23.3. Синтез пептидів та їх властивості

В основі синтезу пептидів лежить процес утворення пептидно­го (амідного) зв'язку між карбоксильною групою однієї ос-аміно-кислоти та аміногрупою іншої. Цей процес можна зобразити та­кою схемою:

■ Н₂М—СН—С0-40Н'"+"НЧ-КН—СН—СООН „ _п •

Сер-Лей-Тир-Глн-Лей-Глу-Асн-Тир-Цис-Асн

Глі-Іле-Вал-Глу-Глн ./

й—Ти р—Л є й—В а>л—Ци с—Рл і

Глу

.1

Арг

Глі

Ала—Ліз—Про—Тре—Тир—Фен—Фен

► н₂к—сн^со—>ш^сн—соон

² І ■ І

К К'

дипептид

Крім того, у процесі синтезу виникають складнощі, пов'язані з необхідністю сполучати залишки а-амінокислот у певній послі­довності. Наприклад, при взаємодії гліцину і аланіну можливе утво­рення чотирьох дипептидів:

Рис. 23.5. Будова бичачого інсуліну

У 1963—1964 роках було синтезовано обидва поліпептидні лан­цюги інсуліну. Інсулін різних видів тварин і людини відрізняється будовою. Ці структурні розбіжності припадають на ділянку 8— 10 ланцюга А. Інсулін регулює вміст глюкози в крові, нестача його в організмі спричиняє цукровий діабет.

До поліпептидів належать деякі широко вживані антибіотики, наприклад граміцидин С — циклічний декапептид, що викорис­товується для лікування захворювань, спричинених стрептокока­ми, пневмококами тощо. До складу граміцидину С, крім аміноки­слотних залишків £-ряду, входять два залишки .О-фенілаланіну:

^—Лей^ ррн І)-Фен

Вал

\

Про

Вал

)

Про

/

2)-Фен Орн

Лей-"

Граміцидин С

\

Н₂МСН₂СОМНСН(СН₃)СООН

МН, ІЧН,

І І ²

СН₂ + Н₃С—СН -

І І

СООН СООН

гліцин аланін

Глі-Ала

Н₂>ГСН(СН₃)СОМНСН₂СООН

Ала-Глі

Н₂МСН₂СОКНСН₂СООН

Глі-Глі

Н₂МСН(СН₃)СОМНСН(СН₃)СООН

Ала-Ала

Тому для проведення цілеспрямованого синтезу слід створювати певні умови, за яких одна з амінокислот взаємодіяла б своєю кар­боксильною групою, а інша — аміногрупою. З цією метою здійсню­ють захист функціональних груп (—ТЧН₂ та —СООН), які не беруть участі в утворенні пептидного зв'язку. Захисні групи обирають так, щоб потім кожну з них незалежно одна від одної можна було лег­ко видалити, не руйнуючи при цьому пептидного зв'язку.

Для захисту аміногруп застосовують реакцію ацилування, для захисту карбоксильної групи — реакцію естерифікації.

Синтез пептидів — складний і трудомісткий процес. У 1962 році Б. Мерріфілд запропонував досконаліший метод здобування пеп­тидів, так званий твердофазний синтез.

Властивості. Усі білки мають певні властивості: осадження з розчинів та кольорові реакції.

440 Глава 23

Осадження. При додаванні до водних розчинів білків концент­рованих розчинів мінеральних солей (амоній сульфату) білки оса­джуються («висолюються»). Осадження відбувається також при до­даванні етанолу, ацетону, але властивості свої білки не змінюють і при розведенні водою знов переходять у розчин. Інші реагенти — солі важких металів (Си, РЬ), а також кислоти (ЬШ0₃, СН₃СООН та ін.) — призводять до втрати біологічних функцій. Цей процес називають денатурацією білка. Денатурація — зазвичай необорот­ний процес. Прикладом теплової денатурації є «зсідання» яєчних

білків у варених яйцях. При де­натурації відбувається розрив водневих зв'язків, які стабілізу­ють просторову форму білка (рис. 23.6). Денатурований білок втрачає розчинність, внаслідок чого первісна просторова фор­ма його не може бути відновле­на. Денатурацію може також викликати утворення нерозчин­них солей білків. Це відбуваєть­ся при отруєнні солями важких Рис. 23.6. Руйнування конфігурації ^{металів} (меркурію, плюмбуму білкової молекули при денатурації тощо). Як протиотруту в таких

випадках беруть білки з підви­щеним вмістом кислотних груп, наприклад, яєчний альбумін. Ви­конуючи роль конкурента, ці білки зв'язують метали з утворенням нерозчинних солей, які виводяться з організму. Отже, руйнування просторової форми білків при збереженні первинної структури може відбуватися під впливом багатьох факторів (підвищеної тем­ператури, зміни рН середовища, УФ- і у-випромінювання та ін.). Кольорові реакції. Біуретова реакція супроводжується утворен­ням біурету гШ₂—СО—ТМН—СО—>Ш₂ (див. розд. 19.5), підтвер­джує наявність у макромолекулі білка пептидного зв'язку. Кольо­ри, що з'являються при взаємодії із сіллю купруму, для різних поліпептидів різні: дипептиди — синій, трипептиди — фіолето­вий, більш складні поліпептиди — червоний.

Ксантопротеїнова реакція підтверджує наявність у білках аро­матичних амінокислот. Це реакція з концентрованою нітратною кислотою на а-амінокислоти, що мають у своїй молекулі арома­тичні цикли. У результаті останньої відбувається нітрування аро-

Білки

441

матичного циклу з утворенням нітропохідного, забарвленого в жов­тий колір.

Є ще кілька кольорових реакцій, які вказують на присутність у білках тих чи інших амінокислот.