Аминокислоты пространственная модель

На рис. 5.1 приведены некоторые доступные синтетические акцепторные соединения. Можно ли использовать такие органические краун-эфиры в качестве аналогов ферментов для разделения энантиомеров (или рацемических смесей) Крам и др. сообщили, что хиральные комплексы краун-эфиров действительно обладают этим удивительным свойством селективно связывать один из антиподов аминокислотных производных [134—136]. При создании акцепторных молекул неоценимую помощь оказывают молекулярные модели Кори — Полинга — Колтуна [137, 138]. Пространственные модели дают возможность находить акцепторные структуры, способные связывать в качестве доноров определенные аминокислоты. Например, главное при создании акцептора — это вопрос влияния взаимного расположения центров связывания на их связывающую снособность. Другая проблема заключается во введении заместителей в такие положения, которые направлены к функциональным или связывающим центрам до-норных соединений [137]. [c.267]

Лизоцим состоит из 129 аминокислот. Приведенным выше способом исследователи сумели отчетливо определить местоположение 114 аминокислот. Положение остальных аминокислотных остатков было установлено на основании предположений, сделанных при изучении распределения электронной плотности, которое показывало лишь часть боковых цепей для каждой из этих аминокислот. Лизоцим содержит три участка, имеющих форму спирали, каждый из которых включает около 10 аминокислотных остатков. Имеются в виду участки, содержащие аминокислотные остатки 5— 15, 24—34 и 88—96. Детали структуры видны на пространственной модели молекулы лизоцима, изображенной на рис. 10.11. [c.242]

Рис. 10.10, Последовательность аминокислот в молекуле лизоцима и положение дисульфидных мостиков. Пространственная модель фермента изображена на рис. 11.11.

В этой главе основное внимание сосредоточено на структуре молекул. Рассмотрен метод рентгеноструктурного анализа и показано, как были установлены структуры небольших и больших молекул. Основной упор сделан на соединения, представляющие биологический интерес, такие, как белки и нуклеиновые кислоты. Затем, основываясь на пространственных моделях молекул, полученных в результате анализа рентгенограмм, был рассмотрен механизм действия ферментов. Оказалось, что, используя эти модели, а также изученные последовательности аминокислот в белках, [c.265]

В настоящее время расшифрована структура первого фермента—рибонуклеазы. Этот фермент представляет собой поли пептидную цепь нз 129 остатков аминокислот. Цепь сложена определенным образом. Эти складки обеспечивают замыкание четырех ди-сульфидных мостиков между восемью цистеиновыми остатками (рис. 74). Исходя из этих соображений, можно построить определенную пространственную модель молекулы рибонуклеазы. [c.590]

Стереохимию аминокислот принято оценивать не по оптическому вращению, а исходя из абсолютной конфигурации всех четырех замещающих групп, расположенных вокруг асимметрического атома углерода в вершинах модели тетраэдра. Абсолютную конфигурацию аминокислот принято соотносить стереохимически с соединением, произвольно взятым для сравнения, а именно с глицериновым альдегидом, также содержащим асимметрический атом углерода. Ниже представлены Ь- и О-стереоизомеры глицеринового альдегида. Рядом показаны пространственные конфигурации Ь-и О-аланина [c.39]

Сдвиг намечается в начале 40-х годов, когда параллельно начинаются, с одной стороны, целенаправленные исследования полной структуры аминокислот и простых пептидов (простейших компонентов полипептидной цепи), а с другой — попытки создать пространственную модель полипептидной цепи. Эти работы привели к определению точных геометрических размеров молекул аминокислот, пептидов и их производных, а также формулировке основных требований, которым должна отвечать точная пространственная модель полипептидной цепи. Эти данные легли в основу теории а-спирали Полинга — Корея. [c.153]

Аминокислоты — это производные органических (карбоновых) кислот, содержащие одну или несколько аминогрупп (-МНз). Аминогруппа в аминокислотах чаще находится в а-положении углеродного атома по отношению к карбоксильной группе, т. е. присоединена к первому атому углерода, с которым связана карбоксильная группа. Каждая аминокислота может рассматриваться как вещество, у которого к атому углерода присоединены аминогруппа (-МНз), карбоксильная группа (-СООН), атом водорода (Н) и различная боковая углеродная цепь, обозначенная как радикал (Р), что видно из общей формулы и пространственной модели аминокислоты [c.230]

Рис. 2-6. Аминокислота аланин в ионизированной форме, в которой она находится при pH 7. При включении аланина в полипептидную пень заряды амино- и карбоксильной групп, имеющиеся у свободной аминокислоты, исчезают. В нижней части рисунка представлена пространственная модель.

Рис. 3-27. Пространственные модели а-спирали и Р-СЛОЯ. Слева структуры показаны без боковых групп аминокислот, справа - с боковыми группами. А. а-Спираль (часть структуры миоглобина). Б. Участок Р-СЛОЯ (часть структуры домена иммуноглобулина). На фотографиях слева каждая поверхность цепи представлена только одним черным атомом (группы R на рис. 3-25 и рис. 3-26) вся поверхность цепи показана справа. (С

Рис. 4.65. Пространственная модель вариабельной области и цепи, построенная на основании данных рентгеноструктурного анализа Цепь состоит как бы из двух слоев (нижний слой обозначен светло-серым) Сегменты связаны водородными связями Темным цветом выделены наиболее вариабельные участки, все они располагаются вокруг кармана, который данная цепь образует совместно с другой и-цепью (сплошная черная линия), вероятно, именно он является участком связывания антигена Выделенные наиболее темным цветом аминокислоты участ вуют в образовании связей со второй частью димера [1123]

Рис. 27.2. Пространственные модели валина и изолейцина. Синтетазы, активные в отношении этих аминокислот, высоко специфичны.

Основные положения предложенной мною конформационной теории белков были сформулированы в общем виде и имели вначале чисто эвристический характер [40, 41]. Создание расчетного метода требовало их детализации и тщательной проверки. Достоинство теории даже в ее первоначальной, быть мо жет, несовершенной форме заключалось в том, что она позволяла всю необходимую работу с первой и до завершающей стадии заранее представить в виде строго последовательного ряда логически связанных между собой шагов, где каждое продвижение вперед опиралось на результаты предшествующих исследований и предваряло последующее. Иными словами, теория, отражавшая вначале чисто субъективное представление автора о структурной организации белка, в то же время представляла собой достаточно четко ориентированную рабочую программу исследования. Одно из положений теории, а именно предположение о согласованности в белковой глобуле всех внутри- и межостаточных взаимодействий, давало возможность разделить задачу на три большие взаимосвязанные части. Цель первой заключалась в кон-формационном анализе свободных остатков стандартных аминокислот, т.е. в оценке ближних взаимодействий валентно-несвязанных атомов. Идеальными моделями для изучения ближних взаимодействий явились молекулы метиламидов М-ацетил-а-аминокислот (СНз-СОМН-С НК-СОЫН-СНз). Вторая часть общей задачи состояла в выяснении влияния средних взаимодействий, т.е. взаимодействий между соседними по цепи остатками. Объектами исследования здесь могли служить любые природные олигопептиды. Цель третьей, завершающей части - изучение роли контактов между удаленными по цепи, но пространственно сближенными в глобуле остатками и априорный расчет трехмерной структуры белка. В дефинициях нелинейной неравновесной термодинамики эти цели могут быть сформулированы следующим образом. Во-первых, определение возможных конформационных флуктуаций у свободных аминокислотных остатков и выявление энергетически наиболее предпочтительных. Во-вторых, нахождение возможных конформационных флуктуаций локальных участков полипептидной цепи и установление среди них бифуркационных флуктуаций, ведущих к структурированию фрагментов за счет средних невалентных взаимодействий. В-третьих, анализ возможных флуктуаций лабильных по средним взаимодействиям участков полипептидной цепи и идентификация бифуркационных флуктуаций, обусловливающих комплементарные взаимодействия конформационно жестких нуклеаций, стабилизацию лабильных участков и, в конечном счете, образование нативной трехмерной структуры молекулы белка. [c.109]

Эта простая модель, предложенная в 1967 г., впоследствии неоднократно уточнялась. Было введено требование о пространственном барьере, поскольку многие D-аминокислоты имеют сладкий вкус, а соответствующие L-аминокислоты его не имеют. [c.430]

Рентгеноструктурный анализ дает точные представления о пространственном расположении частей в огромных и очень сложных молекулах белков и ферментов, нуклеиновых кислот и других важнейших для жизни человека соединений (рис, 20). В верхней части модели видна темная дискообразная частица это гем, придающий соединению окраску. Буквой N обозначено положение Ы-концевой аминокислоты. Без таких представлений невозможно понять механизм действия ферментов механизм синтеза белков на нуклеиновых кислотах н другие важнейшие биологические (биохимические) функции. [c.53]

Пространственная структура белка закреплена вследствие взаимодействия радикалов К аминокислот с образованием дисульфидных мостиков (рис. 78) или других химических либо физических связей. На рис. 79 показана модель пространственной структуры белка — миоглобина, построенная на основании данных рентгенографического исследования. [c.456]

Рентгенографическим методом были определены междуатомные расстояния и валентные углы в молекулах полипептидов и на этой основе построена модель пространственного строения полипептидов и белков. Основной структурной единицей полипептид-ной цепи является амидная группа—пептидная связь между молекулами аминокислот. По данным рентгенографии, пептидная цепь имеет строение, изображенное на рис. 75. [c.591]

Успех Полинга был обусловлен отчасти тем, что он использовал новый подход к определению структуры. В этом подходе предположения и построение моделей играли гораздо большую роль, чем при аналитическом методе, применявшемся старомодными кристаллографами старой школы. Несколькими годами ранее Полинг решил, что структуру полипептидной цепи можно, вероятно, представить, если располагать точными данными о пространственной конформации пептидной связи. Поэтому свои исследования, проводимые методом рентгеиоструктурной кристаллографии, он сосредоточил на определении длин и углов валентных связей в кристаллических аминокислотах и небольших пептидах фиг. 45). Получив эти данные, Полинг смог построить теоретическую модель регулярного полипептидного скелета (фиг. 46). Такая вторичная структура получила название а-спирали. Устойчивость этой структуры обусловлена наличием водородных связей между атомом водорода а-ами-ногруппы и атомом кислорода а-карбоксильной группы другого аминокислотного остатка— четвертого по цепи, считая от первого. Шаг а-спирали составляет 5,4 А, и она содержит 3,6 аминокислотных остатка на виток. [c.93]

Модель рибонуклеазы 8 - фермента, гидролизующего рибонуклеиновые кислоты. Цветом вьщелены аминокислоты в активном центре, критически необходимые для осуществления катализа. Пространственная [c.17]

Рис. 3-5. Модели, показывающие строение аминокислоты аланина, А. Перспективное изображение структурной формулы. Б. Модель из шариков и стержней, на которой хорошо видны относительные длины связей и углы между ними. Шарики показывают приблизительные размеры атомных ядер. В. Пространственная модель. Здесь относительные размеры всех атомов точно соответствуют их вандерваальсовым радиусам (см. также табл. 3-3).

Как полагают Меклер и Идлис, "обязательный компонент любой А-А-связи - водородная связь, образующаяся между полярной группой боковой цепи одного аминокислотного остатка и карбонилом остова полипептидной цепи - компонентом аминокислотного остатка-партнсра" [352. С. 43]. Вокруг таких водородных связей имеются гидрофобные рубашки, "защищающие их от атаки молекулами растворителя, в первую очередь, воды. Таким образом Природа обеспечивает образование особых, ранее неизвестных, специфических связей между аминокислотами - Л-Л-связей" [352. С. 44]. Из описанной структурной модели A-A-комплекса, однотипной для всех 26 пар аминокислотных остатков, не ясно, почему водородная связь является "обязательным компонентом любой A-A-связи". Это исключено по целому ряду причин. Во-первых, стабилизирующая энергия водородной связи, даже если она экранирована от контактов с водой, во много раз уступает суммарной энергии других видов невалентных взаимодействий, прежде всего, дисперсионной энергии. Во-вторых, точечное взаимодействие двух атомов этого "обязательного компонента" не может обеспечить стереокомплементарность остатков А и A. Напротив, как хорошо известно [353], взаимное расположение групп С = 0 и Н-О (H-N) определяется не столько самой водородной связью, сколько потенциальной энергетической поверхностью окружающих ее атомных групп. Она реализуется только в том случае, если удовлетворяет требованиям других видов невалентных взаимодействий, среди которых наибольшие ограничения накладывают ван-дер-ваальсовы взаимодействия. В-третьих, сближенность акцептора и донора протона требует определенной ориентации друг относительно друга основной цепи одного остатка и боковой цепи другого, что должно лишать конформационной свободы оба аминокислотных остатка и вести к реализации у всех пар A-A-связей данного типа одинаковых конформационных состояний. Такая унификация пространственного строения A-A-комплексов, как отмечалось, противоречит эксперименту. И наконец, в-четвертых, с предложенной моделью A-A-связи не согласуется четко проявляющаяся в трехмерных структурах белков тенденция боковых цепей заряженных остатков (Arg, Lys, Glu, Asp), находящихся на поверхности глобулы, принимать полностью развернутые конформации и ориентироваться в [c.536]

Реакции трансаминирования были изучены в системе, содержащей ПАЛФ, ионы тяжелых металлов и субстраты. Добавление слабого основания к системе, содержащей пиридоксаль и аминокислоту, полностью подавляет все реакции, кроме расщепления Са—Н-связи в такой модели происходит только транс-аминирование [45, 46]. В работе [47] были определены индивидуальные константы скорости для стадии образования альди-мина. Их значения для реакции аминокислоты (глутамата) с анионной, биполярной и катионной формами модельного соединения З-оксипиридин-4-альдегида равны соответственно — — 80,2 моль мин- А бип = 1,12-Ю" моль мин , ккач— = 2,3-10 моль- минг . Константа скорости ферментативной реакции много больще, а именно к= 10 моль минг . Теоретический расчет показывает, что скорость нуклеофильного присоединения к карбонильной группе возрастает в 10 —Ю" раз, если бимолекулярная реакция трансформируется в мономолеку-лярную с надлежащим пространственным расположением взаимодействующих групп [48]. Можно предположить, что фермент обеспечивает такую ориентацию этих групп на всех последовательных стадиях процесса и стабилизует наиболее активные в соответствующих стадиях ионные формы субстратов, коферментов и функциональных групп активного центра [49]. [c.379]

РИБОНУКЛЕАЗЫ (РНК-азы) — ферменты, катализирующие гидролитич. расщепление рибонуклеиновых к-т на олиго- и мононуклеотиды. Р. широко распространены в природе и присутствуют во всех исследованных тканях. Наиболее изучена панкреатическая Р., секретируемая поджелудочной железой [систематич. название полирибонуклеотид — 2-олиго-нуклеотидо-трансфераза (циклизующая) шифр 2.7.7.16 — см. Номенклатура и классификация ферментов]. Р., выделенная в кристаллич. виде из поджелудочной железы быка экстракцией разведенной серной к-той с последующим фракционированием (NH4)2S04 — белок основного характера (р/ 7,8) с мол. в. 13 ООО. Установлена природа и последовательность аминокислотных остатков, входящих в состав Р., и выяснены существенные детали ее пространственной структуры, что дало возможность воссоздать трехмерную модель этого белка. Молекула панкреатич. Р. представляет собой одинарную полипептидиую цепь, состоящую из 124 аминокислотных остатков N-концевой аминокислотой в молекуле Р. является лизин, С-концевой — валин. [c.337]

Нетрудно найти примеры таких зон, когда речь идет о человеке и об изменении окружающего мира, отмечающем его целеустремленную деятельность. Даже модели мозга типа счетных машин обладают в глазах их творцов этой особенностью, создавая вокруг себя зону организации . Вполне очевидно, что различные формы высшей интеллектуальной деятельности характеризуются громадной способностью к созданию зон организации. Образование в результате действия организационного потенциала зоны организации облегчает живым клеткам формирование их собственной структуры из менее организованных материалов. Все механизмы клетки, действие которых направлено на саморепродукцию или развитие, функционируют так, что на каждом этапе всей последовательности реакций организационная работа минимальна. Синтез белка осуществляется только тогда, когда и пространственные и энергетические условия таковы, что ферментному аппарату остается лишь замыкать цепочки аминокислот. Следовательно, весь этот сложнейший механизм возник и усовершенствовался для того , чтобы поддерживать уровень своей организации за счет минимальной организационной работы. На языке термодинамики это и должно было бы означать, что аппараты клетки стремятся приблизиться к стационарному состоянию с минимальной продукцией энтропии за единицу времени, но организационная работа явно не имеет простого термодинамического эквивалента. [c.11]

Конечно, когда речь пойдет о сложных пространственных особеивостях строения некоторых из рассмзтриваемых веществ, мы в очень ограниченном числе случаев будем использовать рисунки или фотографии пространственшлх моделей, но в большинстве случаев мы ограничимся обычными структурными формулами. Поскольку все ферменты, многие гормоны, антибиотики и другие биорегуляторы представляют собой вещества белково-пептидной природы и состоят из остатков аминокислот, мы при рассмотрении их строения будем использовать общепринятую международную символику. При этоы вместо изображения группы атомов, соответствующей данному аминокислотному остатку, мы будем использовать его символ (являющийся, как правило, сокращением латинского названия аминокислоты). Для справок мы приводим в таблице 1 расшифровку всех этих обозначений. [c.4]

Однако работы Астбери помогли достаточно четко сформулировать цели исследований и наметить основные пути выяснения пространственной конфигурации белковых веществ. В 3 0-х годах складываются два основных направления рентгенострук-турных исследований белковых веществ (разрабатываемые первоначально исключительно для фибриллярных белков). Этими направлениями были, во-первых, изучение детального строения основных простых компонентов полипептидной цепи (признававшейся основной структурой белковых веществ) — аминокислот и простых пептидов, а также некоторых аналогичных структур, в первую очередь, дикетопиперазинов во-вторых,— изучение моделей полипептидных цепей, построенных на основании рентгеноструктурных анализов фибриллярных белков. Оба этих направления были тесно связаны друг с другом, так как исследование детального строения аминокислот, пептидов и модельных веществ ч данные о геометрических размерах этих соединений позволили бы использовать уже накопленные данные для построения все более точных модельных структур полипептидных цепей и перейти, таким образом, к выяснению закономерностей строения как полипептидной цепи, так и образуемых ею структур высшего порядка. [c.140]

В гл. V и VI мы рассматривали факты, свидетельствующие о том, что специфические свойства и функции любого белка определяются не только относительным числом и последовательностью аминокислотных остатков, но также трехмерной структурой белка в целом. Кроме того, в настоящее время известно, что сама третичная структура есть функция первичной структуры, т. е. последовательности аминокислот, и упаковка белковых цепей не определяется непосредственно генетическими факторами. Далее, даже если первичная ассоциация нуклеотидов была небеспорядочной, все же, но-видимому, нет оснований считать, что полипептиды, синтезировавшиеся под контролем абиогенных полинуклеотидов, непременно должны были обладать биологически значимыми функциями. С другой стороны, ясно, что как окружающая среда, так и сами взаимодействующие элементы в силу присущих им свойств могут накладывать ограничения на процесс синтеза полипептидов (за счет взаимодействий между объединяющимися мономерами и за счет пространственных взаимодействий со средой). Если предполагаемая модель биогенеза, базирующаяся иа белках, верна, то у нас имеется готовое объяснение для механизма появления полинуклеотидов, содержащих информацию, которая имеет отношение только к биологически выгодным полипептидам. В противном случае, вероятнее всего, появлялись бы многочисленные бессмысленные полипептиды и перед нами встала бы проблема малоэффективной системы проб и ошибок. Итак, образовавшиеся прн добиологическом синтезе полипептидов последовательности могли быть результатом прямого взаимодействия мономеров и взаимодействия между окружающей средой и полимерсинтезирующей системой. Если была необходимость в наличии нуклеиновых кислот, то из этого непосредственным образом не следует, что кодируемая ими последовательность амино- [c.327]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология