Денатурация полипептидов

Как известно, существует много реакций, для которых детерминистическое описание не адекватно, и для них должны быть применимы стохастические модели. Самым известным примером являются реакции в системах, содержащих малое число реагирующих частиц, как это имеет место в биологических клетках. Укажем также на процессы, в которых активированные молекулы инициируют реакцию лавинного характера. Многие реакции в химии полимеров могут быть также описаны стохастически, в том числе распределение длин цепей, распределение сополимерных композиций, кинетика выделения реагентов из смеси, кинетика полимеризации биологических макромолекул в матрицах, контролируемые диффузией химические реакции, модели стерилизации, денатурация полипептидов или протеинов, хроматография, релаксация неравновесного распределения по колебательным степеням свободы в ударных волнах, теория гомогенной и гетерогенной нуклеации в парах, теория адсорбции газов на твердых поверхностях, деградация линейных цепных молекул, разделение молекулярных соединений с помощью противотока диализа, статистические процессы агрегации и полимеризации, изотопный обмен и т. д. [c.65]

Вся структурная организация белков (четвертичная, третичная, вторичная) может быть разрушена внешними воздействиями до первичной структуры полипептида - процесс денатурации. Денатурация белков происходит под действием экстремальных значений pH растворов, УФ-света, рентгеновских лучей, высоких давлений, повышенной температуры, физических воздействий (например, ультразвука). [c.273]

ДЕНАТУРАЦИЯ. Макроструктура белка определяется весьма хрупким равновесием между различными силами притяжения и отталкивания, которые действуют между этим биополимером и окружающей его водной средой. Стоит только нарушить это равновесие, как вся структурная организация полипептида, кроме первичной, исчезнет ппыми словами, произойдет денатурация. В зависимости от степени нарушения структуры и от природы белка денатурация может быть либо обратимой, либо необратимой. Классическим примером необратимой денатурации является коагуляция яичиого белка при варке яиц, когда яичный альбумин (белок) претерпевает тепловую денатурацию. [c.412]

Дифференциальная спектроскопия впервые была использована для сопоставления электронных спектров биополимеров, претерпевающих переходы на молекулярном уровне (денатурация белков, переходы спираль — клубок в полипептидах или ДНК и т. п.). Современные спектрометры позволяют сразу получать дифференциальные спектры, что удобно и для исследований процессов полимеризации можно осуществлять непрерывный мониторинг полимеризующейся системы вместо отбора проб или использования не слишком надежного дилатометрического метода. [c.320]

Чем больше гибкость макромолекул, тем заметнее проявляется в реакциях полимераналогичных превращений влияние не только соседних функциональных групп, но и групп, находящихся в дальних звеньях или даже в других макромолекулах. В полипептидах, например, тиольные группы отделены друг от друга несколькими звеньями, однако в растворе макромолекулы их свернуты в столь плотные спирали, что тиольные группы одной и той же или двух соседних макромолекул оказываются в непосредственной близости друг к другу и скорость их реакции с кислородом становится соизмеримой со скоростью окисления поливинилового тиоспирта. По мере денатурации полипептида изменяется pH среды, макромолекулы выпрямляются и скорость реакции с кислородом уменьшается вдвое. [c.181]

Для белков удельное вращение всегда отрицательно и колеблется для различных белков от —30 до —60°. В растворах желатины удельное вращение изменяется в процессе застудневания это явление называется мутаротацией. Величина оптического вращения в значительной степени зависит от pH, состава и конфигурации полипептидной цепи, и в настоящее время измерениями удельного вращения широко пользуются для изучения процесса денатурации в полипептидах и белках. [c.362]

Явление денатурации свойственно лишь еще одному классу соединений, нуклеиновым кислотам (разд. 37.17). Хотя полипептиды и очень близки белкам, однако они не подвергаются денатурации, вероятно, вследствие того, что их молекулы имеют меньший размер и менее сложны. [c.1053]

Для понимания оптической активности нуклеиновых кислог необходимо рассмотреть явления индуцированной оптической, активности (ИОА). Симметричные, т. е. лишенные хиральности,. молекулы красителей, будучи присоединены к -спиральным-полипептидам, обнаруживают АДОВ и КД в областях собственного поглощения. Этот эффект исчезает при денатурации комплекса а-спирали с красителем [132, 133]. Рассматривалось несколько способов присоединения красителя (симметричного хромофора) к а-спирали 1) взаимодействие неагрегированного красителя с пептидным остатком вблизи асимметричного центра, 2) образование суперспирали на а-спирали путем присоединения [c.311]

Молекулярный вес продуктов диссоциации определяют как химическими (ср. разд. 10.2.3 и 10.2.4), так и физическими методами. Для установления молекулярного веса обычно используют методы ультрацентрифугирования (седиментация, диффузия, седиментационное равновесие [104, 105, ПО—115]), измерения светорассеяния [116—118] и осмотического давления [136. Характеристическая вязкость полимерных цепей в конформации статистического клубка связана простым соотношением с молекулярным весом. Следовательно, он может быть найден по измерению вязкости [137] (ср. разд. 10.2.7.5). Плотности и вязкости различных водных растворов представлены в табл. 2. Размер полипептидных цепей при денатурации можно оценить пО полипептидам-маркерам с известными молекулярными весами при электрофорезе в полиакриламидном геле (ср. разд. 10.2.7.4) и гель-фильтрации (ср. разд. 10.2.7.5). [c.414]

ЖЕЛАТИНА (желатин), белковый материал, полидисперс-ная смесь полипептидов (мол. м. 50—/О тыс.) и их агрегатов (мол. м. до 300 гыс.). Образуется из коллагена при длит. щел. обработке дермы, костей, хрящей, сухожилий с послед,. экстрагированием водой при 50—100 °С. Процесс сопровождается денатурацией коллагена, расщеплением его полипептидных цепей, гидролизом амидов и др. Ж. сохраняет способность к образованию трехспиральиой конформации, свойственной коллагену. Характерное для Ж. образование студней использ. при получении фотопленки и в пищ. пром-сти. [c.199]

Появление у природных белков карбонильной полосы при 1660 (при денатурации белка частота изменяется до 1630 см ]100]) еще не является доказательством структуры а-спирали как упоминалось выше, полоса 1660 см появляется и у неориентированных полипептидов [90]. [c.321]

Равновесие гидролиза полипептидов и денатурации белков [c.43]

Гидролиз полипептидов и денатурация белков. Де11-ствие давления на химические процессы, протекающие в жидких системах, исследовалось в водных растворах белков, т. е. изучалась зависимость химического равно-зесия в сложнейших с точки зрения химического строения системах. Естественно, что для таких объектов удалось сделать в лучшем случае полуколичественные выводы. [c.108]

Как известно, все аминокислоты, за исключением глицина, имеют асимметрический атом углерода в а-положении. Все они относятся к /-аминокислотам и обладают одними и теми же заместителями у а-углерода группами —NH2 и —СООН и боковой цепью, характерной для каждой аминокислоты. Долгое время полагали, что оптическое вращение полипептидов и белков является аддитивным свойством и зависит исмючительно от доли, вносимой каждым аминокислотным остатком в отдельности. Однако значительный рост левого вращения белков при денатурации (от —50 до —100°) и при застудневании желатины приводит к выводу, что эти изменения связаны с конформационными изменениями полипептидной цепи. При исследовании эмпирическую величину удельного оптического вращения [а] заменяют на величину эффективного вращения цепи [т [c.362]

По другому методу цистиновые межцепочечные мостики окисляются бромом или бромной водой, что также приводит к образованию сульфогрупп. В случае цистина выход цистеи новой кислоты количественный. Однако при попытках окислить цистин инсулина й папаина бромом без предварительного частичного гидролиза продукты окисления были получены с невысокими выходами [316]. Для повышения степени заг вершенности окисления белки предварительно можно подвергать денатурации или восстановлению. Из окситоцина — одного Из низших полипептидов, при окислении бромной водой образуется цистеиновая кислота с хорошим выходом одновременно наблюдается специфическое расщепление тиро-зилизолейциновой связи (см. ниже раздел Бромная вода). [c.171]

Свойственная полипептидам и белкам, содержащим остатки тирозина и триптофана, естественная флуоресценция чувствительна к окружению этих остатков. Это обстоятельство можно в ряде случаев использовать, чтобы получить информацию о конформационной подвижности боковых радикалов остатков тирозина п триптофана в отношении близлежащих группировок в полипептидной цепи. Один пример — это истолкование изменений флуоресценции а-химотрипсина, возникающих при изменении состава растворителя, откуда следует достаточно близкое для протекания взаимодействия с переносом заряда расположение группировки — ONH— к остаткам тирозина и триптофана [59]. Доступность такого рода остатков тирозина в рибонуклеазе установлена в результате в основном качественного изучения флуоресценции [60] три обращенных наружу остатка тирозина в ферменте теряют флуоресценцию после 0-ацетилирования, в то время как боковые группировки трех других остатков тирозина скрыты . Этот вывод подкрепляется увеличением флуоресценции после денатурации трис (0-ацетил) фермента [60]. [c.441]

Для понима1 ИЯ оптической активности нуклеиновых кислог необходимо рассмотреть явление индуцированной оптической активности (ИОА). Симметричные, т. е. лишенные хиральности, молекулы красителей, будучи присоединены к а-спиральным полипептидам, обнаруживают АДОВ и КД в областях собственного поглощения. Этот эффект исчезает при денатурации комплекса а-спирали с красителем. Эффект объясняется взаимодействием молекулы красителя с пептидным остатком вблизи асимметричного центра. О том же свидетельствует ИОА просте-тических групп и коферментов. АДОВ и КД в области поглощения пиридоксальфосфата — кофермента аспартатаминотрансферазы-i( . 184) послужили источником информации о структуре активного центра этого фермента. На рис. 5.19 показаны кривые АДОВ дезоксигемоглобина, оксигемоглобина и карбоксигемоглобина в областях поглощения простетической группы гема, которая сама по себе симметрична (см. с. 50). Под влиянием хиральности биополимера возникает оптическая асимметрия электронной оболочки хромофора. В строгой теории ИОА необходимо рассмотрение колебаний атомных ядер, решение электронно-колебательной задачи. [c.157]

Для рассмотрения процесса денатурации (см. следующий параграф) МОЖНО воспользоваться упрощенным выражением статистической суммы. Согласно Шеллману, статистическую сумму для одномерного полипептида, содержащего спиральные и неупорядоченные участки, МОЖНО представить в виде [c.235]

Однако при определенных условиях полипептиды могут образовывать определенные пространственные (трехмерные) структуры. Эти структуры образуются вследствие внутримолекулярного взаимодействия друг с другом и с растворителем различных групп мономерных звеньев полимерной молекулы. Например, в 1951 г. Лайнус Полинг и Роберт Кори теоретически предсказали, что полипептиды могут образовывать спиральную структуру вследствие наличия водородных связей между карбонильным атомом кислорода г-го фрагмента и амидным атомом водорода (г + 4) го фрагмента, что в дальнейшем нашло подтверждение на большом экспериментальном материале. Каждый белок с определенной нерегулярной последовательностью аминокислот может образовать уникальную пространственную структуру. Следует отметить, что любая тонкая биологическая функция, выполняемая белком, реализуется только при наличии такой структуры. Любое ее нарушение нагреванием или изменением pH среды (денатурация), не сопровождающееся расщеплением ковалентных связей, приводит к полной потере функциональной активности белка. Лишь небольшие белки могут легко претерпеть обратное превращение в исходное состояние. Обратное превращение денатурированного высокомолекулярного белка в исходную биологически активную структуру (ренатураци.ч) возможно, только если использовать специальную процедуру, т.е. в том случае, если ни мономерные компоненты, ни полимерные цепи не были повреждены в процессе денатурации. [c.15]

Монослой полипептидов взаимодействуют также с мочевиной, находящейся в подложке. В присутствии мочевины, как это видно из рис. 127, их монослой сильно расширяются и тем в большей степени, чем выше концентрация мочевины. Однако некоторое число молекул не участвует во взаимодействии с мочевиной, как это иногда имеет место при денатурации белков. В соответствии с этим молекулярный вес полипептида, определенный по измерениям хюверхностного давления на подложках, содержащих мочевину, не зависит от ее концентрации, хотя площадь, приходящаяся на молекулу, с увеличением концентрации мочевины увеличивается. Мочевина может соединяться с пептидными группами основной цепи с помощью водородных связей. Хотя, как указывалось выше, введение соли в подложку оказывает большое влияние на кривые зависимости п — А для пленок полиэлектролитов, в случае полимеров-неэлектролитов такого влияния практически не наблюдается [62]. [c.311]

Поскольку в ковалентном остове полипептидной цепи все связи одинарные, можно было бы ожидать, что полипептид способен принимать в пространстве бесконечное число конформаций. Более того, естественно было бы предположить, что конформация полипептида претерпевает постоянные изменения вследствие теплового движения и беспорядочного вращения участков цепи вокруг каждой из одинарных связей ковалентного остова. Поэтому может показаться парадоксальным тот факт, что полипептидная цепь нативного белка в нормальных биологических условиях-при обьиной температуре и нейтральных значениях pH-имеет только одну или очень небольшое число конформаций. Эта нативная конформация достаточно устойчива если вьщеление белка вести осторожно, избегая воздействий, приводящих к развертыванию цепей и денатурации, то выделенный белок может полностью сохранить свою биологическую активность. Это свидетельствует о том, что вокруг одинарных связей полипептидного остова в нативных белках свободное вращение невозможно. И мы скоро убедимся, что это действительно так. Но сначала мы вкратце ознакомимся с биологией (сератмнов-фибриллярных белков, структура которых дала ключ к изучению конформации белков. [c.167]

Исходя из того, что одна молекула белка связывала от одного до двух свободных радикалов, авторы предположили, что в сывороточном альбумине имеется две различные аминогруппы, реагирующие с иминоксильными свободными радикалами. В случае присоединения парамагнитной метки к аминогруппе, расположенной на поверхности молекулы белка, получается спектр ЭПР со слабой иммобилизацией спин-метки. Другая аминогруппа, расположенная в глубине белковой глобулы, при связывании со спин-меткой дает спектр ЭПР сильно иммобилизованных свободных радикалов. В последнем случае свободный радикал, связанный ковалентной связью с молекулой белка, гидрофобно взаимодействует с близлежащим участком полипептидиой цепи. При кислотно-щелочной денатурации сывороточного альбумина, а также при переваривании спин-меченого белка пепсином широкие компоненты спектра ЭПР сильно иммобилизованных свободных радикалов исчезали, и сигнал ЭПР исследуемой системы приближался по своим параметрам к спектру ЭПР описанного (стр. 166) спин-меченого поли- -лизина. [c.167]

Хорошо известно (см., например, [8—11]), что молекулы биополимеров в растворе могут обладать различными конформациями в зависимости от температуры, состава растворителя, концентрации водородных и других ионов в нем. Так, молекулы ДНК и синтетических полинуклеотидов в растворе могут либо иметь структуру двойной спирали, стабилизуемой внутримолекулярными водородными связями и силами ван-дер-ваальсового взаимодействия (диполь-дипольными и дисперсионными), действующими между гидрофобными группами, либо находиться в конформации статистического клубка, в которой отсутствует упорядоченная система внутримолекулярных водородных связей. Синтетические полипептиды, в том числе полипептиды, несущие ионизуемые группы, как например поли-Ь-глутаминовая кислота, поли-Ь-ли-зин, также могут находиться либо в стабилизуемой внутримолекулярными водородными связями и ван-дер-ваальсовыми силами спиральной конформации, либо в конформации клубка. Глобулярные белки обладают компактной структурой, стабилизованной гидрофобными взаимодействиями и характеризующейся в ряде случаев наличием спиральных областей при денатурации компактная структура разрыхляется, спиральные области разрушаются. [c.19]

С. наиболее разработана для стероидных и тритер-неновых кетонов, дающих характерные кривые ДВ с аномалиями в области 250—350 ммк. Здесь установлены закономерности, связывающие такие кривые с химич. строением, конфигурацией и конформацией. Многие важные оптически активные соединения (аминокислоты, оксикислоты, терпеновые спирты, сахара) имеют в доступной для современных приборов области нехарактерные, нормальные ( плавные ) кривые ДВ. В этих случаях перед спектрополяриметрич. исследованием изучаемые вещества превращают в их производные, имеющие оптически активную полосу поглощения в близкой УФ-области и, следовательно, проявляющие эффект Коттона. Этим приемом впервые воспользовался Л. А. Чугаев в 1909—13, превращавший терпеновые спирты с их плавными кривыми ДВ в ксантогеновые производные, имеющие аномальные кривые ДВ. Большое значение С. приобрела при исследовании белков и полипептидов, где, пользуясь этим методом, можно, напр., судить о тонких изменениях (но-видимому, конформационного характера), происходящих в процессе денатурации белка. С уменьшением длины волны численная величина вращения обычно сильно возрастает, что делает С. удобной для решения аналитич. задач. [c.497]

Доказательства существования водородных связей в белках могут быть получены при изучении скорости изотопного обмена имидного водорода с водой, содержащей дейтерий или тритий. Этот прием был использован в лабораториях Линдерштрём-Ланга и Бреслера. Известно, что в низкомолекулярных пептидах этот атом водорода обменивается с водой крайне быстро. В высокомолекулярных полипептидах с большим числом водородных связей обмен имидного водорода сильно замедлен. Например, у по-лиаланина с 28 пептидными связями только 5—6 имидных водо-родов обмениваются быстро. Это говорит о том, что почти все пептидные группы соединены водородными связями, а сама цепь свернута в упорядоченную спираль. У инсулина из 49 имидных водородов 30 обмениваются медленно, т. е. степень спирализации составляет примерно 60%. Другим подтверждением существования водородных связей в белках является их деструкция и денатурация под влиянием агентов, обладающих значительной способностью к образованию водородных связей с амидной группой (концентрированные растворы мочевины, гуанидина, трифтор-уксусная и муравьиная кислоты и др.). [c.91]

Денатурация является весьма характерным свойством белков и представляет собой сложное явление, в основе которого лежит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой молекулы. Известно, что синтетические и природные полипептиды не подвергаются денатурации. Полимерные углеводы и другие высокомолекулярные вещества также не обладают способностью к денатурации. Отсюда следует, что ни макромолекулярность, ни химический состав не являются достаточными для объяснения этого свойства белков. Все известные данные указывают, что денатурация белка представляет собой внутримолекулярную перегруппировку, не связанную с расщеплением пептидных связей, в результате которой утрачиваются уникальное пространственное расположение и форма полипептидных цепочек при этом теряется, как правило, специфическая биологическая активность данного белка. К денатурации не относятся ни процессы, связанные с гидролитическим (протеолитическим) расщеплением пептидных связей, ни многие другие обратимые и необратимые изменения белка, если они обусловлены реакциями отдельных группировок и не затрагивают белковую молекулу в целом (например, взаимодействие с многими ионами, включение некотсфых органических заместителей и др.). [c.183]

Вся эта картина чрезвычайно напоминает денатурацию белков. Подобные же явления разыгрываются у полилизина при титровании его групп, т. е. начиная от pH 10,5 в кислую сторону. Следует отметить, что фазовые переходы в полипептидах в значительной степени обратимы, так как в них отсутствуют многие осложнения, затемняющие процесс в белках и дающие начало необратимой денатурации. [c.55]

Спрашивается 1) можно ли с уверенностью пользоваться критерием оптической активности, чтобы судить о наличии спиральной конфигурации внутри макромолекулы и 2) можно ли прокалибровать изменение оптической активности при денатурации на ряде модельных веществ и пользоваться им для количественного измерения степени спиральности в бедках На оба вопроса мы не можем сейчас дать утвердительный ответ без ряда оговорок. Несомненно, что а-спиральная структура Полинга—Кори может быть безупречно доказана только рентгеноструктурньш анализом. В этом смысле мы уверены в ее наличии у ряда синтетических полипептидов (в пленках) и у двух хорошо изученных глобулярных белков — миоглобина п гемоглобина. Мы можем заключить отсюда, что эта структура типична для белков вообще, однако сегодня эта гипотеза еще не доказана. Что мы можем утверждать с уверенностью, — это наличие в макромолекулах полипептидов и глобулярных беЛков упорядоченной структуры, со.здающей большой вклад в оптическую активность. Без большого положительного инкремента, создаваемого структурой белка, нево.зможно объяснить явления оптической активности белков. [c.69]

Установлено, что на поверхности антитела имеются чаш е всего две чрезвычайно специфические группы — активные центры, жадно соединяющиеся с некоторыми группами на поверхности антигенных белков. Специфичность соединения антитела с антигеном, т. е. бе.ттком, к которому выработаны антитела, очень велика. Антигеном может служить почти каждый белок организма чуждого вида. Антигенами служат белки, составляющие поверхностную оболочку бактерий или вирусов. В последнее время показано, что антигеном может явиться ДПК, подвергнутая тепловой денатурации,некоторые синтетические полипептиды, содержащие основные аминокислоты, в особенности гистидин. Однако в последних случаях нет уверенности, что ДПК или полипептид не соединяются предварительно с одним из белков крови животного, подвергнутого иммунизации, и уже в таком виде становятся антигенами. [c.501]

Вещества В и О очень похожи на вещество А. Все три вещества, выделенные из слюны и из содержимого кист яичника [69], содержат 5,3—5,7% общего азота, 2,3—2,9% азота аминокислот и 1,7—1,8% азота гексозамина. Они дают реакцию Сакагуши на аргинин, диазореакцию и биуретовую реакцию. Ни одно из этих веществ не содержит серы [63]. Природа других азотсодержащих веществ, входящих в состав соединений, определяющих групповые свойства крови, еще не установлена. Неизвестно также, каким образом углевод соединяется с белком или полипептидом. Все указанные вещества в нативном состоянии являются очень вязкими и при pH 8,5 образуют гели. Под действием едкого или углекислого натрия они теряют свою вязкость [70], вероятно, вследствие денатурации или расщепления белка. При нагревании все эти вещества инактивируются [67]. [c.237]

Следует еще сказать, что если мы хотим оценить свободную энергию полинуклеотида, то непременно должна быть учтена конфигурационная энтропия. В принципе ее можно рассчитать, используя потенциальные функции, как это делал Флори для полипептидов, с той лишь разницей, что интегрирование придется вести не в двумерном, а в шестимерном пространстве. Большая роль конфигурационной энтропии следует из того, что при создании жесткой стопкообразной конформации вращение вокруг одинарных связей резко ограничивается. Во всяком случае именно конфигурационная энтропия песет основную ответственность за разность свободных энергий двухтяжевых полинуклеотидов (в которых внутреннее вращение вокруг 10 связей практически полностью заторможено) и однотяжевых полинуклеотидов, образующихся в результате денатурации. [c.411]

Удельное и, следовательно, молярное вращение зависят от длины волны света. Это явление называется дисперсией оптического вращения. Его изучение позволило обнаружить конформащюнные изменения белков в процессе их денатурации. В последние годы для изучения конформационных изменений в белках, синтетических полипептидах и нуклеиновых кислотах применяют метод оптического кругового дихроизма. Этот метод основан на различии коэффициентов поглощения левого и правого циркулярно-поляризованного света в зависимости от длины волны. [c.205]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология