Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Белки стереохимия

Рис. 107. Стереохимия реакции транспептидации, представленная в виде шаро-стержневых моделей (без водородов) (предоставлено В. И. Лимом, Институт белка АН СССР, Пущино). Рис. 107. <a href="/info/138226">Стереохимия реакции</a> транспептидации, представленная в виде <a href="/info/992537">шаро-стержневых моделей</a> (без водородов) (предоставлено В. И. Лимом, Институт белка АН СССР, Пущино).

    Николай Дмитриевич Зелинский (1861—1953). Академик, Герой Социалистического Труда, профессор Московского университета (1895—1911 и 1917—1953). Основатель самой крупной в Советском Союзе школы химиков-органиков. Сделал выдающиеся открытия в области синтеза и каталитических превращений углеводородов, изучения состава нефти, получения жидкого топлива из окиси углерода и водорода, химии белков, стереохимии двухосновных кислот и др. Создал первый в мире угольный противогаз. [c.406]

    Еще недавно стереохимия была одной из самых отвлеченных теоретических областей. Ныне она приобрела и большое практическое значение. Было установлено, что свойства полимеров существенно зависят от их пространственного строения. Это относится как к синтетическим полимерам (полистирол, полипропилен, синтетический бутадиеновый и изопреновый каучуки), так и к природным высокомолекулярным соединениям — полисахаридам, белкам, нуклеиновым кислотам. Известно также, что пространственное строение оказывает большое влияние на физиологические свойства веществ. Сказанное определяет значение стереохимии для химии и технологии полимерных материалов, для биохимии и молекулярной биологии, для фармакологии и медицины. [c.13]

    ДЛИН связей металл — лиганд, наблюдаемых в модельных координационных комплексах. Как будет показано ниже (разд. 2.1.3, /), стереохимия высокоспинового комплекса Ре(П) в белках хорошо согласуется с ожидаемой [115, 116], несмотря на допущения, принятые при стереохимическом рассмотрении. [c.44]

    В синтезе полипептидов возникают серьезные стереохимические проблемы. Природные белки состоят из -аминокислот, рацемизация хиральных центров оказывает глубокое влияние иа структуру и биологическую активность. Различия в стереохимии вносят значительные изменения Б пространственную структуру полипептидной цепи, которая необходима для реализации биологической функции полипептида. [c.414]

    Тем не менее почтенный Кольбе оказался неправ, и стереохимия стала важнейшим разделом науки о веществе. Особенно возросло ее значение после того, как выяснилось, что пространственное строение молекул играет решающую роль в работе всех механизмов живой клетки. Именно по этому признаку биокатализаторы — ферменты — сортируют молекулы, вовлекая в реакции только те из них, которые стыкуются с поверхностью фермента. Почти все аминокислоты, входящие в состав белков, могут существовать в виде пар оптических антиподов. Однако реальные белки состоят всегда из так называемых -изомеров. На 1)-изомеры организм реагирует, как на чужеродные молекулы, и не усваивает их. В обычных же химических реакциях оптические изомеры неотличимы, так же как не отличаются их температуры кипения или плавления, плотность и другие осязаемые свойства. Поэтому их разделение всегда было задачей выс- [c.79]


    В предыдущих разделах были кратко рассмотрены причины значительно более поверхностного описания деталей стереохимии при рентгеноструктурном анализе белков по сравнению с описанием малых низкомолекулярных соединений. Однако для успешного исследования зависимости между структурой и активностью требуется более высокая точность структурных данных. Поскольку мы стремимся к более глубокому пониманию поведения активного центра или функциональных областей этих биологических макромолекул, необходимо повысить разрешающую способность дифракционных методов. Малые изменения конфигурации аминокислотных остатков в области центра связывания металла и изменения стереохимии комплексов металла в ходе каталитического процесса должны быть тщательно изучены, в особенности при исследовании ферментов, требующих участия иона металла. Как указывалось в разд. 1.2.1, описание этих структурных изменений позволяет определить стереохимическую природу электронных перестроек, происходящих при взаимодействии молекул субстрата и фермента и ответственных за каталитическое действие. [c.24]

    Нейбергер А. Стереохимия аминокислот. В сб Химия белка, т. 2. М, ИЛ, 1952, стр. 298. [c.485]

    Стереохимия — наука о пространственном строении молекул (статическая стереохимия) и пространственном течении химических реакции, конформациях и конформационном анализе (динамическая стереохимия) — является важнейшим разделом теоретической органической химии. Она имеет огромное значение для химии природных соединений и биохимии, поскольку свойства, и в первую очередь физиологическая активность большинства природных веществ (аминокислоты, пептиды, белки, гормоны, ферменты, стероиды, стерины, алкалоиды, терпены и др.), зависят от их пространственного строения. [c.5]

    Однако в настоящее время часто оказывается, что, даже если допустима большая гибкость углов и длин связей, данные по электронной плотности недостаточно точны, чтобы различить стандартные и нестандартные конформации. Кроме того, поскольку даже при высоком разрешении трудно определить координаты атомов белковых молекул с точностью, превышающей 25 пм, стандартные отклонения длин связей для аминокислотных остатков полипептидной цепи, характерные для методов уточнения, составляют 10 -20 пм [61]. Таким образом, при интерпретации данных электронной плотности с точки зрения стереохимии объективная оценка точности координат, полученных методом уточнения, затруднена. Поэтому результаты рентгеноструктурного анализа белков дают гораздо меньшую количественную стереохимическую информацию относительно положения атомов по сравнению с исследованиями малых молекул, для которых на основе расчетных стандартных отклонений может быть получена строгая оценка углов и длин связей для каждого атома. [c.22]

    Хотя замена нативно-связанного иона металла на тяжелый атом с большей рассеивающей способностью остается привлекательным методом получения производных, содержащих тяжелые металлы, по сравнению с методом проб и ошибок, требующим больших затрат времени [51], тем не менее для белков, активных в присутствии иона металла, желательно по-возможности избегать применения этого метода. Поскольку точное описание стереохимии металл-лигандного координационного центра, существенного для биологической функции белка, является основной целью структурного анализа, всегда предпочтительнее использовать тяжелые металлы, связанные с другими частями белка, или во время приготовления соответствующих производных, или при окончательном расчете соответствующей части карты Фурье. [c.24]

    Методы уточнения стереохимии белков [c.24]

    Гурский, Готтих и соавторы предложили код белково-нуклеинового узнавания, определяющий регуляцию транскрипции (1976). Предполагается, что участок регуляторного белка состоит из двух антипараллельных сегментов полипептидной цепи, образующих -структуру. Узнавание основано на комплементарности этой структуры и последовательности нуклеотидных нар ДНК. Важное свойство такой последовательности состоит в асимметричном распределении гуанинов между двумя нитями ДНК. В предлагаемом коде шесть аминокислотных остатков — Сер, Тре, Асп, Гис, Глн, Цис—и их последовательность в сте-реоспецифичном участке белка определяет последовательность пар оснований ДНК, с которой данный белок преимущественно связывается. Код, разработанный на основе стереохимии, подтвержден взаимодействием Лак-репрессора с Лак-опероном и другими примерами. [c.288]

    Стереохимия железопорфиринового комплекса в белках [c.44]

    Еще одной важной проблемой в стереохимии природных соединений является установление строения полипептидных антибиотиков, продуцируемых бактериями и грибами. Такие полипептиды часто содержат в своей структуре неприродные аминокислоты, т. е. имеющие в-конфигурацию или обладающие структурой, не обнаруженной в белках. Очистка и установление структуры таких сложных соединений, часто вьщеляемых в очень небольших количествах, требует квалифицированного разделения и точных аналитических методов. В этом отнощении исключительно важным является непосредственное определение конфигурации аминокислот методом хиральной хроматографии. Особенно большое значение имеет применение хиральной ГХ для хирального аминокислотного анализа и создания аминокислотных карт гидролизатов. Приведенный ниже пример [24] должен проиллюстрировать сказанное. [c.182]


    Остатки, находящиеся на проксимальной й дистальной сторонах порфириновой плоскости, играют определенную роль в координации кислорода. Остатки на проксимальной стороне особенно существенны для передачи эффектов связывания и освобождения кислорода через цепь F на цепь Н. Эту их функцию мы обсудим в разд. 7.6. Здесь же подробно остановимся на стереохимии малых лигандов, которые могут координироваться во второе или дистальное положение, а также на стереохимии окружающих аминокислотных боковых цепей. Между отдельными белками существуют небольшие различия (например, между миоглобином и а- и -цепями гемоглобина [172]), однако они, по-видимому, не играют роли в дальнейших рассуждениях. [c.159]

    Экспериментальные наблюдения можно объяснить, если обобщить гипотезу Хорда таким образом, что всякое существенное изменение смещения атома железа от плоскости порфиринового кольца (индуцировано ли оно изменением спинового состояния или координационного числа либо прочности связи между металлом и другим лигандом) может быть причиной конформационного перехода и что в этом процессе имеет значение возмущение стереохимии металлокомплекса белком. По-видимому, не приходится сомневаться, что движение атома железа относительно плоскости порфиринового кольца служит для запуска известной последовательности изменений третичной структуры а-цепей. Однако сделать какие-либо выводы, касающиеся Р-цепей, нельзя, пока неясна природа происходящих в них изменений, индуцированных лигандами. [c.181]

    Динамическая стереохимия, изучающая конформационные равновесия молекул, влияние пространственного строения молекул на их реакционную способность — актуальная область теоретической органической химии. Конформационные представления имеют большое значение в молекулярной биохимии, молекулярной биологии, молекулярной фармакологии, так как биологическая активность большинства природных соединений (аминокислот, пептидов, белков, ферментов, углеводов, ДНК, РНК, стероидов, алкалоидов), а также лекарственных веществ зависит от их пространственного строения. В связи с этим большой интерес представляет конформационный анализ молекулярных структур, содержащих конформационно подвижную циклогексановую систему. К этим соединениям относятся, в частности, производные циклогексана, содержащие алкильные, винильные, этинильные и кислородсодержащие функциональные фуппы —С=0, —ОН, —СО—СН3, —О—СО—СН3. Большое практическое значение имеют производные циклогексана с эпоксидной функциональной группой — алкициклические эпоксиды, являющиеся исходными соединениями синтеза эпоксидных полимеров с ценными физико-химическими свойствами. [c.66]

    Изучение пространственных моделей и построение математических моделей позволяют предположить существование таких свойств упорядоченных конформаций углеводных цепей, по которым они отличаются от конформаций других важных биополимеров— белков и нуклеиновых кислот. Во-первых, углеводные цепи значительно жестче и, следовательно, число форм, которые может принимать полисахаридная цепь, более ограничено из-за пространственных запретов. Расчет по методу твердых сфер для цепей, в которых последовательно соединенные остатки разделены двумя связями, показывает, что обычно реализуется лишь 5 % возможных конформаций цепи [18]. Во-вторых, изменение последовательности углеводных остатков в полисахаридной цепи может приводить к гораздо более начительному изменению стереохимии молекулы, чем изменени порядка расположения аминокислотных или нуклеотидных остатков, поскольку в случае полипептидов или полинуклеотидов происходит перестройка лишь боковых цепей при сохранении структуры основной цепи, тогда как в полисахаридах изменение конфигурации или положения гликозидной связи ведет к существенным изменениям именно в основной цепи. В-третьих, углеводные цепи часто имеют разветвленную структуру с различным типом связей в точках ветвления, и взаимодействие [c.285]

    Стереохимия аминокислот. Важнейшим свойством аминокислот, освобождающихся в процессе гидролиза природных белков в условиях, исключающих рацемизацию, является их оптическая активность. Будучи растворенными в воде (или в НС1), они способны вращать плоскость поляризованного луча (исключение составляет глицин). Это свойство связано с наличием в молекуле всех природных аминокислот (за ислючением глицина) в а-положении асимметрического атома углерода (т. е. атома углерода, все четыре валентные связи которого заняты различными заместителями). Величины удельного вращения вправо или влево являются количественной характеристикой оптической активности, и для большинства аминокислот составляет от 10 до 30°. Примерно половина аминокислот белков оказалась правовращающей, их обозначают знаком + (Ала, Иле, Глу, Лиз и др.), а чуть меньше половины-левовращающей (Фен, Три, Лей и др.), их обозначают знаком - . Все эти аминокислоты принадлежат к Ь-ряду, а величина и знак оптического вращения зависят от природы радикалов аминокислот и значения pH раствора, в котором измеряют оптическое вращение. [c.39]

    Стереохимия аминокислот. Все встречающиеся в белках аминокислоты (кроме пролина) могут быть изображены формулой NHXHR OOH, где R — радикалы различной природы. В общем случае это соединения с асимметрическим атомом углерода, и. [c.82]

    Эмиль Фишер (1852—1919) выдающийся немецкий химик-органнк и биохимик. Важнейшими из его работ являются фундаментальные исследования углеводов, пуринов (Нобелевская премия, 1902), аминокислот, пептидов и белков. Э. Фишер первым установил принцип строения белков и синтезировал белковоподобные вещества. Велики его заслуги в области стереохимии. [c.395]

    Изучение кругового дихроизма позволило решить две важнейшие задачи современной стереохимии — определение конформаций и установление абсолютной конфигурации органических соединений, таких, как стероиды, полипептиды и белки, полинуклеотиды, нуклеиновые кислоты и др. Применение кругового дихроизма — пишет Веллюз, — одного из самых современных методов спектрального [c.210]

    Очевидно, что для выявления ключевых стадий вероятного механизма каталитического действия фермента существенно количественное описание металл-лигандного центра как до, так и после связывания субстрата. Поэтому необходимо знать стереохимию координационного окружения иона металла и его ориентацию относительно ближайших аминокислотных остатков, вовлекаемых в связывание субстрата. Кроме того, детальное выяснение химической природы реакционной способности иона металла в ферментах тре- бует установления корреляции между молекулярной структурой, . Гч стереохимией, электронной структурой и биологической функцией. Описание принципиального механизма стадий ферментативной реакции на основе сведений о структуре должно соответствовать результатам кинетических исследований, указывающих на срод-ство к субстратам, вероятную природу промежуточных продуктов реакции и лимитирующие стадии. Предлагаемый механизм должен также находиться в согласии со спектроскопическими данными, которые характеризуют электронные и атомные перегруппировки, включающие фермент и молекулы субстрата. Как и в простых координационных комплексах, детальная информация о строении молекулы позволяет определить электронную структуру и характер связывания ионов металлов и лигандов в белках. Кроме того, характер изменении стереохимии металл-лигандных центров в ходе катализа позволяет понять, какие изменения электронной структуры ответственны за каталитическое действие. Исходя из этого, большое значение для понимания регуляции биологической активности и функции белков приобретает взаимосвязь между молекулярной структурой, стереохимией и электронной структурой центров координации металла. Экспериментальные средства, при по-мошл которых это понимание становится возможным, основываются на точном, детальном описании структуры белковой молекулы и [c.17]

    Ошибки при использовании изоморфных производных, полученных путем замены иона металла, находящегося в нативном белке, на более тяжелые элементы, могут возникать из-за изменений в структуре металл-лигандных центров при замене металла. Кристаллографические исследования карбоксипептидазы А [29, 67] карбоангидразы С [68, 69] и нуклеазы стафилококка [33] показали что более тяжелый ион металла смещен относительно металла в на тивном белке, как и следовало ожидать, исходя из различных ко ординационных свойств и ионных радиусов соответствующих ме таллов. Из-за вполне вероятного в этих условиях изменения кон фигурации боковых цепей аминокислот, являющихся лигандами отсутствие точного изоморфизма приводит к некоторой ошибке в расчете фаз. Более того, при замене металла следует ожидать, что изменится сольватация и геометрическая структура центра, связывающего металл, как, например, при замене тетраэдрического иона цинка(П) на ртуть(П). Эти изменения также могут привести к утрате точного изоморфизма. Вообще говоря, эта проблема может быть частично решена путем использования фаз, полученных для нескольких изоморфных производных. При расчете электронной плотности вблизи центра связывания металла для производного, в котором тяжелый атом замещает катион нативного белка, могут быть использованы фазы, определенные для других производных. При этом ошибки в определении стереохимии металл- [c.23]

