Электростатические пептидные связи

Белковая цепь приобретает чрезвычайную устойчивость, сворачиваясь в правостороннюю а-спираль (рис. 21-17). В такой структуре аминокислотные остатки направлены наружу от оси спирали, а группы С=0 одного витка спирали связаны с группами Н—N следующего витка водородными связями. Водородные связи образуются между сильно электроотрицательными атомами, например Р или О, и атомами водорода с небольшим локальным избытком положительного заряда. Такие связи имеют главным образом электростатическое происхождение и зависят от способности двух атомов к тесному сближению. Атомы О и Р, имеющие небольшие размеры, способны давать такие связи более крупные атомы О обычно не могут образовать водородных связей. В белках водородные связи играют очень важную роль они возникают между кислородным атомом карбонильной группы и атомом водорода аминогруппы, принадлежащими полипептидной цепи. Как видно из рис. 21-13, частично двоесвязный характер пептидной связи С—N не только обеспечивает плоскостность пептидного звена, но также делает атом кислорода несколько отрицательным, а атом азота с присоединенным к нему атомом водорода несколько положительными. Это и создает благоприятные условия для образования водородных связей. [c.316]

Белки в природе представлены очень большим разнообразием структур в зависимости от организации молекулярных цепей на четырех уровнях. Линейная последовательность аминокислот, составляющая полипептидную цепь, образует первичную структуру. Аминокислотный состав, число и последовательность аминокислот, а также молекулярная масса цепи характеризуют эту первичную структуру и обусловливают не только другие степени организации, но физико-химические свойства белка. Образование водородных связей между кислородом карбонильной группы и водородом МН-группы в различных пептидных связях предопределяет вторичную структуру. Установление этих внутри- или межмолекулярных водородных связей приводит к возникновению трех типов вторичной структуры а-спираль, Р-структура в виде складчатого листка или тройная спираль типа коллагена. В зависимости от характера белков в основном образуются вторичные структуры одного или другого вида. Однако некоторые белки могут переходить из одной структуры в другую в зависимости от условий, в которых они оказываются, либо образовывать смесь частей в виде упорядоченных а- и Р-структур и неорганизованных частей, называемых статистическими клубками. Между боковыми цепями аминокислот, составляющими полипептидную цепь, устанавливаются взаимодействия ковалентного характера (дисульфидные связи) или нековалентные (водородные связи, электростатические или гидрофобные взаимодействия). Они придают белковым молекулам трехмерную организацию, называемую третичной структурой. Наконец, высшая степень организации может быть достигнута нековалентным связыванием нескольких полипептидных цепей, что приводит к образованию структуры, называемой четвертичной. Многие белки имеют пространственную конфигурацию сферического типа и называются глобулярными. В противоположность этому некоторые белки обладают продольно-ориентированной структурой и называются фибриллярными. Натуральные волокнистые [c.531]

На изменение расположения пептидных цепей в ходе денатурации указывает изменение ряда физико-химических свойств белковой молекулы. Одним из таких показателей является уменьшение растворимости, хотя способность белков к гидратации изменяется незначительно. Уменьшение растворимости белка, вероятно, зависит от появления на поверхности частицы значительного числа гидрофобных, ранее экранированных групп и образования большого числа электростатических межмолекулярных связей. [c.190]

Отметим, что физическая природа сил, действующих в адсорбционном центре, не имеет отношения к процессам превращения под влиянием каталитических групп активного центра. В первом случае речь идет об электростатических силах, во втором — о гидрофобных взаимодействиях, однако в фермент-субстратном комплексе происходит один и тот же каталитический процесс — гидролиз пептидной связи. [c.68]

Другим важным фактором, влияющим на величину Е активационного барьера, является образование локальных электрических полей за счет высоких локальных концентраций диполей пептидных связей. В таких заряженных участках электростатический потенциал может достигать нескольких десятков милливольт, что при обычных размерах активного центра (0,5-1,0 нм) приводит к напряженности поля порядка тысяч и сотен тысяч единиц (В/см). [c.435]

Читатель может и сам поразмыслить, какая механика нужна для того, чтобы расщепить АТР и произвести сокращение. При этом небесполезно взглянуть и на структуру самого АТР. Прежде всего обратите внимание на то, что три-фосфатная группа содержит много отрицательных зарядов, взаимно отталкивающих друг друга. Представьте далее, что должно произойти, когда молекула АТР вытеснит ADP и Pi из связанной с актином миозиновой головки. При этом может нарушиться связь белок—белок вероятнее всего в какой-то определенной точке а поверхности их контакта индуцируется электростатическое отталкивание. Подумайте об образовании АТР в процессе окислительного фосфорилирования и о возможной роли протонов в синтезе АТР (разд. Д, 9,в). Не могут ли протоны оказать какое-то влияние на белок, окружающий молекулу АТР, в обратном процессе Подумайте о действии Mg +, связанного в комплексе с полифосфатной группой АТР, а также о том, что может случиться, если с соседней группой белка свяжется ион Са . Примите во внимание данные о возможном фосфорилировании боковых цепей белка на промежуточных стадиях процесса. Что произойдет, если будет фосфорилирована боковая цепь гистидина, связанная водородной связью с пептидным остовом в концевом участке спирали Автор этой книги не смог соединить все эти соображения в цельный механизм работы мышцы, но, может быть, кому-то из читателей удастся это сделать [c.418]

Представление о пространственной структуре пептидов и белков, якобы "предопределенной конформацией остова", не следует ни из экспериментальных фактов, ни из результатов расчета. Оно родственно а-спиральной концепции и является следствием стереотипности мышления, а также, по-видимому, магии слов. Появление таких терминов, как "остов", "основа", "скелет", обычно связано с необходимостью подчеркнуть фундаментальные, самые существенные свойства структуры или ее частей, В лексикон исследователей пространственного строения пептидов и белков слова "пептидный остов" и "пептидный скелет" пришли от исследователей химического строения этих соединений. Там они совершенно точно передавали суть химической структуры изучаемых объектов. Но эти слова потеряли свой первозданный смысл и приобрели ложный, иллюзорный, как только стали употребляться в описаниях пространственного строения пептидов и белков. Основные цепи пептидных и белковых молекул обретают лишь видимость остова или скелета в нативных конформациях, т.е. в состоянии, когда реализована полная схема межостаточных невалентных взаимодействий, прежде всего, взаимодействий типа "боковая цепь - боковая цепь" и "боковая цепь - основная цепь". Вне этих взаимодействий, т,е, в условиях денатурации, видимость пропадает, иллюзия рассеивается и химическая основа пептидов и белков превращается в гибкую цепь, которая не может самостоятельно удерживать свою форму, В предположении об особой конформационной роли пептидного остова авторы [22] делают одно исключение, В связи с этим они замечают "Сказанное не относится к ситуации, когда следует учитывать дающие весьма существенный вклад в конформационную энергию электростатические взаимодействия ионогенных групп в этом случае конформация боковой цепи, несущей ионогенную группу, должна быть "приравнена" к конформации пептидного остова" [22, С, 36], Таким образом, в структурной организации пептидов особая роль отводится также электростатическим взаимодействиям и, прежде всего, взаимодействиям между заряженными группами. [c.399]

Простейший пример - а-спираль, являющаяся структурой, оптимальной с точки зрения дисперсионных взаимодействий атомов основной цепи, пептидных водородных связей (5 - 1), электростатических взаимодействий и энергии вращения вокруг всех одинарных связей. Только благодаря такой гармонии Полингу и Кори удалось правильно предсказать геометрию а-спирали, сделав в принципе ошибочное предположение о ее стабилизации исключительно за счет водородных связей. На самом же деле главным фактором, цементирующим а-спираль в полярной среде, являются дисперсионные взаимодействия атомов основной цепи, а не пептидные водородные связи. Однако из-за согласованности в этой струк- [c.470]

По современным представлениям, водородная связь включает не только электростатические силы притяжения между полярными группами (взаимодействие атомов водорода с электроотрицательными элементами кислородом, азотом, хлором), но и электронные связи такого же типа, как в ряде комплексных соединений. Водородные связи, являясь нековалентными, отличаются малой прочностью. Так, если для разрыва химических межатомных связей необходимо затратить от 84 до 8400 кДж, то для разрыва одной водородной связи требуется затратить всего лишь 6,3 кДж на 1 моль. Поскольку в белковой молекуле число водородных связей очень велико (в образование водородных связей вовлечены все пептидные группы), они в сумме обеспечивают скручивание полипептидной цепи в спиральную структуру, сообщая ей компактность и стабильность. [c.61]

Ферменты — высокомолекулярные белковые соединения, состоящие из аминокислот, связанных пептидными связями. В составе природных белков встречается около двадцати аминокислот. Молекулярная масса ферментов лежит в пределах от 10 до 10 . Молекула фермента в своем составе имеет чередующиеся полярные группы СООН, ННа, МН, ОН, 5Н и другие, а также гидрофобные группы. Первичная структура фермента обуславливается порядком чередования различных аминокислот. В результате теплового хаотического движения макромолекула фермента изгибается, свертывается в рыхлые клубки. Между отдельными участками полипептидной цепи возникает межмолекулярное взаимодействие, приводящее к образованию водородных связей другие участки могут взаимодействовать за счет электростатических или ван-дер-ваальсовых сил [c.632]

Не менее поучительно сопоставление сорбционных функций а-химотрипсина и другой сериновой протеазы — трипсина. Размеры и форма субстратсвязывающего (сорбционного) участка в активных центрах обоих ферментов примерно одинаковы [3]. Единственное различие в первичной структуре полипептидных фрагментов, образующих гидрофобный карман , состоит в том, что в а-химотрипсине остаток 189 — это серин (см. рис. 9), а в трипсине в соответствующем положении находится отрицательно заряженная аспарагиновая кислота. Это приводит к тому, что в отличие от а-химотрипсина трипсин обнаруживает специфичность к гидролизу пептидных связей, образованных положительно заряженной аминокислотой (Lys, Arg). Сорбция положительно заряженного субстрата на ферменте (вблизи каталитически активного нуклеофила активного центра) происходит в данном случае за счет электростатических взаимодействий (рис. И, б). [c.35]

Фактором, определяющим силу взаимодействия между двумя молекулами, возможно, даже более важным, чем водородная связь или электростатическое притяжение, является гидрофобное связывание [8,84]. Молекулы или части молекул, недостаточно сольватируемые водой, разрушают сеть водородных связей, составляющую структуру растворителя. Это разрушение снижается в случае сближения таких молекул, в результате чего уменьшается общая площадь контакта неполярной поверхности с водой. Углеводороды, например, образуют отдельную вторую фазу, в то время как детергенты, обычно представляющие собой длннноце-почечные углеводороды с полярными группами с одного конца, образуют мицеллы [9]. Последние представляют собой шарообразные агрегаты молекул с заряженными концевыми группами на поверхности, сольватпрованными водой и с углеводородными цепочками внутри, в контакте только друг с другом. Маленькие неполярные участки или полости на поверхности белка также слабо сольватированы водой, однако они не контролируют состояния агрегации молекулы в целом. Эти участки могут, однако, взаимодействовать с гидрофобными молекулами или частями молекул близкого размера, соединяясь с ними, в результате чего уменьшается общая площадь контакта неполярной поверхности с водой, как это указано выше. При обсуждении трехмерной структуры химотрипсина уже рассматривался пример такого рода (см. с. 488). Вблизи активного центра этого фермента располагается образованный гидрофобными группами карман [46], размер которого позволяет связыванию в нем индольного бокового радикала остатка триптофана. Сам индол прочно связывается в этом кармане (энергия связывания 60 кДж-моль ) [88]. Селективность действия химотрипсина в отношении той или иной пептидной связи в большой степени определяется комплементарно-стью соответствующего бокового радикала аминокислоты этому гидрофобному карману. [c.505]

Подобно аминокислотам, белки сочетают в себе как кислотные, так и основные свойства. Являясь амфотерными полиэлектролитами, белки тем не менее существенно отличаются от свободных аминокислот, кислотно-основные свойства которых обусловлены а-амино- и а-карбоксильными группами. В белках основной вклад в формирование кислотно-основных свойств вносят заряженные радикалы аминокислотных остатков, расположенные на поверхности белковой глобулы. Основные свойства белков связаны с такими аминокислотами, как аргинин, лизин или гистидин, а кислые — с аспарагиновой и глутаминовой аминокислотами. Что касается а-аминных и а-кар-боксильных групп аминокислот, то их ионизация не имеет существенного значения, так как подавляющее их число участвует в образовании пептидных связей. Кривые титрования белков достаточно сложны для интерпретации. Это связано, во-первых, с наличием большого числа титруемых групп, а также с тем, что рА для каждой титруемой группы в белке может существенно отличаться от таковой в аминокислоте. Это связано с электростатическими взаимодействиями между ионизированными группами белка, наличием близко расположенных гидрофобных остатков, а также влиянием водородных связей. [c.52]

Пептидная связь имеет длину 1,33 А, тогда как нормальная С—N- вязь имеет длину 1,47 А [26]. Пептидной связи присущи некоторые особенности двойной связи и определенная стабильность. Хотя все пептидные связи в белковой молекуле чувствительны к кислотному гидролизу, скорость гидролиза отдельной связи зависит от ряда факторов. Электростатические и стерические свойства молекулы в значительной степени определяются характером отдельных аминокислот и в меньшей степени природой и числом соседних аминокислот. Если бы гидролиз представлял собой беспорядочный разрыв пептидных связей, то, согласно статистической теории, по мере протекания гидролиза образовывались бы короткие цепи пептидов с преобладанием ди- и трипеп-тидов [26,43, 140]. Однако большое количество экспериментальных данных не подтверждает это предположение и на самом деле имеется определенная избирательность разрыва пептидных связей. [c.388]

Относительная скорость гидролиза данной пептидной связи должна зависеть от различных факторов, как стерических, так и электростатических, которые влияют на возможность атаки водородными ионами. Синг [6] провел кинетические исследования гидролиза нескольких дипептидов смесью 10 н. соляной кислоты и ледяной уксусной кислоты (1 1 по объему) при 37°. Валилсодержащпе пептиды и в меньшей степени лейцилсодержащие пептиды оказались наиболее стабильными. Стабилизирующий эффект не сильно выражен, если большая но размеру боковая цепь принадлежит С-конце-вому остатку аминокислоты, как в дипептиде Гли-Вал. Ниже приведены полученные Сингом относительные величины скорости гидролиза (скорость гидролиза Гли-Гли принята равной 1) [c.117]

Высшие алкил- и арилсульфосоединения (додекан- и га-толуол-сульфокислогы) [450, 451] значительно ускоряют кислотный гидролиз амидных и пептидных связей при условии, что кислота очень разбавлена, а умазанные выше связи принадлежат большим молекулам (белкам или крупным. пептидам). Этот каталитический эффект приписывается действию ассоциатов [452], образующихся при соединении таких молекул (посредством электростатических сил или сил ван-дер-Ваальса) с большими анионами (которые благодаря их поверхностно активным свойствам известны также под названием синтетических детергентов). В настоящее время они применяются преимущественно для селективного определения амидного азота в белках, хотя каталитический гидролиз пептидных связей также не лишен интереса вследствие своей возможной специфичности. Кроме того, как полагает Заагер [329], полезно было бы знать, можно ли катализировать щелочной гидролиз белка катионоактивными детергентами (алифатическими третичными аминами с длинной цепью,- четвертичными аммониевыми основаниями и алкилированными пиридинами). [c.179]

Принципы и критерии, принятые в настоящей статье для анализа химических реакций белков, в значительной степени основаны на принципах и методах, предложенных в появившихся почти одновременно фундаментальных обзорах Херриотта [18] и Олькотта и Фрегакель-Коярата [19]- В этой статье будут рассматриваться только неионные реакции, которые затрагивают главные связи боковых цепей аминокислот. Гидролиз пептидной связи и простые процессы ионизации из рассмотрения исключаются. Уже установлено, что денатурация представляет собой внутримолекулярное изменение, вызываемое разрывом лабильных электростатических связей (водородных или ионных). Конечно, денатурацию можно вызвать также жесткой обработкой при помощи белковых реагентов, но основное внимание будет уделено реакциям, протекающим в мягких условиях и не Приводящим к необратимым структурным изменениям. В противном случае значение химической модификации белка для выяснения его [c.271]

Ангидридная структура трифосфатной цепи АТФ обусловливает ее высокую энергоемкость, а нуклеозидная часть молекулы служит для связывания с различными ферментами. Более простые производные фосфорной кислоты, имеющие ангидридную природу (например, ацетилфосфат, дифосфат), наряду с АТФ характеризуются повышенной энергоемкостью. Реакционную способность и повышенную энергоемкость ангидридов можно объяснить конкуренцией фосфорильной и карбонильной групп за несвязанные электроны одного и того же атома кислорода. В результате гидролиза такая конкуренция ослабляется, что приводит к большей стабилизации. Для ангидридов фосфорной кислоты образование продуктов гидролиза выгодно потому, что при этом уменьшается электростатическое отталкивание между отрицательными зарядами в ди- и трифосфатной цепи. Молекула АТФ способна передавать свою потенциальную энергию множеству других биологически важных соединений. Так, например, энергия образования пептидной связи in vivo обеспечивается за счет энергии АТФ. [c.287]

Существует ряд особенностей ферментов, облегчающих превращение субстрата в активном центре. Как правило, микросреда активного центра с его аминокислотными остатками более гидрофобна, чем окружающая водная среда. Это снижает значение диэлектрической постоянной активного центра (е < 10) по сравнению с водой (е 80) и усиливает электростатические взаимодействия в гидрофобной среде между субстратом и полярными группами фермента. Кроме того, малополярная по сравнению с водой белковая среда частично экранирует переносимые заряды от действия полярного растворителя. Высокая же локальная концентрация диполей пептидных связей создает в активном центре электрические поля напряженностью порядка тысяч и сотен тысяч В/см. Таким образом, ориентированные полярные группы создают внутриглобулярное электрическое поле, влияющее на кулоновские взаимодействия в активном центре. [c.129]

Частичный кислотный гидролиз пептидных связей проводят в более мягких условиях по сравнению с исчерпывающим гидролизом до свободных аминокислот [101]. С целью фрагментации полипептидных цепей применяются два варианта методики частичный гидролиз концентрированной соляной кислотой и гидролиз разбавленными кислотами. Относительная скорость гидролиза пептидной связи зависит от стерического и электростатического факторов. Показано, что наиболее устойчивы пептидные связи валина и лейцина [186], в особенности в динепти-дах, образованных двумя разветвленными аминокислотами (например, Val-Ile и Не-Пе). Можно полагать, что положительно заряженные основные группы будут отталкивать ион водорода, и именно это объясняет устойчивость динептидов, накапливающихся в реакционной смеси к концу гидролиза. [c.92]

При образовании пептидных связей в белках и полипептидах отдельные аминокислотные остатки теряют свой цвиттерионный характер. Их кислотно-основные свойства определяются лишь двумя концевыми остатками и боковыми группами. При этом изменение кривой титрования на участках, соответствующих отдельным остаткам, объясняется в основном двумя эффектами во-первых, электростатическими взаимодействиями, вызванными изменениями локальной химической структуры, и, во-вторых, термодинамическими взаимодействиями, обусловленными сопряжением ионного и конформацион-ного равновесий. Рассмотрим разницу между N- и С-концами белков, с одной стороны, и амино- и карбоксильными группами свободных аминокислот — с другой. При pH 7 в свободных аминокислотах имеет место значительное электростатическое притяжение между положительно заряженной НН группой и отрицательно заряженной СОО -группой. Данные по ионному равновесик олигоаланинов, приведенные в табл. 2.1, показывают, что это затрудняет удаление протона от NH , а также присоединение протона к СОО . Таким образом, если для Ala или (А1а)2 влияние заряженных групп очень велико, то уже для (А1а)4 взаимодействие между концевыми заряженными группами не столь важно. В Дополнении 2.1 рассмотрены основные принципы ионизационного равновесия и проиллюстрировано использование данных титрования для оценки энергии электростатического взаимодействия. [c.44]

Ионизация молекул белка качественно напоминает ионизацию аминокислот, но в количественном отношении отличается от нее благодаря наличию большого числа способных к ионизации групп. Белки образуются путем конденсации а-аминогруппы одной аминокислоты с а-карбоксильной группой соседней аминокислоты, поэтому, за исключением двух концевых аминокислот, все а-амино-и карбоксильные группы участвуют в образовании пептидных связей и в белке не ионизуются. Однако в боковых цепях присутствуют сотни амино- и карбоксильных групп, которые могут легко ионизоваться. Электростатическое притяжение, возникающее меяаду некоторыми из этих групп, способствует стабилизации третичной структуры белковой молекулы, при этом молекулы белков часто бывают свернуты таким образом, что большинство способных к ионизации групп оказываются расположенными на поверхности молекулы, где они могут вступать во взаимодействие с окружающей средой. Естественно, что относительное число положительно и отрицательно заряженных групп в молекуле белка определяет те или иные ее физические свойства. У гистонов преобладают катионные группы, в то время как в других белках количество анионных и ка- [c.23]

Природу стереоспецифичности папаина помогает понять построение моделей [105]. Проведенные исследования показали, что D-аминокислоты не могут поместиться в подцентрах из-за стерических затруднений, возникающих при их контактировании с ферментом. Папаин не является экзопептидазой, поскольку свободная карбоксильная группа субстрата должна находиться на расстоянии 3—4 А от карбоксильной группы Asp-158 из-за электростатического отталкивания. Кроме того, указанные исследования позволили предположить наличие механизма деформации. В фермент-субстратном комплексе уходящая группа субстрата, по-видимому, подвергается давлению со стороны а-СШ-группы His-159, однако при образовании тетраэдрического промежуточного соединения это давление ослабляется. В пользу указанного предположения говорит тот факт, что аналоги субстратов, у которых уходящая группа заменена небольшой по размерам группой, связываются значительно прочнее аналогов с более крупными остатками [92, 105]. Специфичность подцентра S2 к большим по размеру гидрофобным остаткам проявляется в возрастании fe at, а не в увеличении прочности связывания. Лоу и Ютавонг [105] предположили, что связывание подцентром S2 такого остатка, как фенилаланин, приводит к некоторому увеличению размеров расщелины и к еще большей деформации активного центра [105]. Раздвижение стенок расщелины было впоследствии обнаружено при исследовании кристаллической структуры фермента, ингибированного хлорметил-кето-производным Ы-бензилоксикарбонил-Ь-фенилаланин-Ь-аланина [104]. Использование этого соединения указывает на наличие в ферменте центра связывания карбонильного кислорода расщепляемой пептидной связи. В этот центр, как и в случае сериновых протеаз, входит NH-rpynna полипептидного остова, принадлежащая ys-25 другая водородная связь образуется с участием ЫНг-группы Gln-19. [c.375]

Все три фермента секретируются поджелудочной железой в виде проферментов и активируются путем расщепления одной-единственной пептидной связи. Возникающая при этом концевая аминогруппа загибается внутрь молекулы и электростатически связывается с карбоксилат-ионом аспар-тата-194. [c.161]

Активация белков в результате протеолитического расщепления одной или нескольких пептидных связей-широко распространенный механизм регуляции в биологических системах. Если белок в активированной форме является ферментом, то его неактивный предшественник называется проферментом (или зимогеном). Наиболее изученный процесс активации профермента - это превращение химотрипсиногена в химотрипсин, происходящее следующим путем. Под действием трипсина пептидная связь между остатками 15 и 16 в молекуле химотрипсиногена разрывается и в результате образуется химотрипсин. Возникшая при этом новая концевая аминогруппа изолейцина-16 загибается внутрь молекулы белка, где электростатически связывается с аспартатом-194. Это взаимодействие служит пусковым механизмом для ряда локальных изменений конформации, конечный результат которых - формирование кармана для связывания ароматических (либо больших неполярньгк) боковых цепей субстрата. Кроме того, формируется полость оксианиона, стабилизирующая переходное состояние. [c.176]

Выше отмечалось, что, начиная с Хаггинса, огромную роль в стабилизации пространственной формы белковой цепи стали отводить пептидным водородным связям. Считалось, что именно они формируют вторичные структуры - а-спираль и р-складчатые листы. Но что в таком случае удерживает эти структуры в глобуле и под влиянием каких сил белковая цепь свертывается в нативную конформацию в водной среде, где пептидные водородные связи N-H...O= и электростатические взаимодействия малоэффективны Можно поставить вопрос иначе. Почему внутримолекулярные взаимодействия у природной гетерогенной аминокислотной последовательности превалируют в водном окружении над ее взаимодействиями с молекулами воды Фундаментальное значение в структурной организации белковой глобулы стали отводить так называемым гидрофобным взаимодействиям. Само понятие возникло в начальный период изучения коллоидного состояния высокомолекулярных веществ, в том числе белков. Первая теория явления, правда, не раскрывающая его сути, предложена, в 1916 г. И. Ленгмюром. Ему же принадлежит сам термин и разделение веществ на гидрофобные, гидрофильные и дифиль-ные. Природа гидрофобных взаимодействий была объяснена У. Козманом (1959 г.). Он показал, что низкое сродство углеводородов и углеводородных атомных групп к водному окружению обусловлено не неблагоприятными с энергетической точки зрения межмолекулярными контактами, а понижением энтропии. На энтропийный фактор обращали внимание еще в 1930-е годы для объяснения причин образования мицелл моющих средств в водных коллоидных растворах (Дж. Батлер, Г. Франк, Дж. Эдзал), однако такая трактовка формирования компактных структур не была перенесена на белки. Впервые это сделал Козман, поэтому гидрофобная концепция носит его имя. [c.73]

Диполь-дипольное приближение было использовано Брантом и Флори в расчете энергии электростатических взаимодействий полипептидной цепи [86]. Предполагалось, что вектор эффективного дипольного момента пептидной группы равен по абсолютной величине 3,7 D и проходит через центр связи N- (O), образуя с ней угол 56°. Однако учет электростатических взаимодействий с помощью дипольных моментов неудовлетворителен при небольших расстояниях. Было показано, что при (/, у/) < 2 (/ - длина диполя) такое приближение приводит к результатам, существенно отличающимся от наблюдаемых экспериментально. Поскольку в конформационном анализе молекул рассматриваются взаимодействия атомов или атомных групп главным образом на близких расстояниях, то условие (г,у/) < 2 не соблюдается и дигюль-дипольное приближение использовать нельзя. Монопольный подход позволяет точнее рассчитывать энергию электрических взаимодействий. Но здесь встает вопрос принципиального порядка, касающийся правомерности самого классического подхода к решению обсуждаемой задачи, точнее, физического смысла аппроксимации размазанных в пространстве электронных облаков точечными зарядами. [c.117]

П. Де Сантис и соавт. [61] в 1965 г. рассчитывают регулярные конформации полипептидов, используя для описания взаимодействий валентно-несвязанных атомов не модель жестких сфер, а потенциальные функции невалентных взаимодействий. Карты ( )- / Рамачандрана приобретают контуры эквипотенциальных сечений и позволяют теперь уже делать количественную сопоставительную оценку потенциальной энергии любого конформационного состояния свободного монопептида или соответствующего звена полипептида. Д. Брант и П. Флори в том же году с помощью конформационных карт провели статистические расчеты размеров клубков полипептидов и пришли к заключению о необходимости, помимо невалентных взаимодействий, учитывать также электростатические взаимодействия, что они и сделали в диполь-дипольном приближении [62]. В ряде работ Шераги и соавт. [63-66] были исследованы спиральные конформации гомополипептидов природных а-аминокислот с применением как модели жестких сфер, так и потенциальных функций. Новым в этих работах явился учет с помощью потенциала Липпинкота и Шредера возможности образования пептидных водородных связей. [c.156]

Таким образом, проведенный анализ фрагментов -Asn-Asn-, -Asn-As[>-и -Asn-Asn-Asp- позволил оценить конформационную специфику пептидной цепи с полярными остатками. Оказалось, что электростатические взаимодействия полярных и заряженных боковых заместителей приводя f-дополнительной стабилизации тех форм, которые предпочтительны по другим видам взаимодействий Образование водородных связей не вносит существенного энергетического перераспределения в набор оптимальн1.1Х [c.218]

Структурная организация молекулы ангиотензина II исследована на основе конформационной теории (см. гл. 2) и соответствующего расчетного метода (см. гл. 7) в предположении жесткой валентной схемы, представленной на рис. III.5. Конформационные возможности октапептидного гормона определяются 41 значением двугранных углов вращения вокруг связей основной цепи (ф, у, оз) и боковых цепей (Хь Хг. ) Использованные в расчете потенциальные функции и полуэмпирические параметры для оценки невалентных, электростатических, торсионных взаимодействий и водородных связей указаны в работах [30, 31]. В расчете и при изложении результатов использована естественная классификация пептидных структур по трем уровням пространственной организации конформации, форме и шейпу основной цепи (см. гл. 7). Конформационный анализ октапептидного гормона был разбит на три этапа (рис. III.6). Первый включал в себя независимый расчет пяти перекрывающихся по трем аминокислотным остаткам тетрапептидных фрагментов (a-g). Второй этап заключался в расчете гексапептидного фрагмента Asp -His , а третий - в расчете всей молекулы ангиотензина II. Подробно результаты расчета рассмотрены в работе Т.В. Гогитидзе и автора данной монографии [32]. Здесь дано описание лишь заключительного этапа. [c.271]

Результаты решения прямой структурной задачи приведены в табл. IV.23 [376, 377]. В нее включены девять конформаций различных шейпов пептидного скелета гормона с относительной энергией в интервале 0-10,0 ккал/моль. Для каждой структуры в таблице указаны энергетические составляющие ван-дер-ваальсовых взаимодействий и водородных связей (t/ ii), электростатических взаимодействий Uи заторможенного вращения (t/торс)- Первые две составляющие конформационной энергии приведены отдельно для внутриостаточных, т.е. ближних, и межостаточных - средних взаимодействий. В предпочтительных конформациях 5-пептида геометрия каждого остатка отвечает одному из низкоэнергетических состояний соответствующего свободного монопептида. По этой причине в ряду приведенных структур незначительны по величине и сравнительно постоянны торсионные составляющие Также консервативны величины [c.559]

В настоящее время получены бесспорные доказательства, что в стабилизации пространственной структуры белков, помимо ковалентных связей (пептидные и дисульфидные связи), основную роль играют так называемые нековалентные связи (рис. 1.22). К этим связям относятся водородные связи, электростатические взаимодействия заряженных групп, межмолеку-лярные ван-дер-ваальсовы силы, взаимодействия неполярных боковых радикалов аминокислот, так называемые гидрофобные взаимодействия и т.д. [c.66]

В литературе до сих пор употребляются и другие наименования компонентов сложных ферментов, в частности фермент-протеид , белковый компонент (апофермент), кофермент (коэнзим) и простетическая группа . Под коферментом часто подразумевают дополнительную группу, легко отделяемую от апофермента при диссоциации. Предполагают, что простетическая группа может быть связана с белком ковалентными и нековалентными связями. Так, в молекуле ацетилкоэнзим-А-карбоксилазы кофактор биотин ковалентно связан с апоферментом посредством амидной связи (см. главу 7). С другой стороны, химические связи между кофакторами и пептидными цепями могут быть относительно слабыми (например, водородные связи, электростатические взаимодействия и др.). В таких случаях при выделении ферментов наблюдается полная диссоциация обеих частей, и изолированый белковый компонент оказывается лищенным фер- [c.120]

Невалентные взаимодействия в пептидной цепи. Пространствен ная структура белков и пептидов в основном определяется невалент ными взаимодействиями между различными атомами. К нх числу относятся ван дер-ваальсовы, электростатические, нли ионные, нон дипольные и диполь-дипольные, гидрофобные, торсионные взаимодействия и водородные связи. [c.88]

Б гелях казеина в принципе возможно образование связей различных типов водородных связей с участием пептидных групп цепей, гидрофобных связей между углеводородными радикалами, электростатических связей между полярными группалш и, наконец, дисульфидных связей вследствие наличия у казеина таких аминокислот, как цистин и цистеин. Электростатические связи между полярными группами в данном случае исключаются, так как структура образуется в сильнощелочной среде. Для выяснения роли водородных связей в образовании пространственных структур в водных растворах казеина системы исследовались при температурах от 5 до 70 С. [c.117]

В клеточных ядрах головок сперматозоидов большая часть ДНК, заряженной, конечно, отрицательно, структурно связана электростатическими силами с положительно заряженными гис-тонами и протаминами [173]. На основании результатов рентгеноструктурного анализа нуклеопротаминов было высказано предположение, что протаминная пептидная цепь расположена вдоль малого желобка двойной спирали ДНК (фиг. 28). При этом положительно заряженные концы аргипинных боковых цепей удерживаются электростатическими силами отрицательно заряженных фосфатных групп ДНК [173, 177, 178]. [c.139]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология