Дисульфидные поперечные связи мостики

Наличие поперечных химических связей в белках сообщает им специфические свойства, такие, как нерастворимость, меньшая способность к набуханию под действием полярных растворителей и повышенная прочность в мокром состоянии. В небольших молекулах таких биологически активных белков, как инсулин и рибонуклеаза, поперечные дисульфидные мостики оказываются необходимыми для проявления этими белками биологической активности. При этом дисульфидные поперечные связи не участвуют непосредственно в биохимических процессах, а функции их заключаются в сохранении в неизменном состоянии такой конформации молекул белка, которая необходима для проявления биологической активности. Модификация дисульфидных поперечных связей шерсти, а также введение в нее новых поперечных связей часто придают новые интересные свойства этому белку. Такими свойствами могут быть повышение прочности на разрыв, уменьшение способности к свой-лачиванию, увеличение устойчивости к агрессивным химическим реагентам (щелочи, кислоты, окислители или восстановители), повышение устойчивости к моли и износостойкости, а также повышение прочности окрашивания. Было показано, что дубление коллагена, необходимое для превращения сырья в технический продукт, также является процессом образования поперечных связей. Поскольку коллаген не содержит цистеина или цистина, в сшивании, протекающем при дублении, участвуют, по-видимому, другие группы, возможно аминные и гидроксильные. В настоящем разделе будут рассмотрены в первую очередь поперечные химические связи упоминавшихся выше классов белков. Шерсть — типичный кератин, являющийся одним из наиболее детально изученных в этом плане белков, дает интересные и наглядные примеры образования, расщепления и поведения как дисульфидных, так и вводимых искусственно поперечных химических связей другого типа. [c.395]

Уникальные свойства белков определяются не только количественными соотношениями между различными аминокислотами, но и определенной последовательностью их расположения в полипептидных цепочках. Аминокислотный состав белка и последовательность расположения аминокислот в полипептидных цепочках называют первичной структурой белка. Первичная структура белка, помимо пептидных связей, содержит также некоторое число дисульфидных мостиков. Исследовать первичную структуру — это значит 1) определить число полипептидных цепей и установить, являются ли они открытыми или замкнутыми, 2.) установить линейную последовательность (порядок чередования) аминокислот в отдельных полипептидных цепях (или цепи) и 3) определить число и местоположение поперечных дисульфидных мостиков, соединяющих эти цепи в молекуле белка. Очевидно, что для разрешения этой задачи необходимо прежде всего иметь очищенные, гомогенные препараты белка, поскольку даже незначительная примесь посторонних белков может существенно исказить получаемые результаты. Кроме того, в распо- [c.77]

Сущность процесса вулканизации заключается в образовании новых поперечных связей между полимерными цепями. При вулканизации серой мостики образуют дисульфидные группы [c.102]

Смит [243] детально изучили образование поперечных связей в двух белках — альбумине и кератине и привели данные о взаимодействии с этими белками 21 сшивающего агента, которые реагируют с аминогруппами белков. Растворимый белок альбумин обрабатывали сшивающим агентом в водном растворе, а осуществление сшивания определяли непосредственно в этом растворе, измеряя изменения молекулярного веса методом светорассеяния. В шерсти же, которая имеет дисульфидные поперечные связи естественного происхождения, образование новых сшивок можно было определять после первоначального разрушения дисульфидных мостиков. [c.427]

Большинство других белков, таких как белки крови, ферменты, гормоны, имеют не фибриллярную, а глобулярную структуру. Последняя состоит из спиралей, свернутых в клубок — глобулу, внутри которой отдельные части спирали сшиваются между собой большим количеством поперечных водородных и дисульфидных связей — мостиков. [c.40]

