-а1и-и1«-сув-суз-а1а-вег-ча1-сув-вег-1еМуг-д1и-1еи-д!и-авр-1уг-суа-авр / 8 свсульфпвная Мсульфйная 3 Н Ь1 Ь1Н 1 связь Я связь ! l РЬе-ча1-авр-~1и-Ь1в-1еи-суа-фу-вег-Ь1в-1еи-ча1-~1и-а1а-1еи4уг-1еи-ча1-су-Я1у-Я!и агд Б-цепь ! 11<1-конец) фу 1 рЬе ! рЬе 1уг тЬг 1 рго ! 1уа 1 1С-конец) — г а1а Рис.
25-4. Структура бычьего инсулина. Аминонислотные последовательности инсулина и других гормонов различного происхон<дения приведены в «ТЬе Нап<1Ьоо1< о1 В1осЬегпЮгу», СНС Ргевв, С1ече1ап<1, ОШо. А1а — алании; ага — аргинип; авр-ХН,— аспарагин; сув-Я вЂ” 8-сув — цистин; акг — глутаминовая кислота; а1и-1ЧН, — глутамин; я1у — глицин; Ыв — гисгидин; Пе — изолейцин; 1еи — леГ<цин; 1ув — лизин; рЬе — фенилаланин; рго — пролив; вег — серии ФЬг — треонин; $уг — тирозин; ча1 — валин. АНАЛИЗ ПОЛИПЕПТИДОВ. Полипептиды, как и прочие амиды, можно гидролизовать водными растворами кислот или щелочей.
После полного гидролиза полипептида можно при помощи аминокислотпого анализатора установить его качественный и количественный аминокислотный состав, но не точную последовательность аминокислот. Если перед гидролизом обработать полипептид реактивом Сэнгера, то можно будет затем идентифицировать его 11-концевую аминокислоту, так как она даст устойчивое окрашенное производное анилина, которое не разрушается при гидролизе.
1ЧО 0 0 0 !1 !! 11 основание Охи.— ~~ ~~ — Г< + НвМ вЂ” СН вЂ” С вЂ” МН вЂ” СН вЂ” С вЂ” МН вЂ” СН вЂ” С вЂ” ОН вЂ” + В В' ВФ реактив Сэнгера МО 0 0 — 11 !1 на о~ -<- ОзЬ! — ~~ ' — Х~ — СН вЂ” С вЂ” МН вЂ” СН вЂ” С вЂ” 11 Н вЂ” СН вЂ” СозН вЂ” э ",— Г ! ! ! нагрев ание В В' В» Моз ,/ ОзХ вЂ” ' ~~ — Х11 — СН вЂ” СО,Н+ Н,М вЂ” СНСО,Н+ Н,Х вЂ” СН вЂ” СО,Н В В' В» М-12,4-динитрофенил)аминокислота Амииок11слоты, пептиды и Белки 403 В результате не>голного гидролиза полипептида образуются небольшие пептидные фрагменты.
Меняя условия гидролиза, можно разбивать полипептид на различные фрагменты, которые перекрываются по составляющим их аминокислотным остаткам. Подобно кусочкам мозаики, зти фрагменты можно сложить друг с другом так, чтобы мысленно воссоздать структуру исходного полимера (рис. 25-5). полный гидролиз частичный гидролиз гидантопн (трипептид) оп — суз+ д1у+ д1п+ + суз — д1у+ суз д1п+ суй+ д1у Все возможны> трипепп>иды (реконструированные из продуктов полного гидролиза) д1и — суз — д1 у д1у — суз — п1п суз — п1у — п11> А Б В фп — д1у — суз суз — д1ц — д!у ц1у — фп — суз Г Д Е Единственный трипеппгид, структура ното>ого не противоречит продунп аи част и ч ного ги дров ига О О !! !! йОзΠ— СН(1 1Н.) — СНз — СН,— <.— 1!Н вЂ” ОН вЂ” С вЂ” 1(11 — СН,СО,Н ! сн,ян у глутамилцистеинилглицин (глутатион) (д1п — суз — д1у) Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
