Полипептиды спиральные структуры и структуры

Вторичная структура белка — форма полипептид-ной цепи в пространстве. С помощью рентгеноструктурного анализа и других физических методов исследования установлено, что полипеп-тидные цепи природных белков находятся в скрученном состоянии — в виде спирали. Спиральная структура удерживается водородными связями, возникающими между группами СО и NH аминокислотных остатков соседних витков спирали (на рис. 18.1, а обозначены пунктиром). Подобная вторичная структура получила название а-спирали (рис. 18.1, а). Водородные связи в ней направлены параллельно длинной оси спирали (а-спирали чередуются с аморфными частями). [c.352]

СПИРАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ В ПОЛИПЕПТИДАХ И БЕЛКАХ [c.604]

Очень чувствительным методом исследования конформаций белков и полипептидов является спектрополяриметрия. В неупорядоченной конформации характер оптического вращения белков определяется прежде всего аминокислотным составом, причем кривые дисперсии оптического вращения имеют плавный характер. Когда белок принимает конформацию а-спирали, то появляется большой дополнительный вклад этой спиральной структуры, дисперсия оптического вращения может стать аномальной, появляется эффект Коттона [c.637]

В соответствии с терминологией, предложенной Линдер-стрём-Лангом [ ], можно сказать, что молекулы обычных полимеров в растворе не обладают вторичной структурой, тогда как молекулы биологически активных полимеров и их синтетических аналогов могут ее иметь. При этом первичной структурой макромолекулы называется число и расположение химических связей в молекуле, а вторичной — регулярная пространственная спиральная структура с определенной периодичностью, стабилизуемая водородными связями. Исследованию вторичных структур биологически активных макромолекул посвящено громадное количество работ, в которых были определены параметры спиральных конформаций для большого числа синтетических полипептидов и полинуклеотидов, а также для природных нуклеиновых кислот и белков. В последнем случае, наряду с вторичной структурой, большую роль играет также третичная структура молекул, т. е. взаимное расположение спиральных и неспиральных участков, обусловленное взаимодействием боковых групп цепи, в частности, связями 5—8. Наиболее известные примеры вторичных сгруктур представляют собой а-спираль Полинга — Кори [2> ] для полипептидов и двойная спираль Крика — Уотсона [ ] для дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Эти структуры [c.291]

Замечательным явилось сходство рентгенограмм (перечисленных фибриллярных белков и той структурной формы синтетических полипептидов, которая оказалась нечувствительной к их химической структуре. Речь идет об а-спирали. Получены убедительные признаки существования а-спиральной конфигурации в полипептидных цепях фибриллярных белков. Из меренный по рентгенограммам шаг спирали (около 5 А) и величина проекции одного остатка на ось волокна (около 1,5 А) согласуются с расчетными данными для а-спиральных структур. Дихроизм поляризованных инфракрасных спектров поглощения перечисленных фибриллярных белков указывает на то, что. водородные связи в этих белках [c.542]

По-видимому, спиральная структура полипептидов, белков и нуклеиновых кислот ответственна за холестерическую винтовую-структуру мезофаз. [c.279]

NH—СО— HR—, спираль образует правый винт. Широкое распространение а-спиральных структур среди синтетических полипептидов дает основание полагать, что такие спирали являются наиболее характерными и устойчивыми конфигурациями полипептидных цепей. Впоследствии это подтвердилось многочисленными физико-химическими исследованиями, в которых изучалась стабильность а-спиральной конфигурации полипептидов в самых различных условиях. Было обнаружено, что а-спираль стабильна в сравнительно широком диапазоне условий (pH, температура), а также в условиях, при которых многие белки остаются нативными. [c.540]

Внутримолекулярное связывание боковых радикалов двух остатков цистеина создает дисульфидный мостик, который обычно способствует упорядоченности конформации. Многие обладающие важными биологическими функциями полипептиды имеют первичную структуру, включающую дисульфидные мостики между остатками цистеина, которые отделены друг от друга в полипептидной цепи несколькими атомами, что приводит к образованию многочленных колец. Влияние дисульфидных мостиков на конформацию полипептидной цепи, находящейся между двумя остатками цистеина, легко видеть по возрастанию неупорядоченности, происходящему при расщеплении дисульфидных групп. Лизоцим после расщепления дисульфидных связей теряет около 50 % своих а-спиральных участков [27], однако расщепление полипептидной цепи в двух точках (по остаткам метионина) приводит к трем пептидным фрагментам, соединенным дисульфидными мостиками и ли- [c.433]

Такая же складчатая структура существует в синтетических полипептидах, таких как полиамид-6 (см. раздел 3.9), она встречается только у фибриллярных белков. Спиральная вторичная структура, напротив, обнаружена как у фибриллярных, так и у глобулярных белков. [c.657]

Другой кинетический процесс, протекающий в очень разбавленных растворах полипептидов и нуклеиновых кислот, связан с регенерацией упорядоченной спиральной структуры из статистических клубков. Можно допустить, что превращение клубка в спираль (или обратный процесс) протекает через последовательность ступеней, каждая из которых включает одно звено на границе между спиральными и неупорядоченными участками цепей. Ввиду принципиальной обратимости этих процессов элементарные акты прямого и обратного переходов конкурируют между собой. Поэтому валовой процесс аналогичен одномерной диффузии или одномерной последовательности случайных блужданий, причем направление элементарного шага ( выбор ) зависит от относительной вероятности каждой из конкурирующих [c.275]

Полипептиды в коллагене представляют собой трехцепочечные спиральные структуры. ... 178 [c.362]

Методы исследования пространственного строения белков и пептидов в растворе. Конформационные состояния белков и пептидов в растворе исследуются различными методами, каждый из которых имеет свои достоинстаа и ограничения. Информацию о вторичной структуре можно получить из ультрафиолетовых спектров поглощения в области ISO — 210 нм как показали исследования регулярных полипептидов (например, полилизина), а-спираль имеет меньшее (гипохромизм), а Р-структура большее (гиперхромизм) поглощение, чем неупорядоченный клубок. В течение долгого времени процентное содержание а-спиральных структур оценивали по кривым дисперсии оптического вращения (уравнение Моф-фита, 1956). В настоящее аремя содержание различных типов аторичных структур определяется из спектров кругового дихроизма (КД) на основе сравнения спектров пептидов и белков с кривыми КД канонических вторичных структур, полученных для регулярных полипептидов (Э. Блоут, 1961) (рис. 64) или выведенных на основе анализа кривых КД ряда белков с установленной пространственной структурой в кристалле. [c.111]

В твердом состоянии многие полимеры принимают некоторые типичные конформации, например складчатые цепи и спиральные структуры. Было показано, что спиральные структуры, образуемые полипептидами, состоят из двух или даже трех цепей, [c.22]

НИЮ вопроса ) степени спирализации полипептидов и природе спиральной структуры. Соответствующие работы рассмотрены в обзоре [43]. [c.446]

Образование таких водородных связей может обусловливать ряд конформаций полипептида. Эти конформации подразделяются на два больших класса спиральные структуры и структуры типа складчатого слоя. [c.85]

В табл. 1 аминокислоты классифицированы по двум признакам — по полярности их боковой цепи и по их склонности к образованию в полипептидах и белках а-спиралей или других структур. Полярные Н-группы содержат неразветвленные цепи, неполярные проявляют тенденцию к образованию разветвленных. Такую классификацию, однако, не всегда можно провести достаточно четко. Обсуждению особенностей спиральных структур [c.13]

Не располагая дополнительной информацией о строении молекул, рассчитать молекулярный вес непосредственно по данным о вязкости невозможно. Например, характеристическая вязкость сферических частиц вообше не зависит от молекулярного веса в случае хаотических клубков она пропорциональна —М° , в случае жестких клубков и гибких стержней, обладающих некоторой гибкостью, — МЫ и, наконец, в случае жестких стержней— Л- . Если характеристическая вязкость является линейной функцией УИ, можно рассчитать средневесовой молекулярный вес. Для синтетического полипептида поли-у-бензил-Ь-глута-мата, имеющего а-спиральную структуру, [т]] пропорциональна для коллагена—М - , для РНК из вируса табачной мозаики— для нативной ДНК — М - и для денатурированной ДНК — М0.7. [c.201]

Уравнение (XVI. 4) можно получить на основании приближенной теории, исходя из модели связанных осцилляторов. В этом уравнении фигурируют три (а не четыре, как в двучленном уравнении Друде) параметра, определяемых экспериментально. В отличие от параметра параметры о и Яо почти не зависят от природы растворителя. Поскольку второй член в уравнении (XVI. 4) описывает вклад спиральной структуры в дисперсию оптического вращения, параметр Ьо может служить мерой содержания спиральных форм в макромолекуле. В большинстве случаев данные по дисперсии дают возможность достаточно точно определить эти три параметра. Параметр >о определяют по наклону кривой зависимости [/га ](Я —Хо) от построенной на основании уравнения (XVI. 4). Значение Яо подбирают методом проб й ошибок так, чтобы получить прямую линию. Поскольку как для хаотического клубка, так и для а-спиральной конфигурации многих белков и полипептидов Яо 212 ммк, вклад а-спиральной конфигурации характеризуется только величиной параметра Ьо- [c.289]

Однако при определенных условиях полипептиды могут образовывать определенные пространственные (трехмерные) структуры. Эти структуры образуются вследствие внутримолекулярного взаимодействия друг с другом и с растворителем различных групп мономерных звеньев полимерной молекулы. Например, в 1951 г. Лайнус Полинг и Роберт Кори теоретически предсказали, что полипептиды могут образовывать спиральную структуру вследствие наличия водородных связей между карбонильным атомом кислорода г-го фрагмента и амидным атомом водорода (г + 4) го фрагмента, что в дальнейшем нашло подтверждение на большом экспериментальном материале. Каждый белок с определенной нерегулярной последовательностью аминокислот может образовать уникальную пространственную структуру. Следует отметить, что любая тонкая биологическая функция, выполняемая белком, реализуется только при наличии такой структуры. Любое ее нарушение нагреванием или изменением pH среды (денатурация), не сопровождающееся расщеплением ковалентных связей, приводит к полной потере функциональной активности белка. Лишь небольшие белки могут легко претерпеть обратное превращение в исходное состояние. Обратное превращение денатурированного высокомолекулярного белка в исходную биологически активную структуру (ренатураци.ч) возможно, только если использовать специальную процедуру, т.е. в том случае, если ни мономерные компоненты, ни полимерные цепи не были повреждены в процессе денатурации. [c.15]

Конформация полипептида в растворе частично определяется прямым взаимодействием пептидных групп друг с другом. То обстоятельство, что синтетические по-липептидй имеют высокорегулярную, кристаллическую структуру, тогда как многие другие- полимеры аморфны, т. е. обладают структурой беспорядочного клубка, в принципе свидетельствует о наличии некой естественной конформации для полипептидов. Результаты тщательной оценки длины связей и валентных углов, основанной на размерах, установленных для планарных пептидных связей в кристаллах небольших пептидов, существенно ограничили число возможных моделей конформации полипептидов. Дальнейшие ограничения в выборе возможной конформации были связаны с тем, что, согласно исходным предположениям, каждая карбонильная и каждая амидная группа пептида участвует в образовании водородной связи и что конформация полипептида должна соответствовать минимальной энергии вращения вокруг одинарной связи. Этим требованиям для пептидов, в которых имеются внутримолекулярные связи, отвечала правая спираль, содержащая 3,6 аминокислотных остатка на один виток (так называемая а-спираль) [1].. Существование спиральных структур предсказанных размеров в синтетических полипептидах было подтверждено с помощью самых различных физических методов, в том числе и методом рентгеноструктурного анализа. Такая а-спираль, в которой каждая пептидная группа соединена водородной связью с третьей от нее пептидной группой, считается наиболее вероятной моделью отдельных участков остова молекулы глобулярных белков, к которым относятся и ферменты. Нужно подчеркнуть, однако, что конформация глобулярного белка в целом отличается от простой регулярной а-спиральной структуры из-за наличия, в белке дисульфидных связей и остатков пролина, которые нарушают спиральное строение и изменяют ориентацию цепи, а также из-за взаимодействия боковых цепей, ответственного за третичную структуру. Действительно, рентгеноструктурный анализ с высоким разре- [c.25]

Добанление оптически неактивных красителей к спиральным полипептидам приводит к появлению эффектов Коттона в видимой области. Система краситель—полимерные аддукты обладает индуцированными эффектами Коттона, которые обусловлены ориентированным взаимодействием молекулы красителя с макромолекулярной спиралью [17, 19—21] и исчезают при разрушении спиральной структуры в результате изменения pH [605—613]. Такие индуцированные эффекты Коттона наблюдают в системах ДНК — акридиноранж, РНК — профлавин, ДНК — аминоакридин, амилоза с различными красителями [607—613]. [c.96]

Белки, -спираль — пространственное расположение последовательности аминокислот (один из вариантов вторичной структуры белка), при котором полипептид образует регулярную спираль о шагом 5,44 А и диаметром 10,5 А. На каждый виток а-спирали прюЕодится по 3,7 аминокислотного остатка, а на один аминокислотный остаток — 1,5 А длины спирали. Между атомом водорода в каждой пептидной группировке и карбоянльным атомом кислорода третьей ло счету от нее аминокислоты возникают внутрицепочечные водородные связи, направленные вдоль оси спирали. Водородные связи появляются после образования спиральной структуры, закрепляют ее и стабилизируют. [c.15]

Конформация цепей полимеров виниловых мономеров определяется конфигурацией последоват. асимметрич. атомов С, фрагмента — HR—. В изотактич. полимерах (—СН — HR—) плоская зигзагообразная конформация цепи невозможна из-за стерич. отталкивания соседних групп R. Вследствие этого происходит последоват. транс-гош-ориентация связей и цепь приобретает спиральную конформацию, закрученную влево или вправо. Изотактич. макромолекулы могут образовывать спирали разных видов, а синдиотактические-могут существовать не только в виде спирали, но и в виде плоского зигзага. В тех полимерах, у к-рых радикалы не слишком объемны, спираль содержит три мономерных звена на виток (тип 3,), как, напр., у изотактич. полипропилена (табл. 2). В случае полимеров, содержащих объемные боковые группы, образуются более развернутые спирали. Так, спираль в макромолекуле поли-винилнафталина содержит четыре звена в витке (тип 4,). Спирально-упорядоченные структуры макромолекул характерны для полипептидов, белков, нуклеиновых к-т. Форма и размер заместителей в мономерном звене С.п. определяют не только параметры спиральной конформации цепей в решетке, их т-ры плавления, но и скорость кристаллизации, р-римость и осн. деформац.-прочностные св-ва. Изотактич. полимеры, содержащие очень объемные заместители, характеризуются высокими т-рами плавления и стеклования (табл. 2). [c.429]

Первые данные о взаимосвязи получены на синтетических гомополимерах. Первая корреляция между аминокислотной последовательностью и вторичной структурой была установлена Блоутом и сотр. [328]. На основе опытов с синтетическими гомополиме рами — полипептидами, поли-01ц, поли-Ьуз и т. д., они исследо вали способность к образованию и к нарушению а-спирально структуры аминокислотных остатков семи типов (табл. 6.1). К спи ралеобразующим были отнесены остатки, которые принимали а спиральную конформацию, а к спираленарушающим — те, которые такую конформацию не принимали. [c.129]

Спираль 2,2 (2,2 остатка иа виток, семичленный Н-связанныи цикл) оказывается весьма напряженной и в природных полипептидах и белках не реализуется. Спираль 3, хотя и является напряженной, тем не менее существует в природе, в частности найдена в миоглобине и лизоциме. Спирали 4,4 , или л-спирали, в белках практически не встречаются. В силу ограничений, вносимых структурой пролина (фиксированный угол ), полипролин может существовать в специфических спиральных конформациях, обозначаемых как спираль полнпролина I н спираль полипролнна 11 (рнс. 45). Такие спирали во многом подобны спирали коллагена. Параметры спиральных структур (рис. 42) приведены в таблице 4. [c.95]

Возможны и другие водородные связи -с группами ОН, SH, СООН боковой цепи аминокислот. Между гидрофобными частями молекулы также существует взаимодействие (гидрофобная связь). Полипептиды имеют спиральную структуру пептидных цепей, подтвержденную рентгеноструктурными исследования1Йи. а-Спираль содержит в одном витке 3,7 остатка аминокислоты и является самой стабильной (в у-спирали на один виток приходится 5,1, в п-спнрали — АА аминокислотных остатка). [c.353]

Вопрос об относительной стабильности спиральных структур полипептидов может быть решен на основании конформационных карт, построенных с потенциальными функциями, или поиска минимума энергии по независимым параметрам. Для полиаланина легче всего сравнивать правые левые [c.141]

Влияние pH на конформации полинуклеотидных цепей в растворе обусловлено тем обстоятельством, что водородные связи, стабилизующие спиральную структуру, образуются в этих молекулах между группами, способными к ионизации, и поэтому ионизация хотя бы одной из групп, участвующих в об.разовании водородной связи, означает одновременно разрыв последней, что ведет к изменению конформации молекулы. В этом случае мы встречаемся с ярким примером специфических взаимодействий, о которых говорилось ранее применительно к полипептидам (см. 26, 27). Действительно, ионизация оснований, т. е. процесс отдачи или связывания протона (соответственно для кислотных и основных ионизуемых групп) осуществляется лишь при отсутствии водородных связей в спиральной форме такой процесс не имеет места. Пуриновые и пиримидиновые основания, входящие в ДНК и синтетические полинуклеотиды, образуют водородные связи между аминогруппой и атомом азота, включенным в цикл, с одной стороны, и группой —МН—СО — с другой. Отрицательные логарифмы констант диссоциации этих групп соответственно равны —2,9 (гуанин) 3,7—3,8 (аденин) 4,5—4,8 (цитозин) р/Скн-со 9,5—11,4 (гуанин, тимин, урацил). Поскольку аминогруппа присоединяет протон, а группа —NH—СО— отдает его, то первая заряжена при pH < рКш2 а вторая при pH > рКш-со- Таким образом, в диапазоне рК 2 < рН < / АГын-со пуриновые и пиримидиновые основания не заряжены, и здесь возможно существование спиральной конформации молекул. Интересный [c.372]

Хорошо известно, что растворы нуклеиновых кислот и полипептидов обладают оптической активностью, значительно отличающейся от суммарной оптической активности мономерных звеньев. Это различие обусловлено спиральной структурой соответствующих макромолекул в нативном состоянии. Дисперсия естественной вращающей способности спиральных полимеров отличается от обычной дисперсии Друде. Согласно анализу, проведенному Моффитом, Кирквудом и Фиттсом [1] и автором [c.129]

Изучение микроструктуры макромолекул с помощью Д. м. целесообразно, если основное внимание уделяется исследованию молекулярного взаимодействия ближнего порядка. В случае жесткоцеппых полимеров измерение Д. м. успешно используется при изучении вторичной спиральной структуры (синтетич. полипептиды) и является источником информации о конформациях и конформационных переходах в полимерных цепях. [c.360]

Полипептиды в коллагене представляют сббой трехцепочечные спиральные структуры [c.178]

Индивидуальная макромолекула, обладающая вторичной структурой, представляет собой как бы одномерный кристалл. Подобно обычному кристаллу, такая одномерная упорядоченная система способна при изменении температуры или состава растворителя претерпевать резкий переход, сходный с фазовым. т. е. плавиться , переходя к структуре свернутого клубка, типичной для обычных макромолекул. Переходы спираль— клубок были открыты в 1954 г. Доти. Холтцером, Брэдбури и Блаутом в молекулах синтетического полипептида поли- [--бензил- -глутамата, принимающих спиральную или клубкообразную конформацию в зависимости от состава растворителя, и затем подверглись детальному экспериментальному и теоретическому исследованию. Наиболее важные экспериментальные работы в этой области выполнены Доти и его школой. [c.292]

Дисперсия оптического вращения. Доля спирализованных участков в молекуле белка — важный параметр его структурной характеристики. В парамиозине, например, более 90% аминокислотных остатков вовлечены в спиральную структуру, тогда как в Р-лактоглобулине участки со структурой а-спирали, вероятно, вообще отсутствуют. Большинство белковых молекул содержит спирализованные участки различной длины, чередующиеся с элементами структуры типа беспорядочно свернутого (статистического) клубка. Долю спирализованных участков можно определить несколькими методами. Чаще всего пользуются методом, оспованным на изучении дисперсии оптического вращения модельных полипептидов. На фиг. 35 схематически показана зависимость оптического вращения синтетического полипептида поли-Ь-глутамата от длины волны при pH 7 и 4. Такое изменение оптического вращения носит название дисперсии оптического вращения. Легко видеть, что кривые дисперсии оптического вращения для двух значений pH резко отличаются одна от другой как в области менеду 250 и 190 ммк, так и в области между 350 и 700 ммк. Эти различия коррелируют с изменениями в структуре полипептида если при pH 4 структура поли-Ь-глутамата является полностью спиральной, то при pH 7 полипептид имеет структуру беспорядочно свернутого клубка. Поскольку спираль представляет собой в основном асимметрическую структуру, вполне естественно, что наличие спирализованных участков усиливает способность полипептидов вращать плоскость поляризации (обусловленную присутствием в цепи остатков асимметрических аминокислот). Важный, но еще не решенный вопрос состоит в том, можно ли, исходя из данных по дисперсии оптического вращения, количественно оценивать долю спиральных структур. В принципе такие оценки можно делать на основе данных по оптическому вращению, полученных в двух разных областях спектра. Для более длинноволновой области Моффит и Янг предложили следующее эмпирическое выражение, описываю- [c.101]