химический каталог




Органическая химия

Автор А.П.Лузин, С.Э.Зурабян, Н.А.Тюкавкина и др.

ких условиях гидролиза подвергаются дальнейшим превращениям. Полный гидролиз пептидов проводится с целью установления аминокислотного состава пептида, однако он не дает информации о последовательности звеньев в цепи, т. е. о первичной структуре.

Задание 16.7. При гидролизе трипептида образовались две а-аминокислоты — глицин и аланин. Предложите варианты строения этого пептида

Сведения о последовательности а-аминокислотных остатков в цепи могут быть получены в результате постепенного, шаг за шагом, отщепления аминокислот с одного из концов цепи с последующей идентификацией отщепленной а-аминокислоты. Такие методы в настоящее время существуют, и с их помощью установлена первичная структура многих пептидов и белков.

Физиологически активные пептиды. К пептидам относятся некоторые гормоны — регуляторы процессов жизнедеятельности. Самым коротким физиологически активным пептидом является гормон глутатион, участвующий в процессах окисления и восстановления в клетке. Он построен всего из трех аминокислот — аланина, цистеина и глутаминовой кислоты. Гормоны вазопрессин и ок-с и т о ц и н, выделяемые из гипофиза, представляют собой пептиды, состоящие из 9 аминокислот. Оба имеют близкую первичную структуру, отличаясь строением только двух аминокислотных звеньев. Однако этих различий достаточно для проявления этими пептидами совершенно различных физиологических свойств. Инсулин-—

416

гормон поджелудочной железы, понижающий содержание сахара в крови, является пептидом, включающим 51 аминокислотный остаток. Совсем недавно было установлено, что в головном мозге содержатся так называемые нейропептиды, ответственные за снятие ощущения боли.

Недавно было обнаружено, что метиловый эфир пептида, получивший тривиальное название аспаргам, обладае! очень сладким вкусом (примерно в 200 раз слаще сахарозы). Он неткепчен, малокалориен и выпускается промышленное 1ыо в больших масштабах

НООССН ,CHCON НСНСООСН.

"I I NH, СН^Н,

АснарIам

Получены многочисленные синтетические аналоги аспартама и выяснено, что замена L-глутаминовоп кислоты па ее D-энапгномер или на L-acnapaiиповую кислоту приводи! к безвкусным соединениям

Выяснение строения органических соединений, а тем более биологически активных веществ, всегда было одной из важнейших задач органической химии Установление структуры соединений открывает путь к их химическому синтезу и поиску синтетических аналогов с ценными свойствами. И если сейчас задача химического синтеза белковых макромолекул пока еще слишком сложна (и экономически неоправдана), то получение химическим путем относительно коротких пептидов в настоящее время вполне реально

Достижения в области синтеза пептидов позволяют автоматизировать процесс и вести его по заданной программе. С помощью приборов, называемых синтезаторами, получены пептиды, содержащие десятки аминокислотных остатков, и даже некоторые белки Аналогично синтезу пептидов автоматизации поддается и метод анализа первичной структуры пептидов.

16.2.2. ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА

Цепи пептидов и белков принимают в пространстве определенную более или менее компактную форму. Уникальная особенность белковых молекул заключается в том, что они имеют, как правило, четкую пространственную структуру, или конформацию. Ранее на примере более простых соединений было показано, что конформация — это пространственное расположение атомов в молекуле, обусловленное вращением вокруг простых связей (см. 2.1.7). В данном Же случае понятие конформации применяется для пространственного С1роення длинных полипептндных цепей. Как только молекула ока-

Ч—352

417

жется развернутой или уложенной иным способом в пространстве она почти всегда теряет свою биологическую функцию. Способность пептидных цепей принимать только одну или несколько конформаций а не бесконечное их множество, предопределяется пространственным строением пептидной группы.

Строение пептидной группы. В пептидной (амидной) группе атом углерода находится в х/?2-гибридном состоянии. Неподеленная пара электронов атома азота вступает в сопряжение с я-электронами связи С=0, и в результате ^-сопряжения электронная плотность смещается в сторону более электроотрицательного атома кислорода (см, 8.1.4.3). При этом связь азот — углерод в значительной степени носит характер двойной связи — по длине она заметно короче обычной связи С—N (0,147 нм). Одновременно несколько удлиняется связь углерод—кислород. В связи с этим свободное вращение вокруг пептидной связи С—N затруднено, и пептидная группировка приобретает плоское строение (рис. 16.2). Возможность вращения вокруг связей С„—С и С„—N сохраняется. В целом пептидная цепь представляет собой ряд плоскостей, разделенных своеобразными «шарнирами» — группами —CHR— (рис. 16.3). При этом вращение вокруг указанных связей ограничено рядом факторов, например объемом и полярностью радикалов R.

Закрепление конформаций пептидной цепи. За несколько лет до того, как экспериментально была установлена конформация пептидных цепей, Л. Полинг и Р. Кори (1951) на основании расчетов предсказали наиболее выгодные способы укладки цепей в пространстве.

Лапнус По.чниг (1901—1996) — американский химик и физик, основные труды которого посвящены исследованию строения молекул и при-

7882

Рис. 16.3. Плоские участки пепшдноп цепи, oi ранпчпвающне свободное вращение в пешидах.

ролы химической связи. Л Полппг — общее [веппып дся1сль, лауреат Нобелевской премии в обласш химии (1954), Нобелевской премии мира (1962) и международной Ленинской премии «За укрепление мира между пародами» (1970), член Академии паук СССР (1958).

Пептидная цепь может укладываться в пространстве в виде спирали (наподобие винтовой лестницы). В одном витке спирали помещается около четырех аминокислотных остатков. Закрепление спиральной структуры обеспечивается водородными связями между группами С=0 и NH, направленными вдоль оси спирали (на рис. 16.4 показана только часть этих водородных связей). Все боковые радикалы R аминокислот находятся снаружи спирали. Такая конформация названа а-спиралью.

Задание 16.8. Могут ли образовываться водородные связи между соседними ампнокпелошымп остатками полппептндной цепи (см. рис. 16.4)?

Другой вариант упорядоченной структуры полипептидной цепи — Р-структура, или р-складчатый слой. В этом случае скелет находится в зигзагообразной конформации, и цепи располагаются параллельно друг другу, удерживаясь водородными связями (рис. 16.5). Таким образом, белковая молекула характеризуется не только первичной структурой, но и способом укладки цепи в пространстве.

14*

419

i

i

н

II /

I R n

Рис. 16.4. Водородные связи, оаби-лпзпрующне а-спиральную конфор-машпо полипеп I ндпон цепи

вая или аспарагиновая кислоты другой) возникает ионное взаимодействие.

• Вторичная структура белка — это более высокий уровень структурной организации, в кото-1 ром закрепление конформаций происходит за счет водородных связей между пептидными группами.

В некоторых белках отмечено высокое содержание а-спираль-ных участков; к ним относятся белки волос, шерсти, наружных покровов кожи. В других белках, например в шелке, преобладает В-структура. Большинство же белков содержит как а-спи-ральные участки, так и р-струк-туры, а отдельные участки цепи могут и не иметь регулярной укладки.

Конформация белковой молекулы стабилизируется не только за счет водородных связей, но и некоторых других видов взаимодействий.

Например, между противоположно заряженными группами в боковых радикалах некоторых а-аминокислот (глутамино-— с одной стороны, лизин — с

Остатон лизина

NH—СН—СО-Пептидная цепь

I

(CH^NHg

-*-jf- Ионное взаимодействие

ооссн

-СО—СН—NH

Остаток аспарагиновой кислоты

Между двумя остатками цистеина за счет окисления SH-rpynn боковых радикалов R возникает ковалентная дисульфидная связь. Конформация полипептидной цепи в этом месте стабилизируется п

420

Рис. 16.5. Водородные связи, стабилизирующие р-структуру полипептидной цепи.

может быть разрушена только после разрыва связи S—S, например в результате восстановления.

Денатурация белков. Поскольку конформации белковых молекул чаще всего закрепляются относительно слабыми водородными связями, то под влиянием многих факторов пространственная структура способна разрушаться, что приводит к потере биологических функций белков. К таким факторам относятся повышенная температура (нагревание), изменение рН среды, УФ- и рентгеновское излучения и даже механическое воздействие (встряхивание растворов белков).

• Денатурация белков — это разрушение их природной (натив-ной) пространственной структуры с.сохранением первичной структуры.

Всем хорошо известный пример тепловой денатурации — «свер-тьшание» яичных белков при варке яиц. В результате разрыва водородных связей (рис. 16.6) и устранения других факторов, стабилизи-

421

Денатурация

Нативный белок

Денатурированный белок

Рис. 16.6. Необратимая денатурация белка.

руюших конформацию, денатурированный белок теряет растворимость, после чего первоначальная структура уже не может быть восстановлена. Денатурация редко бывает обратимой. В этих немногочисленных случаях важно то, что беспорядочно скрученная молекула денатурированного белка самопроизвольно принимает нативную пространственную структуру с полным сохранением биологической активности.

Фактором, вызывающим денатурацию, является также образование нерастворимых солей белков. С этим можно встретиться в случаях отравления солями тяжелых металлов (ртути, свинца, серебра и др.). При таких отравлениях в качестве противоядия используют белки с повышенным содержанием кислотных групп, например яичный альбумин. Он действует как конкурент белков организма и сам связывает токсичный агент, образуя с ним нерастворимую соль, которая затем выводится из организма.

¦ Вопросы и упражнения

1. Охарактеризуйте принцип построения пептидной цепи.

2. Приведите строение трнпсптнда фенилаланилтирозилцистеппа, представляющего концевую последовательность гормона вазопресснна. Укажите в трнпептндс N- н С-концы, пептидные связи.

3. Исходя нз

страница 66
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

Скачать книгу "Органическая химия" (12.1Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Кликай, преобретай выгодней со скидкой по промокоду "Галактика" в KNS - купить ноутбук asus игровой - офис на Дубровке с собственной парковкой.
термостатный привод на вощдушные клапана
сейфы германия
купить билеты на концерт 5 seconds of summer в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(30.03.2017)