Білки 3

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

БІЛКИ
Будь-яке з'єднання, яке містить одночасно карбоксильну та аміногрупу, є амінокислотою. Однак, частіше цей термін застосовується для позначення карбонових кислот, аміногрупа яких знаходиться в a-положенні до карбоксильної групи.

Амінокислоти, як правило, входять до складу полімерів - білків. У природі зустрічається понад 70 амінокислот, але тільки 20 грають важливу роль в живих організмах. Незамінними називаються амінокислоти, які не можуть бути синтезовані організмом з речовин, що надходять з їжею, в кількостях, достатніх для того, щоб задовольнити фізіологічні потреби організму. Незамінні амінокислоти наводяться в табл. 1. Для хворих на фенілкетонурію незамінною амінокислотою є також тирозин (див. табл. 1).
Таблиця 1. Незамінні амінокислоти R - CHNH 2 COOH
Назва (скорочення)
R
ізолейцин (ile, ileu)
CH 3 CH 2 CH (CH) 3 -
лейцин (leu)
(CH 3) 2 CHCH 2 -
лізин (lys)
NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -
метіонін (met)
CH 3 SCH 2 CH 2 -
фенілаланін (phe)
C 6 H 5 CH 2 -
треонін (thr)
CH 3 CH (OH) -
триптофан (try)

валін (val)
(CH 3) 2 CH-
тирозин (tyr)

Амінокислоти називають звичайно як заміщені відповідних карбонових кислот, позначаючи положення аміногрупи літерами грецького алфавіту. Для найпростіших амінокислот зазвичай застосовуються тривіальні назви (гліцин, аланін, ізолейцин і т.д.). Ізомерія амінокислот пов'язана з розташуванням функціональних груп і з будовою вуглеводневого скелету. Молекула амінокислоти миє містити одну або декілька карбоксильних груп і відповідно до цього амінокислоти відрізняються по основності. Також в молекулі амінокислоти може перебувати різну кількість аміногруп.
Амінокислоти здатні до поліконденсації, в результаті якої утворюється поліамід. Поліаміди, що складаються з a-амінокислот, називаються пептидами або поліпептидами. Амидная зв'язок у таких полімерах називається пептидного зв'язком. Поліпептиди з молекулярною масою не менше 5000 називають білками. До складу білків входить близько 25 різних амінокислот. При гідролізі даного білка можуть утворюватися всі ці амінокислоти або деякі з них у певних пропорціях, характерних для окремого білка.
Унікальна послідовність амінокислотних залишків у ланцюзі, притаманна даному білку, називається первинною структурою білка. Особливості скручування ланцюгів білкових молекул (взаємне розташування фрагментів у просторі) називаються вторинною структурою білків. Поліпептидні ланцюги білків можуть з'єднуватися між собою з утворенням амідних, дисульфідних, водневих та інших зв'язків за рахунок бічних ланцюгів амінокислот. У результаті цього відбувається закручування спіралі в клубок. Ця особливість будови називається третинну структуру білка. Для прояву біологічної активності деякі білки повинні спочатку утворити макрокомплекс (олігопротеін), що складається з декількох повноцінних білкових субодиниць. Четвертичная структура визначає ступінь асоціації таких мономерів в біологічно активному матеріалі.
Білки діляться на дві великі групи - фібрилярні (відношення довжини молекули до ширини більше 10) і глобулярні (відношення менше 10). До фібрилярних білків відноситься колаген, найбільш поширений білок хребетних; на його частку припадає майже 50% сухої ваги хрящів і близько 30% твердого речовини кістки. У більшості регуляторних систем рослин і тварин каталіз здійснюється глобулярними білками, які носять назву ферментів.
Для поліпептидів існує спеціальна номенклатура. Амінокислота з вільною аміногрупою на кінці поліпептидного ланцюга називається N-кінцевий амінокислотою, а амінокислота з вільною карбоксильною групою на іншому кінці цієї молекули - С-кінцевий амінокислотою. Амінокислотні залишки в поліпептидного ланцюга нумеруються по порядку, починаючи з N-кінцевої амінокислоти, яка позначається цифрою 1. Поліпептиди називаються як похідні С-кінцевої амінокислоти, причому перші пишуть назву N-кінцевої амінокислоти, а останньою - С-кінцеву амінокислоту. Так, гліцілаланін - це дипептид, що складається з гліцину (N-кінцева амінокислота) і аланіну (С-кінцева амінокислота). У скороченому вигляді назву пишуть gly-ala. Аланілгліцін (ala-gly) - це ізомерний дипептид, в якому N-кінцевий амінокислотою є аланін, а С-кінцевий - гліцин.
АНАЛІЗ БІЛКІВ
Білки, як і інші аміди гідролізуються під дією кислот і лугів. Після повного гідролізу можна встановити якісний і кількісний амінокислотний склад, але не точну послідовність амінокислот. Якщо перед гідролізом обробити поліпептид реактивом Сенгера, то можна буде потім ідентифікувати N-кінцеву амінокислоту, так як вона дасть стійке забарвлене похідне аніліну, яке не руйнується при гідролізі.

У результаті неповного гідролізу утворюються невеликі пептидні фрагменти. Змінюючи умови гідролізу, можна розбивати поліпептид на різні фрагменти, які перекриваються за складовими їх амінокислотним залишкам. Для відтворення первинної структури необхідно ідентифікувати амінокислоти, які входять до складу кожного з фрагментів, і визначити послідовність, в якій ці амінокислоти з'єднуються один з одним у вихідному поліпептиди. Для цього можна провести повний гідроліз фрагментів, ідентифікувати амінокислоти, а потім здійснити хімічний синтез фрагментів. Існує й інший шлях - виборчий гідроліз. У цьому випадку від фрагмента отщепляют по одній амінокислоті на кожному етапі, найчастіше за допомогою ферментів підшлункової залози (карбоксипептидази). Ці ферменти здатні гідролізувати тільки С-кінцеві амінокислоти і, отже, руйнувати пептидний фрагмент з С-кінця.
N-кінцеву кислоту можна видалити за допомогою фенілізотіоціаната. У результаті наступна амінокислота стає N-кінцевий, її також можна відщепи дією фенілізотіоціаната і т.д. (Деградація по Едману).

У результаті реакції фенілізотіоціаната з N-кінцевий амінокислотою утворюється аддукт (тіосечовина), який циклізуються в оцтовій кислоті. При кислотному гідролізі аддукт розщеплюється, даючи N-кінцеву амінокислоту і нестійкий проміжна сполука, яка ізомеризується в тіогідантоін. Специфічний тіогідантоін служить для ідентифікації перший N-кінцевої амінокислоти. Проводячи вдруге всю послідовність реакцій, можна визначити наступну амінокислоту, так як вона стала N-кінцевий в результаті деградації по Едману.
СИНТЕЗ БІЛКІВ
Реакції, що протікають при синтезі білка - див Реакції амінокислот. Вищенаведена схема допускає деякі зміни - наприклад, для активації карбоксильної групи замість етілхлорформіата використовують діціклогексілкарбодіімід. У будь-якому випадку, синтез білка за цією схемою вимагає декількох стадій, що і служить обмеженням використання цього методу.
Для синтезу білків стали застосовувати метод, вперше запропонований Р. Мерріфілд і що отримав назву твердофазного синтезу пептидів (ТФСП). На першій стадії синтезу амінокислоту, яка буде стояти на С-кінці майбутнього білка, приєднують через її карбоксильну групу до полімеру. При цьому нерідко використовують освіта ефірного зв'язку між цією групою і хлорметільной групою полімеру:

Потім проводять ацилювання вільної аміногрупи цієї амінокислоти шляхом реакції з дициклогексилкарбодиимидом та іншої амінокислотою, яка містить захищену аміногрупу. У результаті утворюється перша пептидний зв'язок:

Після видалення трет-бутоксікарбонільной групи і нейтралізації полімер, що несе пептид, готовий для наступної стадії ацилювання:

Слідом за приєднанням останнього амінокислотного залишку аддукт поліпептиду і полімеру обробляють сумішшю бромистого водню і трифторуксусной кислоти. У результаті поліпептид звільняється від полімеру, а з N-кінцевої амінокислоти знімається захисна група.
Перевага цього методу в порівнянні з класичними методами синтезу полягає в тому, що ні на одній зі стадій не потрібно виділення поліпептидного ланцюга. У силу надзвичайно низької розчинності аддукт пептиду і полімеру легко відмивається після кожної реакції від побічних продуктів, розчинників і надлишку реагентів без втрати пептиду, після чого аддукт готовий до наступної реакції. В даний час метод автоматизований, і запрограмовані амінокислотні синтезатори можуть без праці приєднати шість амінокислот до поліпептидного ланцюга за 24 ч. Ці прилади додають реактиви в належній послідовності, змінюють умови реакцій, забезпечують необхідний час реакцій, відмивають побічні продукти, після чого починають операцію знову . За допомогою методу ТФСП були синтезовані інсулін і фермент рибонуклеаза, що складається з 124 амінокислот.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
22.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Білки 2
Білки 2
Білки
Білки
Що таке білки
Мембранні білки
Білки та їх значення
G-білки і їх функція
Білки і поліпептиди
© Усі права захищені
написати до нас