    Ионы металлов в белках и ферментах могут специфически замещать друг друга в рамках строгих ограничений, накладываемых ионными радиусами и требованиями стереохимии координации. К сожалению, структуры металлзамещенных белковых производных определены методами рентгеноструктурного анализа в целом хуже, чем соответствующие структуры нативных белков. Со структурной точки зрения часто остается непонятным, каким образом центры белков, координирующих ионы металла, могут связывать катионы с другим ионным радиусом и координирующей способностью, не вызывая при этом значительных искажений струк- [c.28]

    Хотя функции этих гемопротеинов сильно различаются несмотря на наличие общей простетической группы — железопрото-порфирина IX, мы не сможем здесь достаточно подробно обсудить взаимосвязь между структурой молекул, электронной структурой гема и функциональными особенностями всех этих белков. Подробно эти вопросы будут рассмотрены на примере гемоглобина и миоглобина, поскольку для установления взаимосвязи между стереохимией, электронными свойствами и функциональными особенностями этих двух белков можно привлечь не только информацию о структуре, полученную, при высоком разрешении, но и спектроскопические данные об электронной структуре железопорфириновой группы. На этой основе будет подробно рассмотрено взаимодействие простетической группы с белковым окружением. В результате этого обсуждения станет очевидной взаимосвязь между стереохимией железопорфиринового комплекса и функциональным поведением остальных гемопротеинов. Обсуждение гемоглобина и миоглобина будет проведено совместно, поскольку их структурные свойства и биологическая функция сходны. [c.32]

    Структурные правила, основанные на стереохимии модельных металлопорфиринов и особенно железопорфириновых комплексов, представленных в табл. 6, оказались очень полезными при определении геометрии железопорфиринов, соответствующей спиновым состояниям гемопротеиновых комплексов. Однако данные по стереохимии и геометрии этих комплексов не могут быть прямо применены для рассмотрения конфигурации гема в белках без некоторого видоизменения. В частности, как указывалось ранее Хордом и сотр. [120], модельные низкоспиновые ферри-комплексы — пентакоор-динационные, тогда как высокоспиновые ферри-комплексы гемопротеинов содержат шесть лигандов. В связи с этим могут несколько измениться длины связей металл — лиганд и смещения металла из плоскости порфиринового кольца (разд. 2.1.3). Кроме того, расстояние С1...К, равное 201 пм, в высокоспиновом пентакоор-динационном комплексе, возможно, определено не точно. В действительности величина С1... М, вероятно, завышена. Следует подчеркнуть, что величины длин связей в табл. 6 определяют лишь общие принципы структуры, согласно которым происходит изменение стереохимии железопорфирина при изменении спинового состояния в гемопротеинах. Тем не менее, как будет указано в разд. 2.1.3, правила Хорда [115—117] и длины связей в табл. 6 дают возможность точно предсказывать стереохимию центральной железопорфириновой группы гемопротеина для каждого из обычных состояний окисления гемового железа в гемоглобине. [c.44]

    Исследование гемоглобина. Из кристаллических гемопротеинов, изученных методами рентгеноструктурного анализа, наиболее точно стереохимия железопорфириновой группы определена в цианидном комплексе метгемоглобина морской миноги [15]. Как следует из табл. 5, это соединение является низкоспиновым комплексом гемового Ре(П1) и соответствует соединению Imid2TPPX ХРе(1П), описанному в табл. 6. Структура белка установлена с разрешением 20 пм и уточнена по методу Даймонда [61 ]. На рис. 9 показана часть модельной атомной структуры, соответствующая гемовому окружению и железопорфириновой группе. Гем ковалентно связан с глобином за счет образования связи между атомом железа и атомом N3 гистидина-104. Цианид-ион занимает шестое координационное место. Положение атома железа в цианиде метгемоглобина морской миноги было количественно определено с [c.44]

    Изменения в стереохимии железопорфирина, сопровождающие изменение спинового состояния гемового железа, не были зарегистрированы в ранних исследованиях разностным методом Фурье производных миоглобина кашалота. Что касается структуры высокоспинового (акво) метмиоглобина, эти исследования включали трехмерные разностные синтезы Фурье азидметмиоглобина с разрешением 200 пм [70] и дезоксимиоглобина с разрешением 280 пм [91 ], а также серии высоко- и низкоспиновых производных метмиоглобина с разрешением 280 пм, рассчитанные только для центросимметричных проекций [92]. Учитывая, что для ряда кристаллических белков разностный метод Фурье дал отличные результаты, отсутствие изменений в стереохимии железопорфирина, наблюдавшегося в молекулах типа гемоглобина, в случае миоглобина может быть обусловлено недостаточной точностью данных. [c.47]

    Передачу изменений стереохимии железопорфирина более отдаленным областям белка через изменение ориентации порфирина с точки зрения структуры можно легко представить, учитывая данные рентгеноструктурного анализа [16, 99], касающиеся окружения гемовых групп. В области гемовой группы имеется около 60 атомов соседних аминокислотных остатков, которые связаны силами Ван-дер-Ваальса с атомами углерода каркаса порфирина. Вращательное изменение ориентации порфирина на 4° соответствует сдвигу положения ядер углеродов на периферии порфиринового кольца приблизительно на 30 пм. Такое структурное изменение легко может привести к конформационным изменениям третичной структуры ближайшего белкового окружения. Эти данные, следовательно, предполагают, что изменение ориентации порфирина на величину, наблюдаемую в спектроскопических исследованиях [133, 136], должно сопровождаться изменениями третичной структуры белка. Такие структурные изменения, происходящие, например, при отщеплении или связывании кислорода, могут затем передаваться к более отдаленным областям белковых субъединиц, таких, как контактные области Oi — Рг (рис. 2), посредством несвязывающих взаимодействий между каркасом порфирина и боковыми цепями аминокислот в ближайшем окружении гема. [c.56]

    Наличие такого равновесия спиновых состояний свидетельствует о том, что увеличение кооперативного взаимодействия субъединиц гемоглобина в окислительно-восстановительной реакции в щелочных условиях обусловлено восстановлением низкоспинового гидроксометгемоглобина в дезоксигемоглобин. Из зависимости изменения ориентации порфирина от спинового состояния, показанной на рис. И, следует, что при переходе от высоко- к низко-спиновому состоянию ферригемопротеина происходит поворот порфиринового кольца приблизительно на 2 , сопровождающийся размещением атома железа в плоскости пиррольных атомов азота. Это приведет к поступательному движению порфиринового кольца относительно атома железа на 30 пм. Незначительное изменение ориентации порфиринового кольца, происходящее в результате его поступательного движения и поворота, подчеркивает важную роль малых конформационных изменений третичной структуры белка, сопровождающих изменение стереохимии железопорфирина. [c.59]

    На основе рентгеноструктурного анализа с высоким разрешением проведено сравнение стереохимических свойств трех типов взаимодействий металл—белок. Для установления структурных и электронных факторов, ответственных за регуляцию активности иона металла, рассмотрены координационные центры металл — лиганд в белках и прослежена связь между молекулярной структурой, стереохимией и электронной структурой и биологической ролью функции иона металла. Гидро( бное взаимодействие порфиринового кольца гемоглобина и миоглобина рассмотрено по данным измерений магнитной восприимчивости, спектроскопии парамагнитного резонанса и исследования поляризационных спектров поглощения монокристаллов. С точки зрения электронной конфигурации (1-орбиталей и геометрии координации обсуждается взаимодействие замещенных ионов металлов в карбоксипептидазе А с карбонильной группой субстратов при гидролизе пептидов. Предполагается, что спектральные изменения, зависящие от pH и наблюдаемые в спектре электронного поглощения, замещенного иона Со(П), каталитически активного в карбоангидразе, обусловлены образованием упорядоченной структуры растворителя вблизи иона Со(И), Корреляция между молекулярной структурой, определенной методами рентгеноструктурного анализа, и электронной структурой координационного центра металл — лиганды, оцененной из спектроскопических данных, указывает на происхождение структурной регуляции реакционной способности иона металла в белках и ферментах. [c.123]

Библиография для Белки стереохимия: [c.5]   
Смотреть страницы где упоминается термин Белки стереохимия: [c.171]    [c.143]    [c.11]    [c.445]    [c.235]    [c.17]    [c.18]    [c.26]    [c.46]    [c.55]    [c.66]    [c.68]   
Органическая химия Углубленный курс Том 2 (1966) -- [ c.693 ]

Основы стереохимии (1964) -- [ c.587 , c.594 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Стереохимия



© 2025 chem21.info Реклама на сайте