Конфигурация и конформация аминокислот

Конфигурация и конформация аминокислот [c.26]

Белки. Белки состоят из аминокислот, соединенных в определенной последовательности пептидными связями в полипептидные цепи. Эти цепи имеют совершенно определенную пространственную конфигурацию (конформацию), которая стабилизируется дополнительными связями-ковалентными и нековалентными (рис. 2.18). В зависимости от ро- [c.42]

Пространственное строение решающим образом влияет на свойства и биологические функции органических веществ, участвующих в процессах жизнедеятельности. Большинство таких веществ оптически активны и встречаются в природе обычно в одной из антиподных форм это относится к белкам и образующим их аминокислотам, нуклеиновым кислотам, сахарам, стероидным гормонам, природным оксикислотам, ферментам, витаминам и др. Свойства природного каучука тесно связаны с определенной геометрической конфигурацией его полимерной цепи. Еще большее значение имеет в рассматриваемой области конформация, в особенности если речь идет о таких полимерах, как белки и нуклеиновые кислоты. Ни один вопрос биохимии не может быть решен на современном уровне без тщательного учета стереохимических факторов. [c.623]

Вторая довольно редко встречающаяся конфигурация известна как р-структура. а- и р-конформации полипептидных цепей образуют вторичную структуру белка. Все аминокислоты, пептиды и протеины могут взаимодействовать с ионами металлов, образуя при этом координационные соединения. Некоторые протеины содержат в своем составе четыре прочно связанных пиррольных кольца. Эти ядра образуют скелет порфина. [c.565]

Рис. 11.8. Расчетная модель метиламидов Ы-ацетил-а-аминокислот с плоскими транс-конфигурациями пептидных групп (со = 180°) в конформации с двугранными углами ф =

В настоящей главе мы сначала рассмотрим химию аминокислот, а затем кратко обсудим получаемые из них белки. Наша главная цель при этом состоит в том, чтобы показать, каким образом выводятся структуры этих невероятно сложных молекул, и продемонстрировать, что в конце концов химия белков основана на тех же принципах органической структурной теории на представлениях об углах и длинах связей, величине и размерах групп, водородных связях, резонансе, кислотности и основности, оптической активности, конфигурации и конформации. [c.1037]

Определить тип конформации, количественно оценить долю спиральных участков цепи, а также отличить левую спираль от правой позволяют данные дисперсии оптич. вращения (ДОВ). Синтетич. П., состоящие из оптически активных аминокислот, обнаруживают оптич. вращение, зависящее от того, какова конфигурация асимметрич. а-углеродных атомов и каким образом взаимосвязаны друг с другом в пространственном отношении пептидные группы. Для П., находящихся в конформации статистич. клубков, характерны плавные кривые ДОВ в области от 340 ммк и выше, описываемые ур-нием Друде, определяющим вклад простого оптически активного хромофора (максимум поглощения к-рого лежит при io) в общее вращение при нек-рой длине волны к А — постоянная величина) [c.13]

В заключение отметим принципиальную возможность стереоспецифического синтеза органических соединений с использованием оптически активных комплексных соединений [781, С помощью такого синтеза можно будет получать, например, -аминокислоты типа лизина, которого в значительной степени не хватает во многих основных продуктах питания. Координация ахиральной молекулы глицина с атомом переходного металла активирует а-атом углерода, что способствует его замещению. Если переходный металл является частью асимметричной молекулы, то обсужденные выще предпочтительные конформации могут обусловить образование кинетически контролируемой конфигурации продукта. До сих пор на практике в широких масштабах это не реализовано. Однако удалось осуществить синтез -треонина по следующей реакции [c.345]

Р и с. 43. Левая (а) и правая (б) спиральные конформации белков. Остатки аминокислот имеют X- или 5-абсолютные конфигурации [99]. [c.256]

По-видимому, замещения подобными аминокислотными остатками имеют место в участках полипептидной цепи, играющих решающую роль в определении третичной структуры, в то время как совершенно отличные замещения происходят в местах, несущественных для определения конформации белковой молекулы. Для этих белков характерна также различная последовательность аминокислот вблизи гема, между двумя цистеиновыми остатками это может означать, что для свойств данных гемопротеидов большее значение имеет общая пространственная конфигурация полипептидной цепи в области гема, а не природа отдельных аминокислотных остатков. [c.162]

Во-вторых, общая конформация полипептидной цепи в очень большой степени зависит также от природы боковых цепей аминокислот. В связи с влиянием на третичную структуру природы боковых цепей наиболее важно то обстоятельство, что в клетке белок находится в. водной среде. Как видно из структуры миоглобина, при образовании трехмерной конфигурации белка полипептидные цепи сворачиваются, закручиваются и изгибаются таким образом, что большинство тех аминокислот, боковые цепи которых гидрофобны (плохо связываются с водой), оказываются в сухой , изолированной от воды сердцевине молекулы. Такими гидрофобными аминокислотами являются изолейцин, валин, пролин и фенилаланин. На влажной , контактирующей с водой поверхности молекулы оказываются в максимальном количестве те аминокислоты, боковые цепи которых гидрофильны (хорошо связываются с водой). К таким аминокислотам относятся глутаминовая кислота, лизин и треонин. В результате из множества возможных пространственных конформаций белок принимает такую третичную структуру, которая под действием много- [c.96]

Выше были рассмотрены поддающиеся априорной оценке воздействия на шейпы основной цепи замены остатка на пролин, Ы-метилирование, изменения -конфигурации остатка на 0-, замены аминокислоты на гидроксикислоту. Проанализируем теперь влияние тех же факторов на формы основной цепи аминокислотной последовательности. Решение обратной структурной задачи на уровне формы основной цепи и конформации удобно рассматривать (без нарушения общности выводов) на конкретных [c.553]

Антигенные детерминанты белков бывают двух типов — секвенциальные, т. е. представляющие из себя последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи, и конформационные, образованные аминокислотными остатками из различных частей белковой цепи, но сближенные в пространственной конфигурации белковой глобулы. Оба типа антигенных детерминант-имеют важное значение для характеристики иммунного. портрета белков. Во многих случаях единичная замена аминокислоты в структуре антигенной детерминанты или изменение конформации белковой глобулы являются достаточными для изменения антигенной специфичности макромолекулы. [c.12]

Лабильная связь всегда перпендикулярна плоскости пиридинового кольца, и совокупность ионных, полярных и гидрофобных взаимодействий в ферменте определяет, какой из конформеров будет преобладать. Это легко показать, например, с помощью пью-меновской проекции процесса ферментативного декарбоксилирова-ния. В конформации, необходимой для декарбоксилирования, карбоксильная группа в значительной степени выходит из плоскости конъюгированной системы. Следовательно, специфичность реакции определяется главным образом этой стадией. Так, ферментативное декарбоксилирование аминокислот идет с сохранением конфигурации и обеспечивает, таким образом, синтез оптически чистых а-дейтерированных аминов, если реакцию проводят в тяжелой воде [304]. [c.439]

Дипептид L, -конфигурации существует в растворе в растянутой конформации. Несмотря на правомерность существования стабилизованного внутримолекулярной водородной связью восьмичленного цикла, в этом состоянии при принятии амидной группировкой энергетически выгодной гране-конфигурации возникают отталкивающие взаимодействия между двумя боковыми группами. Однако -диастереомер в оксиде дейтерия принимает более компактную стабилизованную внутримолекулярной водородной связью структуру (рис. 23.7.8а) [20]. Приложение этих принципов к олигопептидам большей длины показывает, что введение остатка Д-ами-нокислоты в цепь из остатков -аминокислот изменяет направление растянутой конформации или разрушает упорядоченную конформацию. [c.431]

Интересным подтверждением этих идей явилось наблюдение, что смена конфигурации аминокислоты [L- на D-) приводит к тому, что конформация (156), благоприятствующая уходу R, заменяется конформацией (157), способствующей потере Н и трансаминированию схема (100) . Перекрестную реакционную способность можно продемонстрировать на примере -серингидроксиметилазы последняя катализирует реакцию переаминирования D-аланина [125]. [c.642]

Оптическую активность денатурированного белка можно отнести за счет его структурных единиц, а именно L-аминокислот. Среднее удельное вращение L-аминокислоты равно примерно —100°, т. е. равно среднему удельному вращению денатурированного белка. В нативных белках существует, по-видимому, какая-то особенность структуры, обусловливающая меньщее значение отрицательного вращения. Исходя из модели макромолекулы, построенной из одинаковых (в отношении конфигурации) асимметричных остатков и имеющей спиральную конформацию, можно оценить, какой вклад в величину ее оптического вращения вносят асимметричные мономеры и какой — спиральная структура (точнее — избыток правых или левых спиралей). [c.287]

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]

Из величины константы спин-спинового взаимодействия двух протонов при соседних атомах углерода можно вычислить торсионный угол между соответствующими связями. Поскольку пары диастереомерных веществ имеют различные значения торсионного угла в преимущественных конформациях, из значений константы взаимодействия можно определить относительную конфигурацию диастереомеров, как это было сделано, например, для производных эфедрина и псевдоэфедрина или для пары аминокислот— изолейцина и аллоизолейцина. Детально метод обсуждается в специальной литературе по спектроскопии ядерного магнитного резонанса [12]. [c.73]

Наконец, третья особенность этой конформации состоит в том, что боковые радикалы аминокислот обращены наружу. Не принимая непосредственного участия в построении углеродного скелета а-спирали, эти радикалы могут способствовать созданию напряжений, несовместимых со спиральной конфигурацией, и разрыву водородных связей, т. е. образованию аморфных участков. Поэтому структура а-спирали позволяет получить максимальную изменяемость белковой структуры и, следовательно, обеспечить исключительное разнообразие химической специфичности белков. Расположение боковых радикалов аминокислот весьма существенно и с другой точки зрения. Если мы представим себе а-спи-раль, построенную из природных -аминокислот (рис. 19), то при 1шправлении вращения слева направо (правая спираль) все боковые цепи будут располагаться вдоль оси от С-конца к Ы-коп-цу, т. е. в направлении, обратном направлению полипептидной цепи. Если же спираль левая, то боковые радикалы будут направлены вдоль оси по направлению полипептидной цепи. Так как на каждый виток спирали приходится 3,6 таких радикалов, то их упаковка и взаимодействие для каждого типа спирали будут совершенно различны. При этом необходимо учесть, что именно это взаимодействие и определяет выбор направления вращения спирали. К сожалению, теория Полинга и Крика не. может ничего сказать о том, каково должно быть это направление, поскольку для построения модели оно совершенно безразлично. Для большинства исследованных полипептидов оказалось, что природные аминокислоты образуют правые спирали они же были обнаружены и в ряде белков. [c.98]

Возвращаясь к вопросу о факторах, обусловливающих активность антибиотиков полипептидов, нам удалось показать на примере грамицидина С и полимиксина М, что к ним следует отнести не только основность, циклопептидный или циклопептид-пептидный тип строения, но и строго определенную пространственную конфигурацию молекулы, поддерживаемую водородными связями. Разрушение последней, например, под влиянием мочевины, ускоряет процесс инактивации с 3—4 сут до 2 час. В случае циклопептид-пептидного строения молекулы биологическая активность, как показал Фоглер, так же зависит и от соотношения между величиной циклического и линейного фрагментов молекулы, от объемных параметров, ее конформации. Последняя так же в немалой степени связана со стереохимией аминокислот, входящих в состав антибиотика полипептида. [c.397]

Может возникнуть некоторое сомнение в отношении предсказашя указанным методом конфигурации карбоновых кислот, так как для СООН-группы возможны различные конформации вследствие вращения вокруг ее связи с асимметрическим атомом углерода. Однако, по-видимому, это не вызывает серьезных затруднений, если только нет другого заместителя, с которым карбоксильная группа может образовать водородную связь, как, например, в окси- или аминокислоте. Примером служит молочная кислота (рис. 14-7). Согласно правилу, представленному на рис. 14-4, энантиомер, изображенный [c.391]

Спираль может быть правой или левой (соответственно по движению часовой и против движения часовой стрелки). В белках в большинстве случаев обнаружена правая форма а-спира-ли. В некоторых глобулярных белках не вся вторичная структура представлена только спиралью,— последняя представляет только часть структуры. В другой части белка спираль отсутствует вследствие напряжений, возникающ,их в процессе биосинтеза белковых глобул. Наличие остатков пролина в цепи также может быть причиной отсутствия а-спиралей в отдельных участках молекул. Особая структура пролина вызывает резкие изгибы пептидной цепи и искажение ее спиральной конфигура ции. Конфигурация пептид ной связи и конформация пептидной цепи в основноь зависят от природы соответ ствующих аминокислот. [c.43]

Сера играет большую роль в структуре клеток, так как она входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот цис-тина, метионина и др. Сера обеспечивает конформацию, т. е. пространственную конфигурацию ферментных белков, связывая части полипептидной цепи —S—S-мостиками. Она входит в состав очень реактивных сульфгидрильных соединений (содержащих свободную SH-rpynny), являющихся источниками водорода при восстановительных реакциях. Тип их трансформации можно видеть на примере превращения цистеина в цистин [c.35]

По сравнению с другими белками сывороточные альбумины изучены довольно хорошо. По своему строению молекула нативного белка близка к эллипсоиду вращения и может быть охарактеризована как молекулярный кристалл со строгой конформационной структурой полипептидной спирали — цепи, свернутой определенным образом и поддерживаемой внутримолекулярными дисульфидными цисти-новыми мостиками, ионными и водородными связями между содержащимися в молекуле ионогенными группами, а также гидрофобными взаимодействиями между углеводородными фрагментами аминокислот. Следует отметить, что в структуре кристаллического белка существенную роль играют молекулы воды. Известно, например, что даже после тщательной низкотемпературной сушки вода составляет около трети массы кристаллического белка. В то же время факт отсутствия молекул воды внутри молекул глобулярных белков был доказан методом дифракции рентгеновских лучей [38, с. 176]. Это косвенно подтверждается и экспериментами по измерению скорости водородно-дейтериевого обмена, из которых следует, что лишь часть атомов водорода в группах —ОН, —NH2 и =КН обменивается практически мгновенно, в то время как на обмен остальных атомов требуется несколько часов. В связи с этим Ф. Гауровиц [38] и некоторые другие исследователи высказывают сомнения в пригодности этого метода для изучения конформации белков и вообще в существенной роли водородных связей, равно как и солевых мостиков, в поддержании нативной конфигурации цепи. [c.548]

Полипептидные цепи могут укладываться в регулярные структуры, называемые вторичными. Наиболее часто встречающимися периодическими конформациями белков являются правозакрученная а-спираль и (3-слой. В а-спирали остов имеет конфигурацию винтовой спирали с периодичностью 0,54 нм и примерно 3,6 аминокислотными остатками на виток (рис. 1.31). Стабилизация спиральной структуры осуществляется благодаря образованию водородных связей между атомом водорода МН-группы одной аминокислоты и СО-фуппой четвертой вдоль цепи аминокислоты. Боковые группы аминокислот располагаются на наружной стороне спирали (рис. 1.32). Длина участка данной полипептидной цепи, который может принимать а-спиральную конфигурацию, зависит от аминокислотного состава и аминокислотной последовательности цепи. Некоторые аминокислоты или последовательности дестабилизируют а-спираль, а если в цепи встречается пролин или гидроксипролин, то а-спираль прерывается из-за ограничения вращения вокруг пептидной связи и отсутствия атома водорода для образования водородной связи. Как правило, а-спиральные участки относительно непротяженны и состоят в среднем из 10—20 амино- [c.59]