Полипептиды инфракрасная спектроскопия

При растворении простых пептидов или белков в окиси дейтерия атомы водорода, соединенные с азотом, кислородом или серой, замещаются на дейтерий. При контакте дейтерированного продукта с обычной водой дейтериевые атомы снова замещаются на атомы водорода. У простых пептидов этот обмен протекает наиболее полно и быстро, практически мгновенно. Однако у разных белков и полипептидов скорости обмена сравнительно малы, а степень обмена при установлении равновесия значительно менее 100%. Количественные исследования этой реакции, проведенные с использованием разнообразных химических и физических методов, в том числе инфракрасной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса, внесли важный вклад в дело выяснения вторичной структуры белков. Действительно, из полученных результатов были сделаны принципиальные выводы, так как было найдено, что атомы водорода и дейтерия, соединенные с атомами азота пептидных групп, образующих водородные связи, обмениваются гораздо медленней, чем подобные атомы, не участвующие в образовании водородных связей (и, следовательно, более доступные растворителю), или атомы, входящие в состав функциональных групп боковой цепи. В молекуле белка, как оказалось, могут содержаться и другие медленно обменивающиеся атомы водорода в их число входят атомы, экранированные гидрофобными участками молекулы, а также атомы пептидных связей, отличающихся большими пространственными [c.391]

Полипептиды. Часть 15. Инфракрасная спектроскопия и кинетика синтеза полипептидов. [c.341]

Важно подчеркнуть роль, которую играет выбор размеров молекул при построении структуры такого типа. Как уже упоминалось, для того чтобы среди нескольких возможных структур выбрать наилучшую, которая имела бы минимум искажений и лучше всего согласовывалась с рентгеновскими данными, используют модели. Если структурная модель основана на неверных размерах молекул, то все-таки можно построить наилучшую структуру, но она будет иметь очень мало отношения к действительности. В настоящем случае можно весьма доверять структуре, предложенной Полингом и сотрудниками, по двум причинам. Во-первых, эта структура и наилучшие структуры, основанные на различных значениях межмолекулярных расстояний и углов между связями, были предложены до того, как был обнаружен экспериментально период, равный 1,5 А. Эта особенность несовместима ни с одной из других предложенных структур. Во-вторых, наличие а-спиральной структуры для полипептидов подтверждено множеством других методов исследования, а именно методом инфракрасной спектроскопии (стр. 106), методом светорассеяния, а также измерением гидродинамических свойств одних и тех же молекул, растворенных в соответствующих растворителях. [c.70]

Общие сведения. Методы инфракрасной спектроскопии нашли применение уже в ранних исследованиях строения протеинов и подобных веществ [13—15, 36—40]. Было показано, что протеины дают обычную картину полос поглощения, включающих полосы при 3300 слг последние обусловлены группами НН, участвующими в образовании водородной связи. Имеются амидные полосы I и II в области 1600—1500 смг -, остальная же часть спектра определяется в основном природой компонентов аминокислот. Кроме того, некоторыми исследователями была замечена слабая полоса поглощения вблизи 3080 м , ориентировочно интерпретированная ими как дополнительное поглощение группы НН [40]. В последние годы исследования стали проводиться в больших масштабах благодаря развитию метода поляризованного излучения, который позволяет изучать внутреннюю ориентацию различных группировок. Кроме того, достигнуты успехи в приготовлении простых модельных полипептидов и в очистке самих протеинов. Применение этих усовершенствованных методов позволяет, несмотря на некоторые встречающиеся трудности, получать ценные сведения в данной области. [c.268]

Инфракрасная спектроскопия была использована Бёрдом и Бло-утом [513] для изучения поведения растворов полипептидов при больших скоростях сдвига. Как будет более подробно показано в гл. VII, вытянутые жесткие молекулы при этих условиях частично ориентируются таким образом, что их длинные оси располагаются в основном параллельно направлению потока. Если такая ориентация создается в растворе, в котором полипептидные цепи находятся в форме а-спиралей, и если этот раствор наблюдается в поляризованном инфракрасном свете, то поглощение, обусловленное валентными колебаниями карбонильных групп (параллельных оси спирали), должно быть наиболее интенсивным, если плоскость поляризации параллельна направлению потока. Это предположение было подтверждено экспериментами. Для ряда других полос поглощения изменение интенсивности максимального поглощения в зависимости от ориентации плоскости поляризации также согласуется с предположениями, основанными на геометрической модели а-спирали и поведении а-формы синтетических полипептидов в механически ориентированных пленках [309]. Эту согласованность можно считать наиболее наглядным доказательством реальности данной модели конформации полипептидов в подходящих растворителях. Как и следовало ожидать, инфракрасный дихроизм исчезает при условиях, которые приводят к разрушению спирали. [c.179]

В заключение необходимо остановиться еще на двух методах оценки вторичной структуры полипептидов и ряда белков электронной микроскопии и спектроскопии в инфракрасной области. Эти методы, соответственно, позволяют нам получить прямые доказательства существования а-спиралей и четко отметить тип вторичной структуры макромолекулы. Однако эти приемы исследования вторичной структуры существенно отличаются от вышеизложенных тем, что они не могут быть применены для изучения белков и полипептидов в растворе. [c.107]

Инфракрасная спектроскопия менее информативна для изучения конформаций полипептидов в растворе по сравнению с более пригодными для этой цели другими спектроскопическими методами, однако оказалось возможным идентифицировать межмолекулярную водородную связь в пептидных моделях, основываясь на валентных колебаниях N—И. Характеристические частоты 3340 см- (N—Н, включенная в водородную связь) и 3420 см- (N—Н, не участвующая в водородной связи) относятся соответственно к конформациям с внутримолекулярной водородной связью, а частоты 3440 и 3460 СМ- — к растянутой конформации К-метиламидов N-ацетиламинокислот [30]. Наличие всех четырех указанных пиков позволяет оценить количество каждого конформера для этих соединений. Для этих пиков, однако, имеются различные отнесения [31]. [c.435]

Ю. Н. Чиргадзе, Инфракрасная спектроскопия полипептидов и белков, в сб. Молекулярная биология , т. 1 (Итоги науки и техники, ВИНИТИ АН СССР), 1972. [c.353]

Были изучены сополимеры бутадиена и у-бензилнЬ-глутамата (Б-Г), стирола и у-бензил-Ь-глутамата (С-Г), бутадиена и карбо-бензокси-Ь-лизина (Б-КК), стирола и карбобензокси-Ь-лизина (С-КК), бутадиена и Ы -оксипроиилглутамина (Б-ОГ). Эти сополимеры исследовали в сухом состоянии и в различных растворителях методами дифракции рентгеновских лучей и электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии и кругового дихроизма. В сополимере Б-ОГ цепи поли-М -оксипронилглутамина растворимы в полярных и неполярных растворителях, но даже в растворе в акриловой кислоте их конформация такая же, как и у гидрофобных полипептидов. Свойства сополимера Б-ОГ описаны в следующих разделах. [c.244]

Инфракрасную спектроскопию для исследования строения различных полипептидов использовали Ленорман [794], Шиго-рин, Михайлов и Клюева [7951 и другие [796—801]. [c.257]

Измерения спектров в поляризованном инфракрасном излучении являются прямым методом распознавания вытянутой и свернутой форм волокнистых белков, причем признаки их точно те л< е, что и в случае синтетических полипептидов (см. выше). Классический опыт Астбери по вытягиванию волоса, нагретого паром, показал, что дифракционная картина рентгеновских лучей изменяется при этом от вида, характерного для свернутой формы, до вида, характерного для вытянутой формы. Методом инфракрасной спектроскопии с поляризованным излучением это было подтверждено по величине дихроизма пептидных полос, причем измерения велись с целым волосом в области обертонов [95, и с его срезом — в области фундаментальных частот [96]. Этими опытами было показано также, что ни одна из этих двух форм не является полностью а- или полностью Р-формой. Поскольку рентгенография показывает, по-видимому, что каждая из этих последних люжет быть получена в чистом виде, то следует предположить зависихюсть результатов инфракрасной спектроскопии от того факта, что какая-то часть образца не имеет достаточно четкой кристаллической структуры, т. е. не дает и соответствуюш,его отражения рентгеновских лучей. [c.320]

Были заслущаны также доклады С. Кримма (США) Инфракрасная спектроскопия и структура полимеров и Ф. Бови (США) Изучение конформаций полипептидов при помощи спектров ЯМР и оптических методов , а также лекция А. А. Берлина (СССР) Успехи и тенденции в развитии химии полимеров с сопряженными связями и пленарный доклад В. А. Каргина (СССР) Надмолекулярные структуры в полимерах и их связь с химическими процессами . [c.16]

Приготовление других оптически активных полимеров, так же как и получение синтетических полипептидов и полинуклеотидов (раздел Г и О), доставляет много трудностей химикам, занимающимся синтезом полимеров. Это в значительной степени обусловлено поисками возможных стереорегулярных конформаций этих полимеров в жидкой фазе. В самом деле, из данных инфракрасной спектроскопии для изотактического полистирола следует, что этот полимер, по-видимому, сохраняет свою спиральную структуру в сероуглеродном растворе ИЗО, 131]. Но в полимерах, не имеющих асимметрических заместителей, как правая, так и левая спирали (если спиральная конформация существует) должны иметь одинаковую вероятность. Однако введение асимметрических боковых групп будет, вероятно, способствовать отбору предпочтительной структуры, что обусловлено взаимодействием боковых групп с основной полимерной цепью. Данные рентгенографических исследований также говорят о том, что на кристалличность изотактических полимеров очень сильно влияет природа заместителей у основной цепи [132]. Что касается оптически активных полимеров, то ДОВ, естественно, станет очень полезным и мощным методом исследования структуры таких полимеров. Речь идет не только о характеристическом вращении звеньев полимерной цепи, с которым связан удобный способ идентификации и характеристики этих полимеров, но и о том, что сама природа однонаправленной спиральной конформации (если таковая существует в растворах) может обусловливать заметный дополнительный вклад и оптическое вращение. Однако до сих пор в литературе имеется очень мало данных по ДОВ рассматриваемых полимеров такое положение, безусловно, будет исправлено в ближайшие годы. [c.123]

Исследованиям амидной группы методом инфракрасной спектроскопии уделялось много внимания, но, несмотря на большое число работ, в этой области существует еще много неясного. Поскольку в полиамидах пептидная группа встроена в углеводородную цепь, ее исследование очень важно для полипептидов, и в частности для белков. [c.532]

Из рентгеновской кристаллографии, из инфракрасной спектроскопии, исследований оптического вращения, вязкости и многих других хорошо известно, что полипептиды могут принимать конформацию а-спирали как в кристаллическом состоянии, так и в растворе. Рис. 2.23 иллюстрирует структуру правой а-спирали, определенную с помощью реитгеноструктурного анализа. Эта структура стабилизирована системой водородных связей, в которой атом кислорода карбонильной группы /-го остатка связан с атомом водорода амидной группы (/ 4)-го остатка. В рамках соглашения, рассмотренного в гл. 3, все углы врашения фаф в спирали равны или - 30° (правая спираль), или -I- 30° (левая спираль) (см. табл. 3.2). [c.183]

При исследовании структуры ферментов в органических средах было установлено, что кристаллические или лиофильно высушенные полипептиды сохраняют свои основные характерные особенности. Так, с помощью рентгеноструктурного анализа кристаллов субтилизина, содержащих небольшое количество поперечных сшивок, было продемонстрировано, что фермент в таких условиях не изменяет свою общую структуру, а структура активного центра практически не отличается от таковой в водных растворах и других органических растворителях [155]. Похожие данные были получены и с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR spe tros opy) [156]. На основании таких результатов были сделаны выводы о независимости свойств ферментов как биокатализаторов от природы органических растворителей. Несмотря на то, что способность ферментов к катализу зависит от состава среды, эту зависимость нельзя объяснить изменениз1ми их структуры. В отличие от кристаллических и лиофильно высушенных форм, у ферментов, находящихся в растворе, наблюдалось изменение вторичной структуры, которое зависело от природы использованного органического соединения и коррелировало с изменениями уровней ферментативной активности растворенных белков. Особенно сильная потеря активности имеет место при значительном отклонении структуры а-спиральных участков и (3-слоев ферментов от таковой, наблюдаемой в водных растворах. [c.372]

Экспериментальные исследования, подтверждающие низкотемпературную теорию, выполнены на высоком уровне, с привлечением наиболее распространенных методов исследования состава и структуры химических соединений масс-спектрометрии, инфракрасной спектроскопии, гель-хроматографии с интерферо-метрическим и УФ-детектировйнием и др. В результате экспериментов получены производные полипептидов, полисахаридов, липидов— протобиополимеры, склонные к самосборке в устойчивые микросферы, стенки которых проявляют свойства мембран, обладают фотовозбудимостью и определенными электрическими свойствами. Микросферы могут селективно удерживать биологически активные соединения, благодаря чему развивается их каталитическая активность. Этот процесс авторы рассматривают как первый шаг в эволюционной цепи самоорганизации материи. [c.6]

Хотя из всего набора спектроскопических методов — инфракрасной и рамановской спектроскопии, ДОВ, КД, ЯМР, флуоресцентной и ЭПР-спектроскопии, часто лишь одна (лучше остальных) подходит для определенного конформационного исследования, все же полученная с ее помощью информация почти неизменно успешно дополняется данными, полученными с использованием другого метода. В предыдущих разделах неоднократно указывалось на множество примеров применения более чем одного спектроскопического метода примерами этого из области олигопептидов могут служить исследования защищенных олигомеров -аланина (ИК и КД) [15, 70], аналогов -валина и -норвалина [70] и грамицидина А [56] (ЯМР и КД). Хороший растворитель для олигопептидов, полипептидов и белков, гексафторизопропанол, используется для сравнительных исследований с применением ИК, ДОВ и КД [c.443]