Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Метод Меррифилда быстро вошел в практику. Этим методом были синтезианы цени А и Б инсулина (1967), апоферритин (1968), дибонуклеоза А (1969) синтезе дибпнпкдепэаа были соединены 124 аминокислотных остатка, что по~ре вло нргшедения 369 химических реакций и 1131 автоматических операций ромывки н т. и ) беэ промежуточного выделения продуктов. К настоящему мени с помощью этого метола синтезировано большое количество пептидов, ержаших 50 и более аминокислотных остатков.
Школой акад. М. М. Шемякина предложен так называемый жидкофазный д синтеза пептидов, в котором твердый носитель заменен расгиоримым поли. ролан. При использаиании этого метода сохраняются все преимуптсства синтепроводииого в растворе, т. е более высокая скорость реакции и более широй выбор реагентов и защитных групп.
11.3. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ ' Для высокомолекулярных полипептидов и белков наряду с рвичной структурой характерны более высокие уровни органиции, которые принято называть вторичной, третичной и четверчной структурами. ' Вторичная структура описывается пространственной ориентаей основной полипептидной цепи, третичная — трехмерной артектурой всей белковой молекулы, Как вторичная, так и треная структуры связаны с упорядоченным расположением макмолекулярной цепи в пространстве. Вторичная структура закрепляется, как правило, с помощью дородных связей между пептидными группами, довольно близко сположенными в цепи а-аминокислотных остатков. Ее основе виды — а-спираль и р-структура.
Третичная структура стализируется не только водородными связями, но и другими дами взаимодействий, например ионным, гидрофобным, а также сульфидными связями. " Первые три уровня характерны для структурной организации х белковых молекул. Четвертый уровень встречается при обра. анин единых белковых комплексов, состоящих из нескольких липептидных цепей. ' Определяющее значение в формировании более высоких уровй органиэации белковых молекул имеет нх первичная структу. . Природа а-аминокислотиых остатков и порядок их соединея обусловливают характер стабилизации более высокооргазованных структур. При этом существенную роль играет важйшее звено первичной структуры — пептидная группа.
Строение пептидной группы. В пептидной (амидной) группе О)э)Н вЂ” атом углерода находится в состоянии зрз-гибридизаи. Неподеленная пара электронов атома азота вступает в со- 361 н я е-Углеродиый атее ь я' н Боновой радикал Рис. 11.4, Расположение иа плоскости пептидной группы — СО!ЧН вЂ” — в а-углеродных атомов аминокнслотных остатков. пряжение с и-электронами двойной связи С=О. С позиций электронного строения пептидная группа представляет собой трехцентровую р,я-сопряженную систему (см.
2.3.1), электронная плотность в которой смещена в сторону более электроотрицательного атома кислорода. Атомы С, О и Х, образующие сопряженную систему, находятся в одной плоскости. Распределение алек. тронной плотности в амидной группе можно представить с помощью граничных структур. Н 1 СМ О Н ~Сгй~ ! О В результате сопряжения происходит некоторое выравнивание длин связей.
Двойная связь С=О удлиняется до 0,124 нм против обычной длины 0,121 нм, а связь С вЂ” Х становится короче— 0,132 нм по сравнению с 0,147 нм в обычном случае (рис. 11.4). Наличие плоской сопряженной системы в пептидной группе является причиной затруднения вращения вокруг связи С вЂ” Х (барьер вращения составляет 63 — 84 кДж/моль). Таким образом, электронное строение предопределяет достаточно жесткую плоскую структуру пептидной группы. Как видно из.рис. 11.4, а-углеродные атомы аминокислотных остатков располагаются в плоскости пептидиой группы по разные стороны от связи С вЂ” М, т.
е. в более выгодном транс-положении: боковые радикалы й аминокислотных остатков в этом случае будут наиболее удалены друг от друга в пространстве. 362 олипептидная цепь имеет удивительно однотипное строение ржет быть представлена в виде ряда расположенных под ' м друг к другу плоскостей пептидных групп, соединенных ' ду собой через а-углеродные атомы связями С, — Х и (рис.
11.5). Вращение вокруг этих одинарных связей " ма ограничено вследствие затруднений в пространственном " ешении боковых радикалов аминокислотных остатков. Таким взом электронное и пространственное строение пептидной ' пы во многом предопределяет структуру полипептидной цепи алом. Вторичная структура. Учитывая различные виды ограничений щения вокруг а-связей, Л. Полинг и Р. Кори (1950) расчет- путем показали, что для полипептидной цепи одной из на- ее выгодных конформаций является расположение в прост- стве в виде правозакрученной спирали, названной ими п:и р а л ь ю (рис. 11.6, а). :,Пространственное расположение а-спирализованной полипепой цепи можно представить, вообразив, что она обвивает й цилиндр (рис. 11.6, б).
На один виток спирали в среднем одится 3,6 аминокислотиых остатков, шаг спирали составля- ',54 нм, диаметр — 0,5 нм. Плоскости двух соседних пептид- групп располагаются при этом под углом 108', а боковые икалы а-аминокислот находятся на наружной стороне спира- т. е. направлены как бы от поверхности цилиндра. «Основную роль в закреплении такой конформации цепи игра- ' водородные связи, которые в а-спирали образуются между бонильным атомом кислорода каждого первого и атомом воода МН-группы каждого пятого а-амииокислотных остатков. Н О Н О и ! и -й-СН-С-й-СН-С-й-СН-С-й-СН-С-й-СН-С 1 1 и 1 ! 1 И 1 1 ! И н 1 О н2 н яз ял Н яа О Водородные связи направлены почти параллельно оси а.спи' н (рис. 11.7).
Они удерживают цепь в закрученном состоянии. 'Обычно белковые цепи спирализоааны не полностью, а лищь Уично. В таких белках, как миоглобин и гемоглобин, содерся довольно длинные а-спиральные участки, например цепь глобина спирализв вана иа 75 вш Во многих же других белках я спиральных участков в цепи может быть небольшой. ,Другим видом в2орнчной структуры полипептидов и белков яется (1-с тру кт у р а, называемая также складчатым етом, или складчатым слоем. В складчатые листы адываются вытянутые полипептидные цепи, связываемые жеством водородных связей между пептидными группами х цепей.
В большинстве случаев складчатый лист включает ЗКЗ ол ал Плоспосте пептидпой тптппв -О,б пм ,.Гп' "у 364 Рнс. ! 1.5. Взаимное положение плоскостей пептнднык групп в полнпеп- тндной цепи. Рнс. ! 1.6. а-Спиральная конформацня полнпептндной цепи. Обьясненне в тексте. 'более шести полипептидх цепей. При этом, если и параллельны, т.
е. нмеодинаковое направление : Х- к С-концу, то образует- параллельный складчатый 'ст (рис. 11.8, а). Если цепи 'тнпараллельны, то возниет структура антипарального складчатого листа ис. !1.8, б). Боковые ракалы Й располагаются 'регулярном порядке выше и ' же некоторой плоскости, веденной через складчай лист (рис. 11.9). Структура антипаралйльного складчатого листа жет также возникать у ' ной полипептидной цепи, гда эта цепь изгибается 'ама на себя» и в пространве сближаются два ее ветка. Во многих белках повременно содержатся спиральные н р-складчае структуры. В отличие от а-спирали адчатые листы условно итают плоскими.
Однако адчатые листы могут быть закрученными. Например, фнброин шелка содержит ень длинные скрученные нты р-складчатого листа. Структура широкого (шенцепочечного) скрученнолиста соответствует по ометрическим параметрам обу двойной спирали НК (см. 13.2). Это обстотельство позволяет полаать, что вторичная струкра белка (а именно скруенные складчатые листы) аходится в определенном аимоотношении со втончной структурой ДНК. Рнс.
11.7. Вторичная структура полинептндной цепи в виде а-спирали (воспронзведено с разрешения нз кнкгн: В!ооптйе!б М. М., Сйетпгз(гу апб Гйе В»йпй отпав!гш, 2пб еб., Лойп 'тлт!!еу апб Ьопз, !пс., !980, р. 564). !ф С-нонец сня / нн с=о / инс нн / о=с сня / нн с=о / янс мнд снз 1 СО О-Сн-Сна-Сна — СН 1 мн Оотатаи Н й .О-галантапи. раноаы н.нонец Полнпептианаа 1 Рнс. 1!.8. Параллельный и антипараллельный складчатые листы. Объяс- нение в тексте.
О цепи ногюагена Оотатон Гл О глюнопн раиоаы Структура коллагена. Коллаген — один из самых распространенных белков человеческого организма, на его долю приходится до 30 а// от общего количества белка. Коллаген представляет собой волокнистый, нерастворимый в воде белок. Вместе с другими компонентамн он образует коллагеновые волокна, составляющие основную массу соединительной ткани организма, Полипептид, лежащий в основе коллагена, называется т р оп о к о л л а г е н о и. Тропоколлаген имеет необычную первичнукл н Рис. 11.9. Вторичная струкура полнпеп'гидной цепи в виде складчатого листа (п-структура).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