Достаточно развернутое описание белков в предыдущих главах не включает поперечных связей и эпигенетических модификаций. Наиболее обычной поперечной связью является дисульфидный мостик, который служит как механическим, так и химическим целям. Механически важные поперечные связи часто образуются с использованием е-аминогруппы Lys. В процессе эпигенетических модификаций главная цепь часто расщепляется. Это очень важный физиологический инструмент, поставляющий необходимый белок в нужное место и в нужное время. Распространены также модификации боковых цепей, которые наделяют ферменты новыми свойствами. Обо всех этих явлениях следует помнить при попытках вывести конкретные заключения из довольно общих принципов, изложенных в начале этой главы. [c.81]

Если белковую молекулу образует не одна полипептидная цепь, а ряд параллельно расположенных полипептидных цепей, то они благодаря наличию свободных гидроксильных, сульфгидрильных, карбоксильных и отчасти аминных групп могут быть связаны между собой за счет указанных групп по типу эфиров (простых или сложных), дисульфидных (—5—5—) мостиков и т. п. Этот тип обычных химических связей, получивших наименование поперечных , экспериментально доказан только для дисульфидных мостиков цистина. Кроме того, наиболее важным типом связи между отдельными полипептидными цепями следует считать так называемую водородную связь. [c.41]

Дисульфидные связи. Одна из аминокислот, цистеин, несет свободную сульфгидрильную (меркаптанную) группу (—5—Н, Такие соединения легко окисляются с образованием дисульфидных мостиков (—5—5—) (см. гл. 10). Мягкое окисление двух молекул кислоты цистеина приводит к образованию одной молекулы другой аминокислоты — цистина. Если сульфгидрильные группы появляются на двух соседних белковых молекулах, то в результате мягкого окисления между двумя молекулами возникает дисуль-фидный мостик (фиг. 83). Поперечная связь может возникать между частями одной и той же белковой молекулы. В этом случае образуется петля. [c.316]

Изучить структуру белка на самом простом уровне — значит определить его первичную структуру, т. е. последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи, а также природу и положение поперечных связей. Вторичная структура белка, т. е. наличие и характер спирализации полипептидной цепи, в значительной степени зависит от первичной структуры. Она, кроме того, зависит от pH и ионной силы раствора, а также от тех свойств среды, которые влияют на водородные связи и гидратацию белка. Третичная структура белка возникает в результате дальнейшего изгибания и скручивания полипептидной цепи, уже имеющей вторичную структуру. В некоторых случаях вторичная и третичная структуры всецело определяются первичной структурой белка. Если такие белки подвергать воздействию повышенной температуры или обработать мочевиной, кислотой, щелочью или другими агентами, которые нарушают вторичную и третичную структуру, не затрагивая первичной, то возможно самопроизвольное восстановление их конформации. Примером подобных белков может служить фермент рибонуклеаза. В этом случае последовательность аминокислот в полипептидной цепи определяет даже положение дисульфидных мостиков, так что если после воздействия восстанавливающими агентами провести окисление в мягких условиях, то-образование поперечных дисульфидных связей происходит в тех же местах, где они были раньше. Другие ферменты необратимо денатурируются даже в относительно мягких условиях. В настоящее время не ясно, каким образом столь лабильная и высокоспецифичная структура, как третичная, возникает во время синтеза ферментного белка на поверхности рибосомы. [c.99]

Структура поперечных связей. Было изучено влияние быс-уретановых и дисульфидных мостиков на свойства уретановых эластомеров на основе линейных простых полиэфиров [82]. Так, вулканизация замещенного полимера типа [c.123]

Взаимодействие сополимеров с однохлористой и элементарной серой сопровождается снижением их набухаемости (рис. 1, табл. 1). Снижение набухаемости происходит вследствие образования дополнительных поперечных связей (сульфидных и дисульфидных мостиков). [c.226]

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]

Если граница гомогенного вещества стала уже, то обычно это показывает, что коэффициент диффузии уменьшился. В свою очередь уменьшение коэффициента диффузии обычно означает, что молекула увеличилась в объеме. Такое увеличение может также привести к уменьшению значения 5. Следовательно, в первом случае реагент разрушил внутренние поперечные связи (например, дисульфидные мостики), так что молекула стала менее компактной. Если граница расширилась, то коэффициент диффузии увеличился и молекула стала более компактной. Это увеличивает 5. Следовательно, уменьшение 5 и расширение границы не является просто следствием изменения формы. Молекулярная масса, возможно, уменьшилась, и реагент вызвал диссо-циацию на субъединицы. [c.554]

В макромолекулу белка входит одна или несколько пептидных цепей, связанных друг с другом поперечными химическими связями чаще всего через серу (дисульфидные мостики, образуемые остатками цистеина) (рис. 53). Химическую структуру пептидных цепей принято называть первичной структурой белка. [c.373]

К характерным особенностям структуры молекулы лизоцима (рис. 2-9) относится также присутствие четырех поперечных дисульфидных связей (дисульфидных мостиков) между различными участками цепи. Эти мостики возникают самопроизвольно в тех случаях, когда —SH-группы двух боковых цепей цистеина подходят близко друг к другу и окисляются в присутствии Оа или некоторых других реагентов [уравнение (2-8)]. Дисульфидные связи довольно часто встречаются в белках, секретируемых клетками, и значительно реже образуются во внутриклеточных ферментах. Вероятно, внутри клеток ферменты защищены от многих внешних воздействий и не нуждаются в дополнительной стабилизации. [c.101]

В макромолекулу белка входит одна или несколько пептидных цепей, связанных друг с другом поперечными химическими связями, чаще всего через серу (дисульфидные мостики, образуемые остатками цистеина) [c.455]

Кератин имеет поперечные дисульфидные мостики, которые более склонны к разрыву, чем связи главной цепи. Как следствие при измельчении образуется линейный полимер. Отсутствие ориентации цепей в сухом состоянии показывает рентгеновский анализ. После обработки водой и получения пленки образуется новая структура, соответствующая ориентации в плоскости водородных связей и характерная для ориентационной упаковки свернутых цепей, которые укорачиваются при разрушении [916]. [c.299]

Крэг и сотрудники [462] пытались наглядно представить процесс сшивания тетраметилтиурамдисульфидом. По их мнению, в тетраме-тилтиурамдисульфиде происходит диспропорционирование [см. уравнение (62)], причем образуется тетраметилтиураммоно- и трисульфид. Последний отщепляет Sg, которая затем участвует в создании мостиков. Поэтому при тиурамовой вулканизации должны образовываться дисульфидные поперечные связи. В предложенном механизме учитывается также действие окиси цинка, без которой вряд ли возможна, по мнению Крэга, тиурамная вулканизация. Гипотетический тиур амтрису льфид должен под влиянием сероводорода распадаться па диметилдитиокарбаминовую кислоту и радикалы серы [см. уравнение (64)], причем дитиокарбаминовая кислота образует с окисью цинка дитиокарбамат цинка. [c.234]

Дисульфидные мостики определяют механические свойства внеклеточных белков. Дисульфидные мостики обычны в белках, котог рые переносятся или действуют во внеклеточном пространстве типичными примерами служат змеиные яды и другие токсины, пептидные гормоны, пищеварительные ферменты, белки комплемента, иммуноглобулины, лизоцимы и белки молока. Кроме того, эти мостики играют важную роль в некоторых крупных структурах. Свойства вязкости и эластичности различных природных продуктов по крайней мере отчасти определяются дисульфидными мостиками между структурными белками [ПО]. Поперечные связи между молекулами кератина придают эластичность шерсти и волосу [110], когезионноэластичный характер теста из пшеничной муки определяется дисульфидами глютенина, а трехмерная сеть дисульфидов глютенина создает трудности при влажном помоле зерна. Таким образом, оказывается, что успехи в таких древних занятиях, как помол зерна, обработка шерсти и даже парикмахерское искусство, зависят от сложных конструкций дисульфидных связей [110]. [c.68]

Возможно, что сшивание молекул белков происходит главным образом путем окисления тиоловых групп с образованием межмолекулярных дисульфидных М остиков. Перестройка существующих внутримолекулярных дисульфидных связей в меж-молекулярные должна также вызывать агрегацию, но неизвестно, ускоряет ли облучение такие реакции. Каррол с сотрудниками [71] полагали, что образование поперечных связей происходит не только за счет возникновения дисульфидных мостиков, а, возможно, также в результате соединения бензольных колец тирозина и фенилаланина. Известно [72—74], что облучение насыщенных водных растворов бензола приводит к образованию дифенила как основного продукта реакции. [c.228]

Остер показал наличие сенсибилизированных красителем окислительновосстановительных реакций образования и разрыва поперечных связей в полимерных гелях [129]. Мостики, образованные ионами хрома в желатине и ионами ртути в полиакриламиде, разрушаются в результате восстановительных реакций, требующих для возбужденной молекулы красителя такого избирательного восстановителя, как, например, этилендиаминтриацетат. Дисульфидные мостики образуются в результате сенсибилизированного красителем окисления тиоловой желатины. Эта реакция протекает с большим трудом даже в сухой пленке, тогда как обратная несенсибилизирован-ная реакция гораздо более эффективна. Из-за низкой концентрации и произвольного расположения молекул красителя и мостиков сомнительно, чтобы эти сенсибилизированные реакции были в сухой пленке очень эффективными. [c.319]

Инсулин выделен из препаратов поджелудочной железы в чистом кристаллическом виде. Это простой белок, молекулярный вес которого 12 ОО О. Однако имеется доказательство того, что минимальный вес инсулина, соответствующий наименьшей элементарной частице, которая объединяется ковалентными связями, — 6000 (Нейрат, Сангер). Молекула инсулина построена из 16 аминокислот (нет триптофана, метионина и оксипролина) и содержит 51 аминокислотный остаток, если молекулярный вес принять равным 6000. Эти аминокислоты образуют две полипептидные цепи, так как удалось обнаружить два N-концевых аминокислотных остатка (фенилаланин и глицин) и два С-концевых аминокислотных остатка (аланин и аспарагин), причем полипептидные цепи соединяются друг с другом поперечными мостиками, образованными дисульфидными группами. Фенилала-ниновая цепь содержит 30 аминокислотных остатков, а глициновая — 21. В настоящее время последовательность соединения аминокислот в молекуле инсулина полностью расшифрована. Схематически структуру инсулина [c.187]

Дисульфидный мостик. Ковалентная поперечная связь, образующаяся между цистеино-выми остатками двух полипептидных цепей. [c.1010]

СВЯЗИ, образующие главную цепь белковой молекулы и определяющие, таким образом, ее первичную структуру, и дисульфид-ные связи между остатками цистеина (так называемые дисуль-фидные мостики). Вращение вокруг дисульфидных связей затруднено. Остатки цистеина образуют в дисульфидном мостике дуальный угол, равный примерно 90°. Чтобы уяснить себе их расположение, следует согнуть пополам стоящий вертикально лист бумаги (так, чтобы половинки листа были примерно перпендикулярны друг другу) и считать, что атомы серы находятся на краях линпи перегиба. Тогда группы, связанные с каждым из атомов серы, расположатся на противоположных углах листа, например в верхнем правом и нижнем левом углах. Ди-сульфидные связи иногда ограничивают возможности образования вторичной структуры, но способствуют созданию третичной структуры, обеспечивая существование прочных поперечных связей между отдельными участками молекулярной цепи. [c.273]

Общепринято, что вулканизация серой приводит к образованию между полимерными цепями поперечных связей типа R—— —R, гдеН—углеводород каучука, ах — индекс, равный или превышающий единицу и указывающий на число атомов серы в поперечной связи. Среднее значение х, как и следовало ожидать, зависит от вида и количества используемого ускорителя. Фармер в 1946 г. сделал обзор данных о процессах, протекающих при вулканизации, и пришел к выводу, что вулканизация является результатом свободнорадикальной цепной реакции, включающей взаимодействие радикалов серы с а-метиленовыми атомами водорода в молекулах каучука. Он писал Наши сведения об особенностях химического действия серы на полиолефины, о превращениях ускорителя при вулканизации и о влиянии окиси цинка на эти процессы слишком ограничены, чтобы прийти к окончательному выводу о точном химическом механизме серной вулканизации. Имеющиеся сведения показывают, что сера определенно служит для соединения простых моно- и диолефинов друг с другом, и поэтому можно ожидать, что она свяжет между собой большие полиолефиновые молекулы кроме того, поскольку уменьшение ненасыщенности при образовании малосерных вулканизатов натурального каучука сравнительно невелико, имеется основание предположить, что многие поперечные связи образуются у а-метиле-новых углеродных атомов. Поперечные связи, по-видимому, представляют собой главным образом сульфидные и дисульфидные мостики при отсутствии сколько-нибудь значительного количества непосредственных углерод-углеродных связей. Минимальное количество поперечных связей, необходимое для поддержания определенных свойств вулканизата, неизвестно, но не может быть очень большим. Пригодность органического химического ускорителя, вероятно, связана, во-первых, с особенностями его термического распада в условиях вулканизации и, во-вторых, способностью его атома азота или атомов азота и серы вступать в координационные связи. Первое из этих качеств можно использовать [c.189]

Полипептидные цепи связаны в молекуле белка с помощью различного рода поперечных связей. Из них наиболее важной является связь, включающая аминокислоту цистин — продукт окисления цистеина. Эта аминокислота занимает в структуре белка особое положение. Как будет показано ниже (гл. V), боковые радикалы цистеина могут быть соединены путем окисления с образованием цистина, при этом возникающий цистиновый мостик может сшивать как две разные полипептидные цепи, так и различные участки одной цепи. Наличие таких сшивок делает невозможным разъединение цепей и последующее изучение чередования аминокислот в них. Поэтому необходимо разрушить дисульфидные мостики и разделить освобождающиеся цепи. Лучше всего это можно сделать с помощью сильного окислителя—надмуравьиной (пермуравьиной) кислоты, которая не разрывает пептидную связь и мало повреждает аминокислоты. При этом цистиновый мостик окисляется до двух молекул цистеино-вой кислоты, и на полипептидных цепях появляются сильно кислые группы 50зН [c.79]

Помимо ассоциаций боковых неполярных радикалов и дисульфидных мостиков в создании третичной структуры могут принимать участие и другие ковалентные связи — например, фосфо-эфирная. Показано, что в пепсине и а-казеине, встречаются ортофосфатные связи, соединяющие, вероятно, остатки серина и треонина доказано также наличие фосфоамидной поперечной связи (О—РОг—NH—) в а-казеине, которая присоединена, по-видимому, к остаткам лизина и аргинина. Возможно, что подобного рода связи имеют место и в фосфопротеинах. Однако для других белков они не имеют существенного значения. [c.94]

Наиболее детально разработан анализ состава серных поперечных связей [9, 16, с. 88]. Оказалось, что для серных вулканиза-то в, полученных с разными ускорителями, число атомов серы в мостике может меняться довольно в широких пределах. С учетом этого данные, приведенные на рис. 10.8, долгое время интерпретировали так, что для вулканизатов натурального каучука с одинаковой концентрацией активных цепей прочность при растяжении увеличивается при переходе от вулканизатов с С—С поперечными связями (радиационные и пероксидные вулканизаты) к вулканиза-там с преимущественным содержанием моносульфкдных, затем дисульфидных и, наконец, полисульфидных связей. [c.224]

НОСТИ, И ЭТО явление также обусловлено присутствием в кератине солевых мостиков и водородных связей. Хорошо известно, что шерсть необратимо садится в горячей воде. Причиной такой усадки шерсти является, повидимому, разрыв при повышенной температуре слабых поперечных связей (дисульфидные связи при этом сохраняются). В результате разрыва этих связей пептидные цепи принимают более беспорядочное положение, что сопровождается увеличением энтропии [18]. Нарушение солевых мостиков и водородных связей при растяжении кератинового волокна носит обратимый характер, тогда как разрыв этих связей в горячей воде, приводящий к сжатию (сверхсокращению) волокна, является необратимым процессом (фиг. 38). [c.208]

Дисульфидные связи остатков цистина ковалентно связывают участки одной или нес <ольких полипептидных цепей, образуя между ними поперечные дисульфидные мостики. [c.31]

Ответ на эту загадку был получен в результате исследования структуры антител и генов, которые их кодируют. На рис. 30-16 показана структура антитела, мол. масса которого составляет приблизительно 160000. Молекула антитела состоит из двух тяжельк, т. е. длинных, полипептидных цепей (по 446 аминокислотньк остатков в каждой) и из двух легких, т.е. коротких, цепей (по 214 аминокислотньк остатков). Цепи соединены между собой поперечными дисульфидными мостиками кроме того, в обеих цепях имеются еще и внутренние-8—8-связи. Каждая тяжелая и ка- [c.978]

Наибольшее значение в белке имеют дисульфидные и гидрофобные связи. В последнее время все чаще высказываются сомнения в том, могут ли водородные связи и связи солевого типа с их относительно низкой энергией обеспечить жесткую конформацию цепей, когда белковые молекулы находятся в водных растворах. Роль водородных и солевых связей относительно невелика. В тех белках, которые содержат остатки цистина — 5—8-мостики играют, по-видимому, важную роль в образовании внутримолекулярных поперечных соединений, в частности между различными участками одной и той же пептидной цепи. Такие связи обнаружены в сывороточном и яичном альбуминах, рибонуклеазе (см. рис. 3), лизоциме, эдестине и др. Вероятно, главная причина этого — относительно высокая прочность дисульфидных мостиков. Неполярные боковые цепи в водных растворах белков окружены молекулами воды, которые могут соединяться с другими частицами воды водородными связями. Взаимное притяжение молекул воды и стремление гидрофобных групп к объединению с группами такого же типа приводит к их вытеснению из водной среды и значительно повышает их сродство друг другу. Гидрофобные связи играют важную роль в поддержании характерной конформации нативных протеинов. [c.34]

Одной из наиболее интересных и наиболее детально изученных вторичных реакций первоначально образующихся неустойчивых промежуточных продуктов гидролиза дисульфидных связей шерсти является реакция образования лантионина. Доказательства в пользу различных предполагаемых механизмов этого процесса обобщены в книгах [252, 253]. По одному из этих предполагаемых механизмов принимается, что промежуточный неустойчивый продукт подвергается реакции Р-элиминирования, а затем меркаптогруппа присоединяется по образовавшейся таким образом двойной связи, что приводит к получению тиоэфирного мостика вместо дисульфидного. Это, однако, не единственно возможный путь образования лантионина. Действительно, для образования лантионина при взаимодействии шерсти с цианидами предложены и другие механизмы, тем более что известны случаи, когда у Р-углеродного атома отсутствовал водородный атом, что должно было исключать р-элиминирование, и тем не менее имело место образование лантиониновой структуры [252, 253]. Образование лантиоциновых поперечных химических связей в шерсти придает продукту повышенную устойчивость к гидролизу, действию окислителей и восстановителей, а также снижает усадку. [c.408]

Хотя дисульфидные мостики — основной тип поперечных химических связей, встречающихся в природных белках, их высокая реакционная способность и сравнительно низкая устойчивость привели к поискам способов введения в белки более прочных поперечных химических связей. В этой области исследований могут быть выделены два основных направления. Первое из этих направлений заключается в превращении самой дисульфидной связи в более устойчивую группу, в которой два атома серы разделены сравнительно малоактивными группами [в общем виде этот принцип может быть изображен уравнением (У1-49)] [c.411]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология