Способы связи аминокислот в молекуле белка

После установления того факта, что в состав белков входят только L-формы аминокислот, для дальнейшего изучения строения белка важнейшим стало изучение аминокислотного состава белков, способа связи аминокислот в молекуле белка. Именно этой стороне проблемы строения белка были посвящены многочисленные исследования, выполненные на протяжении первой половины нашего столетия. Поскольку эта сторона дела не имеет прямого отношения к обсуждаемому нами вопросу о пространственном строении белка, мы не будем здесь разбирать ни соответствующих экспериментальных работ, ни предлагавшихся в разное время теорий. [c.588]

Способы связи аминокислот в молекуле белка [c.27]

СПОСОБЫ СВЯЗИ АМИНОКИСЛОТ в МОЛЕКУЛЕ БЕЛКА [c.35]

Из перечисленных выше элементов введение изотопов серы и фосфора в белок сопряжено со значительными изменениями в молекуле белка [98]. Введение трития методом обмена связано со значительным облучением и инактивацией антител. Способ введения трития методом химического синтеза описан для аминокислот [99, 100], и до настоящего времени в литературе нет сообщений о применении его к белковым препаратам. [c.514]

Вспомним, что молекула белка построена из аминокислот, связанных друг с другом пептидной связью. Этим путем образуется пептидная цепь, которая может содержать несколько сотен аминокислотных остатков. Многие из этих остатков имеют в своих боковых цепях гидрофильные группы. В природной молекуле белка пептидная цепь свернута определенным еще неизвестным способом, давая в большинстве случаев молекулу с низкой степенью асимметрии. Это свертывание пептидной цепи происходит, однако, таким образом, что полярные группы цепи остаются открытыми. Вероятно, пептидные связи, по крайней мере частично, также открыты. Поэтому в молекуле белка имеются два типа гидрофильных центров 1) полярные боковые цепи, [c.273]

Первичная структура белков. На рис. 2-1, В показано, что три аминокислоты (аланин — Ала, аспарагиновая кислота — Асп и лейцин — Лей) соединены в следующем порядке — Aлa-A п-Лeй, образуя полипептид. Однако те же самые аминокислоты могут быть соединены шестью различными способами Ала-Асп-Лей, Ала-Лей-Асп, Асп-Ала-Лей, Асп-Лей-Ала, Лей-Ала-Асп, Лей-Асп-Ала. Хотя каждый из трипептидов построен из одних и тех же субъединиц, физические и химические свойства их несколько отличаются, т. е. они представляют собой шесть разных химических соединений. Из четырех разных аминокислот (папример, из трех прежних плюс валин) можно было бы получить 24 тетрапептида. В молекуле белка аминокислоты могут располагаться в любом порядке, причем каждая аминокислота может неоднократно повторяться в цепи. Исходя из этого, легко представить себе, что, хотя во всех белках используются одни и те же субъединицы, число их сочетаний астрономически велико другими словами, возможно создание невероятно большого числа белков, причем каждый будет иметь свойства, хоть немного отличающиеся от свойств других белков. Для многих белков уже известна полная последовательность аминокислот. Аминокислотная последовательность одного из таких белков — гормона инсулина — показана на рис. 2-2. Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей, одна из которых содержит 30 аминокислот, другая — 21. Обе цепи соединены дисуль-фидными связями. Дисульфидные связи образуются благодаря тому, что в состав аминокислоты цистеина (Цис) входит атом серы и две молекулы цистеина связываются двумя атомами серы (рис. 2-2). [c.20]

То, что здесь описано последовательно, этап за этапом, в клетке протекает весьма слаженно, непрерывно и отнюдь не в медленном темпе. Приблизительные расчеты, проделанные различными способами, дали поразительные цифры в одну минуту образуется от 5 до 6 тысяч пептидных связей. Таким образом, для построения ферментного белка, состоящего, скажем, из 146 аминокислот, требуется всего лишь четверть секунды На молекулярном уровне, следовательно, многое совершается гораздо быстрее, чем это можно было предугадать. Несомненно, одна из причин этого состоит в том, что расстояния между атомами и молекулами несравнимо меньше тех расстояний, которые разделяют предметы нашего, макроскопического мира. При таких малых расстояниях оказываются возможными чрезвычайно высокие темпы. [c.70]

Методы, оправдавшие себя в отношении инсулина, а также и некоторые новые методы уже применяются для изучения более крупных белковых молекул. Среди новых есть перспективные методы отщепления аминокислот от пептидной цепочки по одной. Ясно, что это более эффективный способ, чем обычный гидролиз. Развитие таких исследований будет ускоряться по мере того, как все больше биохимиков будет обращаться к изучению интереснейшей проблемы — связи структуры белков с их физиологической функцией. [c.102]

Незначительные изменения конформации белка, например набухание молекул сывороточного альбумина при нодкислении раствора до pH 4 [384, 385], часто обратимы. Обратимость конформационных переходов особенно благоприятна в том случае, если полипептидная цепь имеет внутримолекулярные дисульфидные мостики, которые накладывают ограничения на разворачивание цени. Наглядным примером такой обратимой денатурации является проведенное Германсом и Шерагой [395] исследование рибонуклеазы, молекула которой состоит из простой полипептидной цепи, сшитой четырьмя дисульфидными группами. Известна полная последовательность аминокислот в этом ферменте, и схематическое изображение полипептидной цени с указанием места поперечных связей [396] приведено на рис. 45. Отсюда возникает вопрос, можно ли разрушить поперечные связи путем восстановления, что позволяет цепи разворачиваться и возобновлять нативную конформацию с соответствующими нарами тиольных групп, окисленных до дисульфидных мостиков. Решающий эксперимент был поставлен Уайтом [397], который показал, что большая доля ферментативной активности, утерянная при восстановлении дисульфидных групп, может быть в основном восстановлена путем повторного окисления. Особенно важные результаты были получены Анфинсеном и др. [398], которые обнаружили, что воссоздание дисульфидных связей происходит быстрее, чем восстановление ферментативной активности белка. Так как восемь аминокислотных остатков, принимающих участие в создании четырех дисульфидных мостиков, могут соединяться друг с другом 105 различными способами и поскольку образование межмолекулярных дисульфидных связей влияет на ход внутримолекулярной реакции [399], образование многих поперечных связей в начальной стадии может протекать нерегулярно. Такие молекулы [c.137]

Большое сходство в химических и физических свойствах между синтетическими полипептидами Фишера и некоторыми белками (протеинами) оказало дальнейшую поддержку предположению, ранее выдвинутому Фишером и независимо от него Хофмейстером в 1902 г. о пептидном строении белков (протеинов). Эта теория предполагала, что молекула белка (протеина) построена только из цепей а-аминокислот (и позже, конечно, были включены а-ими-нокислоты), связанных друг с другом пептидными (амидными) связями между а-амино- и а-карбоксильными группами [см. формулу (1)].Сам Фишер учел, что возможны и другие способы соединения между аминокислотами в молекуле белка (протеина) и добавил к имеющимся сомнениям вопросы о размере и сложности природных белков, что вызвало в период 1920—1940 гг. различные предположения [3] об альтернативных способах связи между остатками аминокислот. Сэнджер [4] писал в 1952 г., что самым убедительным доводом в поддержку пептидной теории строения белков (протеинов) в действительности было то, что с 1902 г.— со времени ее возникновения, не были найдены опровергающие ее факты сам Сэнджер привел одно из первых убедительных доказательств этой теории, установив полную структуру белкового гормона инсулина. [c.218]

По мере накопления данных об аминокислотном составе белков возникла проблема о том, каким способом аминокислоты в молекулах белков связаны друг с другом. Эта проблема разрабатывалась с 1888 г. профессором Харьковского университета А. Я. Данилевским (1838—1923), высказавшим предположение, что аминокислоты в белках связаны друг с другом за счет кислотно-амидных связей. Это предположение вскоре было под-твернсдено Э. Фишером, предпринявшим прямой синтез веществ (пептидов) из аминокислот. Полученные продукты Э. Фишер [c.260]

Ранее неоднократно высказывались предположения о возможности существования циклопептидных структур в молекуле белка. По мнению Д. Л. Талмуда, основной единицей белковой структуры является циклопептид ( кольчатая цепь ), состоящий не менее, чем из шести аминокислотных остатков. Образование такой структуры не требует никаких иных связей, кроме пептидной. Важным моментом в образовании такого циклопептида является участие в его стабилизации боковых цепей составляющих его аминокислот. Поскольку синтез такой кольчатой цепи происходит в водном растворе из аминокислот, боковые цепи которых составлены из некоторого количества углеводородных звеньев, весьма важно учитывать их взаимодействие друг с другом, обусловливаемое гидрофобностью. Энергия взаимодействия боковых цепей друг с другом, рассчитанная Л. Полингом для инсулина (из расчета, что молекула инсулина состоит из 288 аминокислотных остатков), была приблизительно равна 600 ккал1моль. Взаимодействие гидрофобных групп боковых цепей циклопептида, по-Д. Л. Талмуду, должно привести к тому, что все боковые группы окажутся по одну сторону от плоскости сечения кольчатой цепи. Это служило возможным объяснением одного из самых труднообъяснимых свойств белка, а именно построения его из аминокислот одной и той же оптической конфигурации ( -формы). Только при правильном чередовании О- и 1-изомеров аминокислот можно было бы представить себе другой способ построения аналогичного циклопептида, но в этом случае в гидролизатах находилось бы значительное количество )-аминокислот, чего на самом деле не отмечено до настоящего времени. Если же аминокислоты разной оптической конфигурации расположить по одну сторону полипептидной [c.120]

Четвертой, не упомянутой выше, но приобретающей в последнее время все больший интерес, задачей, разрешаемой при помощи химического изменения белков, является применение его в качестве вспомогательного средства при исследовании порядка чередования аминокислотных остатков. и определения концевых групп в белках. Работа в этом направлении была существенно облегчена введением метода Зангера [9] и весьма широко проводится английскими биохимиками. Новый способ отличается от обычного способа приготовления белковых производных или измененных белков тем, что полученные соединения гидролизуют и образующиеся производные аминокислот изолируют. Часто этим способом исследуют структуру не только нативных белков, но и продуктов неполного ферментативного или кислотного гидролиза, а также структуру продуктов частичного окисления. При разрыве поперечных цистиновых связей (—S—S—) путем окисления до остатка цистеиновой кислоты (—SO3H), которое также было введено Зангером [10], молекула белка распадается на отдельные полипептидные цепи. Тристрам [11] (статья III) и Фокс [12] произвели оценку точности аналитических результатов этого важного исследования. [c.270]

Принято различать четыре структурных уровня в архитектуре белковой молекулы. Первичн( я структура-это просто последовательность аминокислот в белке и локализация дисульфидных мостиков, если таковые имеются. Таким образом, первичная структура представляет собой полное описание ковалентных связей в белке. Вторичная структура образуется в результате сте-рического взаимодействия аминокислотных остатков, расположенных вблизи друг друга в линейной последовательности. Некоторые из этих стерических взаимодействий носят регулярный характер, обусловливая тем самым периодичность структуры. Примерами вторичной структуры могут служить а-спираль, складчатый Р-слой и коллагеновая спираль. Третичная структура обусловлена стерическим взаимодействием аминокислотных остатков, далеко отстоящих друг от друга в линейной последовательности. Следует отметрггь, что различие между вторичной и третичной структурами довольно условно. Белки, содержащие несколько полипептидных цепей, обладают еще одним уровнем структурной организации, а именно четвертичной структурой. Под четвертичной структурой подразумевают способ [c.37]

Две молекулы одной и той же или разных аминокислот могут ковалентно связываться друг с другом при помощи замещенной амидной связи (см. табл. 3-4), называемой йеядаыЭном связью, с образованием молекулы дипептида. Пептидная связь образуется путем отщепления компонентов молекулы воды от карбоксильной группы одной аминокислоты и а-аминогруппы другой аминокислоты под действием сильных конденсирующих агентов (рис. 5-18). Три аминокислоты могут соединиться аналогичным образом при помощи двух пептидных связей и образовать трипеп-тид точно так же можно получить тетрапептиды и пентапептиды. Если таким способом соединить большое число аминокислот, то возникает структура, называемая полипептидом. Пептиды различной длины образуются при частичном гидролизе очень длинных полипептидных цепей белков, которые могут содержать сотни аминокислотных звеньев. [c.127]

Началом всестороннего систематического изучения белковых тел можно считать 1820 г., когда из белковой молекулы путем гидролиза ее при помощи серной кислоты была выделена аминокислота гликоколл. Для выяснения строения белковой молекулы применялись различные методы, используемые в органической химии. Особенное внимание уделялось расщеплению белков. Предполагалось, что путем исследования обломков молекулы взятого соединения можно воссоздать картину взаимного распределения и способов взаимной связи атомов и их групп, входящих в состав белковой молекулы. [c.319]

Применение динитрофенильных производных, введенных в практику Зангером [25] с целью идентификации и количественного определения концевых аминогрупп, позволяет получить ценные сведения о количестве открытых цепей в белке. Кроме того, такие меченые аминокислоты служат в качестве реперных точек при исследовании неполного гидролиза (1346). В этом отношении полезными являются также е -аминогруппы лизина. Путем неполного гидролиза, осуществляемого с помощью кислоты и различных типов ферментов, оказалось возможным разрывать длинные полипептидные цепи в различных точках и путем анализа установить единственно возможную конфигурацию. Этим способом Зангер и Таппи[99]и Зангер и Томпсон [100] определили порядок чередования аминокислот в двух типах цепей, входящих в состав инсулина (табл. 27). Такой подход к проблеме структуры белка был облегчен широким применением новейших микрометодов хроматографии на бумаге и силикагеле и ионофореза. Таким образом, оказывается, что одна из крупнейших проблем химии белка поддается изучению с помощью весьма простых и экономичных методов. Цепи в инсулине имеют различную длину, причем цепь с N-концевым фенилаланином (цепь В) состоит из 30 остатков, а соответствующая глициновая цепь (цепь А) — из 21 остатка. Порядок чередования аминокислот и их содержание даны в табл. 27. Можно отметить следующее. Цепь А не содержит лизина, гистидина, аргинина, треонина, фенилаланина и пролина все эти компоненты входят в состав цепи В, в которой, в свою очередь, совсем нет изолейцина. Не наблюдается ни регулярного чередования аминокислот, ни тенденции к чередованию полярных и неполярных групп. Три ароматические аминокислоты (фен.фен.тир.) расположены последовательно, и два остатка глутаминовой кислоты связаны с двумя остатками ци-стеина (глу.глу.цис.цис.). В обеих цепях содержится шесть цистеиновых остатков, четыре из которых расположены врозь, а только что упомянутые два — рядом друг с другом в молекуле нативного белка все они существуют в форме цистина, но какие из них расположены между пептидными цепями, а какие в самих пептидных цепях — неизвестно. Часть дикарбоновых кислот присутствует в виде амидов — четыре в цепи А и две в цепи В. [c.255]

Успехи в разработке методов изучения белков, в особенности хроматографического метода, позволили Сэнгеру установить строение инсулина. Этому способствовала также обнаруженная им реакция, о которой говорилось выше динитрофе-нильная группа (ДНФ) способна присоединяться к свободным аминогруппам с образованием желтого соединения. ДНФ-группа остается присоединенной к аминокислотному остатку даже после гидролиза, который проводят с целью расш епления пептидов это дает возможность идентифицировать концевой остаток аминокислоты. Применив ДНФ-ме-тод, Сэнгер первым показал, что молекула инсулина состоит из двух цепочек, которые удерживаются одна около другой дисульфидными (3 — 8) связями остатков цистина. Эти связи можно разрушить мягким окислением. Таким способом были получены обе ненарушенные цепочки было доказано, что в одной из них содержится 21 аминокислота, а в другой — 30. Каждая цепочка была подвергнута кислотному гидролизу с образованием небольших фрагментов, аминокислоты которых были определены хроматографичрски. Концевые аминокислоты каждого фрагмента были идентифицированы ДНФ-методом. Постепенно расщепляя цепочки на множество мелких пептидов и определяя содержащиеся в них аминокислоты и последовательность их расположения, Сэнгеру ну- [c.319]

В восьмом издании Определителя Берги все обнаруженные бактерии, отнесенные в отдел Ba teria, один из двух отделов царства Prokaryotae, разделены на 19 групп Признаки, по которым осуществляется разделение на группы, относятся к категории легко определяемых и вынесены в названия групп, например, бактерии, образующие слизистую оболочку (группа 3), спиральные и изогнутые бактерии (группа 6), грамотрицательные аэробные палочки и кокки (группа 7), палочки и кокки, образующие эндоспоры (группа 15). При этом даже очевидные эволюционные связи между представителями разных групп в большинстве случаев не учитываются, т. е. основная идея классификации по Берги — легкость идентификации бактерий. Для идентификации бактерий используют совокупность признаков морфологических (форма тела наличие или отсутствие жгутиков капсулы способность к спорообразованию особенности внутриклеточного строения окрашивание по Граму), культуральных (признаки, выявляемые при культивировании в лаборатории чистой культуры), физиолого-биохимических (способы получения энергии потребности в питательных веществах отношение к факторам внешней среды нуклеотидный состав и последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК наличие и характер минорных оснований в ДНК нуклеотидный состав рибосомальной РНК последовательность аминокислот в ферментных белках с аналогичными функциями). [c.136]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология