Х.-Д. Якубке, Х. Ешкайт - Аминокислоты, пептиды, белки (1128686), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Действие этого токсина основано на том, что аппаратбиосинтеза белка не может отличить пролин от азетидинкарбоновой кислоты. Самже ландыш защищен от неконтролируемого встраивания этой кислоты в собственные белки благодаря наличию высокоспецифичной пролил-тРНК-синтетазы.К ряду иминокислот принадлежит такжеь-транс-2,3-дикарбоксиазиридин (19) из культуры Streptomyces. Антибиотик о-циклосерин (20) действуеткак антагонист D-аланина и препятствует синтезу D-аланина, необходимогодля построения стенок бактериальных клеток.(20)Аминокислоты23К ряду основных аминокислот относится орнитин H2N-CH2-CH2-CH2-CHtNHjJ-COOH (наличие его в белках спорно).
Орнитин, как и цитруллинHjN-CO-NH-CHj-CHj-CHjCHtNH^-COOH, — промежуточныйпродуктцикла мочевины; он широко распространен как свободная аминокислота, атакже входит в состав различных антибиотиков. Как составная часть белкаорнитин до сих пор был обнаружен только в гидролизатах некоторых морских водорослей.Из ряда аминодикарбоновых кислот следует упомянуть ь-а-аминоадипиновую кислоту HOOC-CH2-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH (которая появляетсяв грибах на первой ступени биосинтеза лизина), а также и ь-а, е.-диаминопимелиновую кислоту HOOC-CH(NH2)-(CH2)3-CH(NH2)-!COOH (материалдля клеточных стенок бактерий).Аминотрикарбоновая а, 7-карбоксиглутаминовая кислота (Gla) быланайдена в протромбине и в минерализированных белках тканей [22, 23].1.3.1.3.1.Стереохимия аминокислот [24 — 26]Оптическая активность аминокислотВсе аминокислоты, за исключением глицина, оптически активны благодаряхиральному строению.
Энантиомерные формы, или-оптические антиподы,имеют различные показатели преломления (круговое двулучепреломление)и различные коэффициенты молярной экстинкции (круговой дихроизм) для~ лево и право циркулярно поляризованных компонент линейно-поляризованного света. Они поворачивают плоскость колебаний линейного поляризованного света на равные углы, но в противоположных направлениях. Вращение происходит так, что обе световые составляющие проходят оптически активную среду с различной скоростью и при этом сдвигаются по фазе.По углу вращения а, определенному на поляриметре, можно определить удельное вращение [a]D:100аыгде с — концентрация (г/100 мл) раствора; / — толщина слоя, т. е.
длинатрубки поляриметра (в дм). При этом обычно указывают температуру измерения t, растворитель и длину волны поляризованного света (обычно работают с монохроматическим светом с длиной волны натриевой линииX = 589,3 им).Используют также молекулярное вращение, т.
е. [а] относят к 1 молю:В табл. 1-4 приведены значения удельного вращения и молекулярноговращения протеиногенных аминокислот в различных растворителях. Следует заметить, что зависимость оптического вращения от концентрации24Стереохимия аминокислотТаблица 1-4. Молекулярное вращение \M\Dи удельное вращение [a]D протеиногенных аминокислотАминокислотаAlaValLeuHealleSerThraThrCystinCysMetProHypaHypLysArgHisAspAsnGluGinPheTyrTrpaбМолекулярная массаМвода89,10117,15131,18131,18131,18105,10119,12119,12240,31121,16149,22115,14131,14131,14146,19174,21155,16133,11132,12147,14146,15165,20181,20204,23\М]\У (Ы|?)+ 1,6(1,8)+ 6,6(5,63)-14,4(11,0)+ 16,3(12,4)+ 20,8(15,9)-7,9(7,5)-33,9(28,5)+ 11,9(10,0)-509,24211,9)-20,0(16,5)-14,9(9,8)-99,2(86,2)-99,6(76,0)-78,0(59,4)+ 19,7(13,5)+ 21,8(12,5)-59,8(38,5)+ 6,7(5,0)-7,4(5,6)+17,7(12,6)+ 9,2(6,3)-57,0(34,5)-68,8(33,7)вразличных средах5 н.
науксусная кислота+13,0(14,6)+ 33,1(28,3)+ 21,0(16,0)+ 51,8(39,5)+ 51,9(39,6)+ 15,9415,1)-17,9(15,0)+ 37,8(31,7)-557,4(231,9)+ 7,9(6,5)+ 34,6(23,3)-69,5(60,4)-66,2(50,5)-24,7(18,8)+ 37,9(25,9)+48,1(27,6)+ 18,3(11,8)+ 33,8(25,4)-7,4(5,6)+ 46,8(31,8)+ 46,5431,8)-7,4(4,5)-18,1(10,0)-5,7(2,8)+ 29,4(33,0)+ 72,6(62,0)+ 29,5(22,5)+ 64,2(48,9)+ 55,7(42,5)-35,7(30,0)+ 45,Зб(38,0)+ 15,7(13,0)+ 29,8(20,0)-92,1(80,0)-100,9477,0)-39,3(30,0)+ 51,3(29,4)+ 11,6(7,5)+ 37,8428,6)-12,4(7,5)-69,4(34,0)Концентрация с21—221121—21—2121—21—22222222221—221—2В 1н. на.с = 0,25.имеет значение только в первом приближении. В области с = 1 + 2 соответствующие значения почти не зависят от изменения концентрации.Если при измерении молекулярного вращения оптически активного соединения используют линейно-поляризованный свет с непрерывно меняющейся длиной волны, то получают характерный спектр. В том случае, еслизначения молекулярного вращения возрастают с уменьшением длины волны, говорят о положительном эффекте Коттона, в противоположномслучае — об отрицательном.
Особенно существенные эффекты наблюдаются при длине волны, соответствующей максимумам полос поглощения соответствующих энантиомеров: происходит изменение знака вращения. Этоявление, известное как дисперсия оптического вращения (ДОВ), наряду с+ 2000h-2000 у200240280320Длина волны Л, имРис. 1-3. Кривые ДОВ для D- и ь-аланинов. 1 — гидрохлорид, 2 — нейтральный раствор аминокислоты.5.0у"\Л3.0Ч\VI\чЪ^1.0vх\\, \Ь-метионинpH 0,45pH 4. 10pH 8|00pH 11,102\\е. ю \D-метионииpH 0.45pH 1i85pH 3.45pH 7,10-5,0 k200210220230Длина волны К нмРис. 1-4. Спектры КД D- и ь-метионина.24025026Стереохимия аминокислоткруговым дихроизмом (КД) используется при структурных исследованияхоптически активных соединений.На рис. 1-3 представлены кривые ДОВ L- И D-аланина, а на рис. 1-4 —спектры КД о- и L-метионина.
Положение и величина вращения карбонильных полос в области 200 — 210 нм сильно зависят от pH. Для всех аминокислот принято, что при L-конфигурации проявляется положительный, приD-конфигурации отрицательный эффект Коттона.1.3.2.Конфигурация и кон формация аминокислотКонфигурацию протеиногенных аминокислот соотносят с »глюкозой; такой подход предложен Э.
Фишером в 1891 г. В пространственных формулах Фишера заместители у хирального С-2 атома занимают положение, которое соответствует их абсолютной конфигурации (это было доказано через 60 лет).На рис. 1-5 приведены пространственные формулы D- И ь-аланина.СО 3 НРис. 1-5. Пространственные формулы D- и L-аланина.В двумерном изображении для D- И L-изомеров принят определенныйпорядок расположения заместителей. У D-аминокислоты наверху изображают карбоксильную группу, далее следуют по часовой стрелке аминогруппа,боковая цепь и атом водорода (см. ниже).
У L-аминокислоты принят обратный порядок расположения заместителей, причем боковая цепь всегдастоит внизу.В случае абсолютной конфигурации по Кану, Ингольду и Прелогу заместителихирального С-атома располагаются в убывающем порядке и D-аминокислотам соответствует обозначение (R)-, a L-аминокислотам — (S)-. Хотя эта система универсальна, она до сих пор не получила признания в номенклатуре аминокислот.Аминокислоты треонин, изолейцин и гидроксипролин имеют два центра хиральности.соонHjN-C-Hн-с-он1сн,L-треонинсоонH-C-NH,но-с-нсн,D-треонинсоонH-C-NH2н-с-онсн,соонHjN-C-Hно-^-нсн,D-a/mo-треонин L-алло-треонинАминокислоты<роонH2N-C-Hн,с-с-нCHнсоонсоонH-C-NHjH-^-NHjн-с-сн,с,н 5L-изолейцин0-изолейциннсоонн,с-с-нCjH,HjN-C-Hн-с-сн,ijHsD-алло-иЗолейцинL-алло-изопейцинон н4-гидрокси-Ь-пропин(гранс-4-гидрокси-1—пролин)NH274-гидрокси-Р-лропин(гранс-4-гидрокси-Б-пропин)нон налло-4-гидрокси-Ь-пр..
пин(цис-4-гидрокси-Ь-пропин)нналло-4-гидрокси- D-пропин(цис-4-гидрокси-Р-пролин)У цистина НООС-СЩЫН^-СНг-З-З-СНг-СЩКН^-СООН оба центрахиральности идентичны, так что кроме D-, L- И DL-форм появляется неактивный .мезо-цистин.При первых стереохимических исследованиях ограничивались указанием,что соединения, выделенные из белка, относятся к одному и тому же стерическому ряду. Основными критериями стерической корреляции служилиодинаковое поведение при взаимодействии со стереоспецифическими ферментами, одинаковый положительный сдвиг оптического вращения привозрастающей концентрации кислоты [27], а также взаимные превращенияотдельных аминокислот,- происходящие с сохранением центра хиральности.Первым превращением такого рода был перевод ь-серина в L-аланин, осуществленный Фишером:СНаОНЬ-серииCHjOHCHjCIСИ,L-аланинВ 1933 г.
Кун и Фрейденберг наблюдали однотипный сдвиг молекулярного вращения для производных аланина и молочной, кислоты. Как видноиз данных табл. 1-5, у производных Ц+)-молочной кислоты и (+)-аланинапроисходит аналогичный переход [A/JD из положительной области в отри-28Стереохимия аминокислотТаблица 1-5. Молекулярное вращение \M]D различных производных аланинаи молочной кислотыMDпроизводное(+)-аланинаЗаместителиR1«рои1R21R _O-C-Hсн,с 6 н 5 сос 6 н 5 сос 6 н 5 сосн 3 со-+ 70+ 120-74-NH 2-ос 2 н 5-OCH,-ос 2 н 5производноеL-молочнойпроизводноеD-молочнойСОИ1H-C-OR 1COR1R'-NH-C-Hсн,ы%-120-49-35+ 76+ 120+49+ 35-76цательную, так что природный ( + )-аланин можно отнести к L-ряду. Такимобразом была установлена относительная конфигурация протеиногенныхаминокислот.После установления абсолютной конфигурации молочной кислоты наосновании расчета дисперсии вращения (Кун, 1935 г.) и винной кислоты спомощью рентгеноструктурного анализа (Бийвё, 1951 г.) нужно былоустановить однозначные стерические связи природных аминокислот с этими гидроксикислотами.
Это удалось Ингольду и др. в 1951 г.; они осуществили перевод с>(+)-бромпропионовой кислоты в ь(+)-молочную кислоту ив Ц+)-аланин. Эти превращения протекают по 8ы2-механизму, и,как показано кинетическими исследованиями, обусловливают обращение конфигурации у асимметрического атома углерода. Таким образом была однозначноустановлена абсолютная конфигурация аминокислот.соонон®_кислотаJMS- * , - сн,£?Ь(+)-аланинсоон„.«..в,~»Э(+)-бромпропионоваякислота_^NJсоон_C-HСН,Аминокислоты29В настоящее время определение абсолютной конфигурации аминокислотпроводят как с помощью рентгеноструктурного анализа и ферментативныхметодов, так и с помощью исследования спектров КД и ДОВ [28].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
