Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

К-кінцева амінокислота С-кінцева амінокислота



трипептид

Назви пептидів утворюються шляхом послідовного перерахування всіх аміно­кислот, починаючи з N-кінцевої амінокислоти, причому назви амінокислот, крім останньої, набувають суфікса -ил (-іл). За цією послідовністю пишуть і скорочені позначення:

Н^—СН— СО—N11—СН— СО—№і—СН2— СООН


СН,


(СН2)2— СООН


Апаншглутамілгліцин;

Ала-Глу-Глі


БІЛКи



Певну послідовність а-амінокислот, які входять у цей поліпептидний ланцюг, на­зивають первинною структурою пептиду або білка.

Зміна амінокислотної послідовності приведе до порушення або зникнення біо­логічної активності білка. Білки відрізняються від пептидів більш складним рівнем структури. У структурній організації білків, крім первинної, вирізняють вторинну, третинну і четвертинну структури.

Вторинною структурою білка називають просторове розташування (просторове укладання) атомів основного поліпептидного ланцюга.

Розрізняють два типи вторинної структури білків — а-спіраль і складчасту |3- структуру.

а-Спіраль має просторову форму, подібну до правозакручених гвинтових схо-

а

дів (рис. 35.2). Оскільки вона побудована з ділянок (—NH—H—C(O)—), які

Виток 0,54 нм Крок 0,15 нм

повторюються, то розміри її досить сталі. На один виток спіралі припадає приблизно 3,6 амі­нокислотного залишку, що відповідає лінійній відстані вздовж осі спіралі 0,54 нм. Діаметр спі­ралі дорівнює 0,5 нм. Крок спіралі (відстань між однаковими атомами) становить 0,15 нм.

Са

У формуванні спіральної структури головну роль виконують водневі зв'язки, що утворюються між групами C=O і NH, розділеними трьома амінокислотними залишками. Водневі зв'язки майже паралельні осі спіралі, а оскільки кожна група C=O і NH а-спіралі бере участь в утво­ренні водневого зв'язку, то це робить конформа­цію досить стійкою.

Рис. 35.2. Cхема а-спіральної кон­формації поліпептидного ланцюга

Найчастіше поліпептидні ланцюги в білках спіралізуються не повністю. Наприклад, залиш­ки проліну та оксипроліну не містять атомів Гідрогену в пептидній групі і відповідно не бе­руть участі в утворенні водневих зв'язків: поліпептидний ланцюг на цих ділянках просто зігнутий. Ізопропільна група валіну також створює стеричні перешкоди для спіралізації.

Іншим типом вторинної структури є так звана складчаста Р-структура, в якій окремі поліпептидні ланцюги в зиґзаґоподібній конформації покладені паралельно один до одного і сполучені між собою численними водневими зв'язками. якщо поліпептидні ланцюги мають однаковий напрям від N- до C-кінця, то утворю­ється паралельна складчаста Р-структура, а якщо протилежний — антипаралельна (рис. 35.3). У Р-структурі бокові групи амінокислотних залишків знаходяться вище і нижче умовної площини, проведеної через структуру.

Поліпептидний ланцюг, який має той чи інший тип вторинної структури, здат­ний певним чином скручуватися в просторі, що і визначає третинну структуру білка, тобто загальну форму поліпептидного ланцюга.

Третинна структура, крім водневих зв'язків, стабілізується іонними (між додатковими карбоксильними і аміногрупами) та ковалентними (дисульфідні



Глава 35


 


-кінець


-кінець


М-кінець С-кінець


 


                       
   
     
     
 
 


н

Н—N
0=Сч

 

;с=о.

'\\-п
 
е
>

 

*•
с=о

м-н

;с=очн<

 

м н-

с=о
.

;

..0=С


 

°<С>м-н-    
  -н—  
0=с\   /
    М/С>""Н\ ч)с=о\-
£:с£н.   ч /
  ••н- м( """ну
     
н*' хс=о- ••н- И^ """н\ \/ ~ \

 


С-кінець


С-кінець


С-кінець М-кінець


Рис. 35.3. Ділянки складчастої |3-структури:

а — паралельна; б — антипаралельна

містки в цистині) зв'язками, а також гідрофобною взаємодією (вандерваальсові сили притягання між неполярними боковими групами амінокислотних залишків) (рис. 35.4).

Третинна структура білка формується також під впливом водного середовища клітини, що пов'язано зі здатністю води гідратувати деякі гідрофільні бокові гру­пи амінокислотних залишків і зміщути всередину білкової молекули гідрофобні групи.

Четвертинна структура білка належить до макромолекул, до складу яких ухо­дять кілька поліпептидних ланцюгів (субодиниць), сполучених між собою некова-лентними зв'язками.

Для виявлення пептидом специфічних функцій в організмі необхідно від­творити лише його первинну структуру, а у випадку білка — відтворити всі його конформаційні особливості (див. рис. 35.5).

Особливе місце в розвитку хімії білків посідає визначення поліпептидної структури гормонів — вазопресину, окситоцину та інсуліну. У 1953 році американ­ський біохімік Вінсент Дю Віньо розшифрував будову гормонів гіпофіза окси­тоцину і вазопресину. Він установив, що спільним структурним елементом цих


БІЛКи



Рис. 35.4. Взаємодії, які визначають структуру білка

гормонів є пептид з дев'яти амінокислотних залишків з дисульфідним зв'язком —S—S— (між четвертим і дев'ятим). Зазначені гормони відрізняються лише двома амінокислотними фрагментами: замість лейцину та ізолейцину в окситоци-ні (а) вазопресин (б) містить аргінін і фенілаланін:

1234 56 789

а) НЛЧГГлі —ЛейПроЦисАснГлнЬіеТирЦисСООН

1234 567 89

б) Н2їчГ—Глі —Арг—Про—Цис —Асн—Глн—Фен—Тир —Цис—СООН

При цьому окситоцин викликає скорочення гладенької мускулатури, зокрема матки, а вазопресин підтримує баланс рідини в організмі.

Десять років (1943—1953) знадобилося англійському біохіміку Фредеріку Сен-геру для розшифровки структури гормону підшлункової залози — інсуліну. Він установив, що молекула складається з двох поліпептидних ланцюгів, зв'язаних між собою дисульфідними містками: А-ланцюг містить 21 амінокислотний залишок



Глава 35


 



 


Рис. 35.5. Рівні структури білка гемоглобіну:

а — первинна; б — вторинна; в — третинна; г — четвертинна

і додатковий дисульфідний зв'язок, завдяки якому інсулін у просторі утворює петлю, а Б-ланцюг — 30 залишків (рис. 35.6).



Глі-Іле-Вал-Глу

Сер -Лей -Тир - Гл н -Лей - Глу-Асн -Тир - Цис-Асн

Цис-

ті ей—Тир— Лей — Вал—Цис—Глі Глу Арг

Ала—Ліз—Про—Тре—Тир—Фен—Фен

 


 


-Лей,

Орн Вал

Про

\

-Фен

Граміцидин С


Ен Про

ВалОрн


Рис. 35.6. Будова бичого інсуліну

У 1963—1964 році було синтезовано обидва полі-пептидні ланцюги інсуліну. Інсулін різних видів тва­рин і людини відрізняється за будовою. ці структурні відмінності припадають на ділянку 8—10 ланцюга A. Інсулін регулює вміст глюкози в крові, нестача його в організмі спричиняє цукровий діабет.

До поліпептидів належать деякі широко вживані антибіотики. Граміцидин С — циклічний декапептид, що використовується для лікування захворювань, спричинених стрептококами, пневмококами тощо, містить, крім амінокислотних залишків L-ряду, два залишки D- фенілаланіну.


БІЛКи

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 675

СИНТЕЗ ПЕПТИДІВ

Воснові синтезу пептидів лежить процес утворення пептидного (амідного) зв'язку між карбоксильною групою однієї а-амінокислоти та аміногрупою — іншої.

н2к—сн—соон + н>ш—сн— соон—►

К К'

—► н2к—сн— со—мі— сн— соон + нон

К К'

дипептид

Однак через диполярну природу а-амінокислот (цвітер-іонна структура) про­ведення реакції вимагає високого температурного режиму, який сприяє різним небажаним побічним процесам (наприклад, циклізації з утворенням дикетопіпе-разинів, див. с. 488). У процесі синтезу виникають складності, пов'язані з необхід­ністю сполучати залишки а-амінокислот у певній послідовності. Наприклад, при взаємодії гліцину та аланіну можливе утворення чотирьох дипептидів:

-► Н2КСН2СОКНСН(СН3)СООН

Глі-Ала

1\ІН2 ТчіН2
СН24 ■ н3с—сн
соон соон
гліцин аланін

->- Н2МСН(СН3)СО>ШСН2СООН

Ала-Глі

-*■ Н2КСН2СО]ЧНСН2СООН

Глі-Глі

-► Н2КСН(СН3)СОМНСН(СН3)СООН

Ала-Ала

Тому для проведення цілеспрямованого синтезу слід створити такі умови, за яких одна з амінокислот реагувала би зі своєю карбоксильною групою, а інша — з аміногрупою. З цією метою здійснюють захист функціональних груп (—NH2 та —COOH), які не беруть участі в утворенні пептидного зв'язку. Захисні групи обирають так, щоб потім кожну з них незалежно одна від одної можна було легко видалити, не руйнуючи при цьому пептидного зв'язку.

Для захисту аміногруп використовують реакцію ацилювання, найчастіше бенз-оксикарбонілхлоридом або трет-бутоксикарбоксазидом. Важливою властивістю карбобензокси- і трет-бутоксикарбонільних груп є те, що вони надійно захища­ють хіральний центр амінокислот від рацемізації. Карбобензоксигрупу видаляють каталітичним гідрогенолізом, а трет-бутоксикарбонільну — за допомогою три-флуороцтової кислоти. Для захисту карбоксильної групи використовують реакцію естерифікації.

Для підвищення ефективності процесу амідування здійснюють активацію кар­боксильної групи N-заміщеної амінокислоти шляхом перетворення її в хлоран­гідрид або в змішаний ангідрид (частіше взаємодією з етилхлороформіатом).


Глава 35

Схема синтезу дипептиду аланілгліцину: 1. Захист аміногрупи аланіну

с6н5—сн2—о—с^ + сн3—сн—соон он; 5 °с

2

бензоксикарбоніл хлорид аланін V

—► с6н5—сн2—о—с—Nн—сн—соон + неї

сн3

ІЧ-захищений аланін

2. Активація карбоксильної групи N-захищеного аланіну О

с6н5—сн2—о—с—кн—сн—соон + сі—с—ос2н5 —►

сн3 о

і^-захищений аланін *-* етилхлороформіат

—► с6н5— сн2— о— с—га—сн— с—о—с—ос2н5 + неї

сн3 о о

]Ч-захищений аланін з активованою карбоксильною групою

3. Захист карбоксильної групи гліцину

Н2К—СН2—СООН + С2Н5ОН -%- Н2К— СН2— С — ОС2Н5 +НОН

О

гліцин гліцин

з захищеною карбоксильною групою

4. Утворення пептидного зв'язку і зняття захисту

н2к-сн2-с-ос2н5

С6Н5— СН2— О— С— №і—СН— С—О—С—ОС2Н5

2Н5ОН; -СО2

6 сн3 6 6

с6н5—сн2—о—с—мн—сн^с—мн—сн2—с — ос2н5

 

 

 

 

 

 

 

  СН3і і 0 ___ і
   
6Н5-СН3; -со2   2н5он Н2О (ОН")

І

—СН^СО—МН^СН2—С — ОН

СН3 О

Ала-Глі

Синтез пептидів за наведеною схемою досить складний і трудомісткий.


БІЛКи

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 677

У 1962 році Роберт Брюс Мерріфілд запропонував більш досконалий метод до­бування пептидів, так званий твердофазний синтез. Суть останнього полягає в тому, що поліпептидний ланцюг нарощується на твердому носії без виділення проміж­них продуктів синтезу. Пептид, фіксований на носії, після кожної стадії ретельно промивають від надлишку реагентів і побічних продуктів. Відщеплюють кінцевий продукт від носія за допомогою суміші бромідної і трифлуороцтової кислот.

як твердий носій використовують зерна полімерної смоли, яка містить хлоро-метильні (—CH2Cl) групи, названі якірними групами, з якими реагує карбоксильна група N-захищеної а-амінокислоти. Унаслідок взаємодії відбувається фіксація C-кінця майбутнього поліпептиду на поверхні носія. Аміногрупу, як правило, захищають трет-бутоксикарбонільною групою (БОК), яка легко видаляється дією трифлуороцтової кислоти. Пептидний зв'язок утворюється в присутності активатора карбоксильної групи — ІчГ,ІчГ'-дициклогексилкарбодііміду (ДцГК) C6H11—N=C=N—C6H11. широке використання цієї речовини пов'язано з лег­кістю добування, простотою застосування, а також швидкістю та ефективністю перебігу реакції конденсації в його присутності:

пептид — СН—№І2+ НООС— СН— N11— БОК+ С6НПN=0=14— С6НП—►
К К

К-кінець пептидного ланцюга К-захищена а-амінокислота ДЦГК

—► пептид — СН—N11— С—СН—№і— БОК+ С6НИN11—С — №1— С6НП
КОКО

>[,№-дициклогексилсечовина

Нині твердофазний синтез пептидів проводять у спеціальних синтезаторах, де всі етапи здійснюються автоматично з запрограмованою подачею відповідних а-амінокислот.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.