Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Несмеянов. Алексаидр Николаевич Несмеяиов (1899 — 1980) -- выдающийся советский химик-органик, основатель новой области химии — элемеитооргаиической химии, президент АН СССР, Герой Социалистического Труда, лауреат э)еиииской и Государствсииой премий СССР, инициатор исследований в области искусствеииой пищи. 11.1. а-АМИНОКИСЛОТЫ 11.!.1. Классификация Многообразные пептиды н белки состоят из остатков а-аминокислот. Общее число встречающихся в природе аминокислот достигает 300, однако некоторые из них обнаружены лишь а определенном сообществе или даже в одном организме. Среди 314 П родолккеиие ," Для эаписи амииакислоткых остатков в макрамалекулах пептидов к белков кспаль. трехбуквекиые (икагдэ аляабуквекиые) сакращеккя их тривиалькых каэваиий. Йеэамекимые а амииакислоты ин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан (см.
. !1,1). При некоторых, чаше всего врожденных, заболевая перечень незаменимых кислот расширяется. Например, фенилкетонурии человеческий организм не синтезирует еше у а-аминокислоту — тирознн, который в организме здоровых ей получается при гидроксилировании фенилаланина. 317 Венаольныа млн е ароцммлнчзомнй радмнал Метмпенпаап группа СХ~ О-— / ~ОН -СН-СООН 2 1 Н Н р.ммдопмпапаммм (трпптзйам) р,миндазопмпаланмм (гмстмдмн) Н С-СООН 2 МН2 Изпопарныа радикал Глнцмм [меатрапьнап) Лизин (осмознап) ныа атом Гпутамммпаап нмслота (ммспап) Н2 н.
с Прозам 313 а-Аминокислоты занимают ключевое положение в азотистом обмене. Многие из них используются в медицинской практике в качестве лекарственных средств, влияющих на тканевой обмен Так, глутаминовая кислота применяется для лечения заболева. ний центральной нервной системы, метионин и гистидин — лечения и предупреждения заболеваний печени, цистеин — глазных болезней и т.
и. Аминокислоты классифицируют несколькими способами зависимости от признака, положенного в основу их деления на группы. Одним из классификационных признаков служит химическая природа радикала )с. По этому признаку а-аминокислоты делятся на алифатические, ароматические и гетероциклические (см. табл. ! !. ! ) .
Алифатические а-амииокислоты составляют наиболее многочисленную группу. Внутри этой группы их подразделяют с привлечением дополнительных классификационных признаков. Например, в зависимости от числа карбоксильных групп и аминогрупп в молекуле выделяют н е й т р а л ь н ы е (одна ХН2- и одна СООН-группы), ос н 6 в н ы е (две )х)Н2- и одна СООН-группы) н к и сл ы е (одна )х)Нз- и две х.ООН-группы) аминокислоты.
Нзи (СН2]4 СН СООН НООС ~Он ) СН ОООН ЙН2 йН2 Заметим, что в группе алифатичесиих нейтральных о-аминокислот число атомов углерода в цепи не бывает выше 6. При этом не существует е-аминокис. лоты с четы ьия ° р атомами углерода в цепи, а о-аминоиислоты с пятью и шестью атомами углерода имеют только разве~вленное строение (валин, лейцин, изолейцин).
В алифатическом радик[зьле могут содержаться «дополнительные» функциональные группы, например гидроксильная (серии, треоннн), карбоксильная (аспарагиновая и глутаминовая кислоты), тиольная (цистеин), амидная (аспарагин, глутамин) группы. А о р матические и гетероциклические а-аминокислоты построены таким образом, что бензольные и гетероциклические кольца в них отделены от общего а-аминокислотного фрагмента метиле.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
