Белки влияние соседних групп

Следует напомнить об известных трудностях идентификации функциональных групп активных центров ферментов по величинам рК, полученным из изучения зависимости скорости реакции от pH. Во-первых, одна и та же группировка в белках разного строения может иметь неодинаковое значение рК из-за влияния соседних групп. Некоторую помощь в этом случае может оказать измерение теплоты диссоциации ионогенных групп, рассчитываемой по измерениям температурной зависимости рК. К сожалению, для холинэстераз эти термодинамические константы достаточно надежно не измерены. Согласно данным Шукудза и Шинода [122], теплоты диссоциации основной группировки ацетилхолинэстеразы эритроцитов и холинэстеразы сыворотки крови человека составляют соответственно 8,5 и 6,5 ккал1моль. Эти величины выше или ниже найденной для диссоциации имидазольной группы гистидина в других белках (6,9—7,5 ккал моль [123]). Если признать, что в обеих холинэсте-разах в качестве основной группировки активного центра выступает имидазол гистидина, то трудно понять столь существенное различие в величинах теплот диссоциации. Во-вторых, даже если измерение активности фермента при разных pH рассматривать в качестве своеобразного титрования функциональных групп активного центра, то полученные результаты нельзя безапелляционно считать отражением прямого участия этих групп в каталитическом акте. Можно представить, что ионы Н и ОН -среды выполняют свою функцию, вызывая не только протонизацию или депротонизацию функциональных групп активного центра, но также и более общую функцию создания и поддержания специфической для каждого фермента третичной структуры. Можно думать, что в создании третичной структуры фермента большую роль играют ионные связи между такими группировками, которые расположены вне активного центра и непосредственно не участвуют в реакции с субстратом. Такие ионогенные группировки при взаимодействии могут сближать друг с другом (или наоборот удалять друг от друга) определенные функциональные группы белка, которые непосредственно участвуют в каталитическом акте. Внешне эта непрямая роль кислотно-основных группировок фермента будет отражаться в форме обычной зависимости кинетических констант (и, V, Кт) от pH, но по существу такая зависимость не дает оснований для решения вопроса, является ли она следствием влияния pH на конформацию белка в районе активного центра или диссоциацию группировки, прямо участвующей в реакции с субстратами. [c.184]

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]

Несмотря на эту пессимистическую точку зрения, вероятно, многие свойства белков можно будет объяснить на основе аминокислотного состава. Правда, для этого необходимо располагать сведениями о порядке расположения аминокислот в пептидной цепи (цепях), об ориентации групп в свернутой в складку цепи (цепях) нативного белка и о влиянии соседней группы или групп на каждый тип боковой цепи. [c.229]

Тот факт, что белки являются многовалентными кислотами и основаниями, определяет важное свойство их структуры. Значения рК кислотных групп в белках приведены в табл. 20,1. Значение р/С данной группы в белке меняется в широком диапазоне из-за влияния соседних частей белка, а также из-за электростатического действия зарядов на остаток молекулы белка. Если суммарный заряд молекулы белка положителен, как это имеет место в ряде кислотных растворов, то протону легче выйти из кислотной группы, и значения р/С понижаются. Если же суммарный заряд отрицателен, как в случае некоторых щелочных растворов, то протону труднее выйти из кислотной группы, и значения рК повышаются. Вследствие этого кривая титрования белка может быть более крутой, чем кривые титрования аминокислотных цепей. На каждом конце полипептидной цепи будет находиться а-карбоксильная или а-ами-ногруппа. Добавочные электрические заряды — это результат связывания ионов белком. В изоэлектрической точке число положительных зарядов равно числу отрицательных зарядов, так что в приложенном электрическом поле белок не движется. [c.602]

Как видно из этих данных, значения рК одних и тех же функциональных групп в разных белках могут колебаться, причем иногда в довольно широких пределах. Это может быть объяснено тем, что в белках различного строения одна и та же функциональная группа находится в различном молекулярном окружении и ее кислотно-основные свойства меняются в зависимости от химической природы и степени влияния соседних структурных элементов. [c.112]

Э—Э, где Э — элемент V, VI групп, ассоциируются с повышенной способностью таких связей к передаче электронных влияний соседних атомов и групп. Такая точка зрения оказалась весьма плодотворной при разработке теории полупроводников, в основе которой лежит представление о возможности интенсивного перемещения электронной плотности по кристаллу. Эта же точка зрения нашла свое отражение, в частности, в объяснении одного из механизмов нейтрализации проникающего излучения живым организмом. Речь идет о важной роли повышенной электронной проводимости дисульфидных мостиков в белках, которая может быть использована в целях организации биохимической защиты организма от действия радиации.. [c.286]

Необратимые флуктуации и механизм самоорганизации белка. Предполагают, что в начальный период все флуктуации - периодические вращения атомных групп вокруг ординарных связей - являются беспорядочными и несинхронизированными друг с другом. В равновесных системах все флуктуации обратимы и согласно основной теории вероятности (так называемого закона больших чисел) составляют пренебрежимо малые поправки к средним значениям. За редким исключением (например, рассеяние света гомогенной средой и броуновское движение, вызываемые обратимыми флуктуациями плотности) они не коррелируют со свойствами системы и не оказывают влияние на ее переход в равновесное состояние В неравновесных системах среди множества обратимых, неустойчивых флуктуаций возникают необратимые флуктуации, оказывающие радикальное воздействие на эволюцию системы. Они не остаются малыми поправками к средним значениям, а существенно меняют сами эти значения, стирая различие между случайным отклонением и макроскопическим проявлением системы. При свертывании белка подавляющее большинство флуктуаций также обратимо и неустойчиво. Но некоторые из них приводят к сближению определенных аминокислотных остатков, и тогда те могут эффективно взаимодействовать между собой. По своим последствиям образующиеся контакты между валентно-несвязанными атомами могут быть подразделены на близко-, средне- и дальнодействующие. Флуктуации, приводящие к образованию первого вида, изменяют взаимное расположение атомных групп в пределах одного аминокислотного остатка второго вида - расположение остатка относительно соседних в последовательности третьего - относительно удаленных по цепи остатков. В зависимости от конформационного состояния белковой цепи по ходу ее сборки одни и те же флуктуации могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Последними, т.е. бифуркационными, флуктуации становятся только в том случае, если каждая из них возникает в строго определенном месте последовательности бифуркаций между флуктуирующим клубком и трехмерной структурой. Обратимые флуктуации бесследно исчезают, а необратимые, стабилизированные специфическими невалентными взаимодействиями остатков, остаются в виде гигантских "застывших флуктуаций". [c.96]

Нуклеиновые кислоты являются полярными соединениями, обладающими многими отрицательно заряженными группами фосфорной кислоты, полярными гидрофильными группами гидроксилов сахаров и положительно заряженными группировками, входящими в состав пуриновых и пиримидиновых оснований. Нет сомнения в том, что все эти группировки могут оказывать большое влияние на соседние молекулы. Выше (см. гл. XI) уже приводились убедительные данные о том, что при соединении нуклеиновых кислот с белками изменяется форма молекул как белка, так и нуклеиновых кислот [145]. [c.405]

Гидроксильная группа свободного серина, подобно другим первичным спиртовым группам, химически мало активна. Однако она оказывает существенное влияние на свойства участка белка, соседнего с остатком серина. Близлежащие пептидные связи становятся менее прочными и легко разрываются при кислотном гидролизе Так, например, при гидролизе инсулина соляной кислотой пе удалось получить пептиды, содержащие связи, образованные аминогруппами остатков серина и треонина, — они разрушались в первую очередь. [c.207]

Исходя из изложенного механизма реакции может быть понято влияние, которое оказывает множество различных факторов на скорость расщепления пептидных связей в молекуле белка. В число этих факторов входят следующие пространственная конфигурация углеродных атомов, соседних с пептидной связью природа атакующего нуклеофильного реагента природа кислоты в катализируемом кислотой процессе заряд тетраэдрического промежуточного продукта (нейтральный, отрицательный или положительный) природа отщепляющейся в последней стадии группы и, наконец, конформации основной полипептидной цепи вблизи реакционного центра (геликоидальная, содержащая водородные связи между разными участками, случайно образованное кольцо и т. п.), а также то, цис- или /п/)анс-строение имеет пептидная связь. Пространственные факторы и факторы, связанные с наличием заряда у отдельных групп, имеют основное значение, как это будет показано в последующем изложении. [c.377]

Изучая протонный резонанс, можно в принципе оценить подвижность белковых групп, в состав которых входят "резонирующие" протоны. Метод ЯМР позволяет изучать определенные виды внутримолекулярного движения в белках. Так, температурные измерения времени Т, в сывороточном альбумине обнаруживают вращения метильных групп с временами Тс Ю с при - 100° наблюдаются более медленные движения Тс 10 с (возможно, осцилляции полипептидной цепи). По времени Тг для протонного резонанса удается определить три характерных диапазона времен Тс. медленное вращение глобулы как целого (тс 10 с), внутренние движения (тс 10 - 10 с), движение внешних наиболее подвижных групп белка (тс Ю с). Метод ЯМР дает важную информацию и о химической структуре молекулы. Она проявляется в результате разного влияния локальных полей соседних ядер на положение полосы резонанса отдельных протонов, занимающих различные места в структуре молекулы. Вследствие этого у разных протонов [c.106]

Когда малые молекулы связываются на асимметричных центрах полимера, в индуцированный КД вносят свой вклад несколько факторов. Влияние окружения учитывается членами одноэлектронного типа. Кроме того, если энергетические уровни хромофоров белка или нуклеиновой кислоты близки к уровням малой молекулы, существенный вклад в индуцированный КД будут вносить экситонные эффекты. Например, оптическая активность групп гема в гемоглобине обусловлена в основном взаимодействием с соседними тирозиновыми остатками белка. [c.83]

Оказалось, что хорошо протекающие реакции с модельными специальными или модифицированными белками идут гораздо медленнее с другими белковыми веществами, вследствие влияния соседних групп, отсутствовавших у моделер или не оказывавших никакого влияния при другой последовательности соединения аминокислот. [c.348]

В то время как белки дают полярографическую волну в растворах, содержащих наряду с солями двухвалентного кобальта аммиакаты кобальта, простую каталитическую волну цистеина получают только в присутствии ионов двухвалентного кобальта [37]. Это позволяет с аммиакатами кобальта определять один белок при одновременном присутствии в белковом растворе аминокислот или низкомолекулярных полипептидов. Если используются эквимолярные концентрации (0,1 М) ЫН40Н и КН4С1, то белки дают характерную двойную волну, тогда как свободные цистин и цистеин дают единичную волну с закругленным максимумом. Отличающаяся форма белковой волны обусловлена, по-видимому, какими-то особыми связями цистиновых или цистеи-новых ядер в молекуле белка, так что каталитический электродный процесс может быть видоизменен под влиянием некоторых соседних групп. [c.396]

Кроме стерических факторов, большое влияние на гидролиз пептидных связей оказывают соседние группы, несущие заряд.. В кислых растворах карбоксильные группы не заряжены и основные положительно заряженные группы стремятся оттолкнуть ион водорода. Если основная группа находится в боковой цепи,, она оказывает меньшее влияние на гидролиз, чем свободнаяа-ами-ногруппа, соседняя с пептидной связью. Доказательством этого является накопление дипептидов при частичном кислотном гидролизе белков [63, 167]. [c.389]

Из этих данных видно, что увеличение расстояния между реакционноспособными группами оказывает на реакционную способность значительно меньшее влияние в случае тиоловых групп, чем в рассмотренном выше процессе, например при активации эфирной группы соседней карбо-ксилатной группой. Изменение в широких пределах реакционной способности тиоловых групп белков было содержанием детальных исследований [82, 83]. Эти различия, несомненно, являются результатом специфических взаимных влияний функциональных групп, располагающихся одна против другой в витках спирали полипептидной цепи нативного белка. При денатурации под действием реагентов, вызывающих разрушение спиральной структуры, обычно наблюдается исчезновение различий в реакционной способности тиоловых групп. Это, по-видимому, объясняется теми же факторами, которые рассматривались выше в связи с ионизационным равновесием. [c.40]

Иными словами, в белках пространственная форма основной цепи остатка типа Phe в значительной мере предопределяет положение его боковой цепи. Обратное влияние проявляется в уменьшении значений углов ф основной цепи, что также следует из расчета монопептида. Распределение по углам Xi = -60, 180 и 60° конформаций боковых цепей Phe и его стереохимических аналогов Туг, Тгр и His в белках составляет соответственно 56, 24 и 20% от их общего количества. Интересно, что согласно теоретической и экспериментальной оценкам приблизительно такие же веса трех ротамеров имеет свободная молекула метиламида К-ацетил- -фенилаланина. Наиболее вероятной величиной угла вращения вокруг связи С -С Х2 в монопептиде Phe является 90° (см. табл. 11.14). Такое же значение %2 чаще всего имеют остатки типа Phe в белках. Например, в миоглобине из 23 остатков этого типа угол %2. равный -90°,. имеют 16 остатков, %2 150° - 3 и - 30° - 4 в а-химотрипсине из 20 остатков угол Х 90° имеют 16. Из шести остатков на неспиральных участках в обоих белках с иными чем -90° значениями углов в пяти остатках углы близки к 150°. Теоретически такое положение ароматических колец также возможно только при %] = -60°. Действительно, во всех случаях, где Xi 150°, угол Xi близок к -60°. На а-спиральных участках белков боковые цепи остатков типа Phe имеют углы Xi —60 и 180° угол Xi - 60° в отношении ближних взаимодействий столь же вероятен, как и два отмеченных. Однако в а-спирали он не может реализоваться из-за наталкиваний, возникающих между ароматической группой и соседними боковыми цепями. Таким образом, в белках конформации всех остатков типа Phe близки к наиболее предпочтительным оптимальным конформациям метиламида М-ацетил- -фенилаланина. Распределение углов вращения в боковых цепях соответствует свободным энергиям ротамеров монопептида Phe. Идентичность распределения конформаций [c.187]

Карбоксильные группы различных органических кислот, аминокислот и белков гораздо слабее и характеризуются величинами рК, лежащими в пределах от 1,5 до 5. Еще более слабыми кислотными группировками являются сульфгидрильные (рК около 8—10) группы, гидроксильные группы (рК около 10) в нуклеози-дах и фенольные в тирозине. К сильноосновным группам относится в первую очередь гуанидиновая группировка в аргинине с рК 12,5 (сам гуанидин имеет рК около 14). Средней степенью основности рК от 8,0 до 10 обладают различные аминогруппы. Особое место занимает имидазольная группировка гистидина. Имея рК 6,0, т. е. близко к нейтральному pH физиологических жидкостей, эта группа играет большую роль, обеспечивая буферные свойства раствора белковых молекул. Аминные группы нуклеотидов являются крайне слабыми основаниями и имеют рК, как правило, ниже 5. Все эти группы испытывают влияние со стороны соседних ионизированных или просто полярных групп той же молекулы, внутренних связей в молекулах, о чем говорилось выше, и т. д. [1, 2, 10, 13]. Поэтому большое значение имеют экспериментальные методы определения рК групп и их количества в различных соединениях и изучение изменения рК в процессе конформационной перестройки одной и той же молекулы. Рассмотрим основные методы титрования различных групп. [c.25]

Изоэлектрическая точка белка зависит от числа и от постоянных ионизации ионизированных групп. Поскольку диссоциация каждой способной ионизировать группы находится под влиянием электростатического воздействия соседних ионных групп, не существует строго постоянной зависимости между отношением максимального числа воспринимаемых протонов к максимальному числу отдаваемых протонов, с одной стороны, и изоэлектрической точкой белка —с другой. Это видно из табл. 8, где I — изоионная точка (pH электродиализированного белкового раствора), а — максимальное количество воспринимаемых 10 г белка протонов и 6 — максимальное количество протонов, отдаваемых 10 г белка (в граммэквивалентах). [c.83]

Протеазы распространены в животном и растительном мире существуют клеточные протеазы, осуществляющие соответствующие реакции внутри клеток. Особенно известен папаин, который выделяют нз плодов папайи. Но наиболее важны и наиболее изучены протеазы пищеварительного тракта животных и человека. Стенки желудка выделяют неактивный белок профермент) —пепсиноген. Под влиянием кислого желудочного сока и готового находящегося в желудочном соке пепсина от пепсиногена отщепляется полипептидная цепь, и он превращается в активный фермент пепсин, имеющий молекулярный вес 35 000 и давно уже полученный в кристаллическом виде. Пепсин при оптимальном pH 1,5—2,5 разрывает белки преимущественно по месту нахождения обеих ароматических аминокислот (тирозин и фенилаланин) у их аминного конца. При этом необходимо, чтобы аминокислота, соседняя с ароматической, имела такие зацепки для пепсина, как остатки СООН или 5Н, и не имела свободной КНг-группы. Этих условий оказывается, однако, достаточно для того, чтобы в желудке произошел гидролиз макромолекул белков на сравиительно небольшие пептидные цепи. Дальнейшее переваривание пищи в двенадцатиперстной кишке и далее в тонких кишках происходит в условиях уже щелочной среды. Двенадцатиперстную кишку снабжает ферментами поджелудочная железа, которая выделяет проферменты — трипсиноген, химотрипсииоген и профермент, соответствующий карбоксипептидазе. Эти проферменты (как и пепсиноген, см. выше) превращаются в двенадцатиперстной кишке в ферменты—трипсин, химотрипсин и карбоксипептидазу. [c.701]

Влияние введения электролитов на растворимость белков подробно рассмотрено в монографии Коуна и Эдсалля [136]. Его можно объяснить на основе теории, разработанной Кирквудом [182] для дипольных ионов. Даже несмотря на то что эти компоненты не несут какого-либо суммарного заряда, они притягиваются друг к другу вследствие тенденции их диполей к такой взаимной ориентации, при которой потенциальная энергия системы минимальна. Обнаружено, что другой причиной взаимного притяжения амфотерных компонентов в изоэлектрическом растворе является то, что состояние ионизации отдельных молекул подвержено флуктуациям, которые не зависят друг от друга, но стремятся в любое данное время создать на соседних молекулах амфолита суммарный заряд противоположного знака [183]. Согласно дипольному (или мультипольному взаимодействию и теории флуктуации зарядов, логарифм растворимости должен возрастать линейно с квадратным корнем ионной силы. Следует заметить, что по предположениям величина этого эффекта будет довольно не чувствительна к распределению ионогенных групп на поверхности молекулы белка. Некоторые белки, по традиции известные под названием глобулинов, в отсутствие обычных электролитов имеют чрезвычайно [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология