Глицил-изолейцил-цистеил-валил-аланил-треонин

• Ковалентные связи и невалентные взаимодействия в белковых молекулах.

• Пептидная связь является практически плоской, отклонение от плоскости не превышает 5-10. Связи NH и С=О обычно находятся в транс-расположении.

Из-за взаимодействия электронной пары атома азота с -системой карбонильной группы отсутствует свободное вращение вокруг связи СN, что ограничивает конформационную подвижность пептидной цепи. Длина пептидной связи – 0,132 нм, что меньше чем у связи СN в алифатических аминах, которая составляет 0,147 нм.

• Дисульфидная связь. Тиольные функции в боковой цепи цистеина способны к окислительной димеризации, образуя дисульфидные мостики между пространственно удаленными участками одной пептидной цепи или двумя различными пептидными цепями.

Наряду с ковалентными (пептидными и дисульфидными) связями на пространственное строение белков и пептидов существенное влияние оказывают невалентные взаимодействия.

• Водородные связи. Подвижные атомы водорода в группе NH, а также в расположенных в боковых цепях группах ОН и SН, обычно образуют водородные связи с атомом кислорода в группе С=О. Чаще всего такие связи реализуются между пептидными фрагментами, но возможно участие функциональных групп боковых цепей, например:

• Ионные взаимодействия. Различные аминокислоты, в том числе удаленные друг от друга по аминокислотной цепи, могут связываться за счет притяжения противоположно заряженных функций боковой цепи (СОО^и NH₃⁺), образуя солевые мостики, а рядом расположенные участки цепи могут наоборот отталкиваться друг от друга из-за наличия одноименно заряженных групп.

• Гидрофобные взаимодействия. Под действием воды гидрофобные заместители в боковых цепях с одной стороны стремятся занять положение внутри белковой структуры с минимальным контактом с водой, а с другой стороны такие гидрофобные функции стремятся расположиться рядом, образуя гидрофобные области.

• Вторичная структура белков.

Под вторичной структурой понимают пространственно упорядоченные участки пептидных цепей, стабилизированные водородными связями. Выделяют - и -структуры.

• -Спираль. Пептидная цепь способна самопроизвольно закручиваться в спираль, витки которой скреплены водородными связями. Боковые радикалы аминокислотных остатков при этом оказываются на периферии спирали.

• -Структура («складчатый лист») – соединенный водородными связями ассоциат вытянутых, зигзагообразных пептидных цепей. Боковые радикалы располагаются над и под плоскостью «складчатого листа».

-спираль

«складчатый лист»

 Третичная структура белков.

• Фибриллярные белки. В эту группу белков входят нерастворимые в воде белковые молекулы, имеющие нитевидное (фибриллярное) строение. Примером такой структуры может послужить белок волос и шерсти – -кератин. Три -спиральные цепи кератина закручены друг на друга, образуя протофибриллу. Комплекс протофибрилл образует микрофибриллу, из которых и состоит волос.

-спираль протофибрилла микрофибрилла

• Глобулярные белки. Большинство растворимых в воде белков в пространстве представлены в виде глобулы (неправильной сферы или эллипсоида). Обычно в белковой цепи таких белков участки вторичной структуры сочетаются с неструктурированными фрагментами цепи.

 Четвертичная структура.

Большинство белков с молекулярной массой выше 50 кДа представляют собой комплекс белковых молекул с третичной структурой, связанных между собой в основном водородными связями, гидрофобными и электростатическими взаимодействиями. В некоторых случаях компоненты соединены дисульфидными связями. Биологические свойства присущи именно комплексу белков, а не отдельным субъединицам. Например, структуру белка гемоглобина образуют две - и две -субъединицы, каждая из которых , содержит по молекуле гема (см. Гл. 14), способного обратимо присоединять по молекуле кислорода..

Третичная структура химотрипсина

Четвертичная структура гемоглобина

 Пептидный синтез

Биологически активные пептиды или выделяют из природных источников, или синтезируют. Химический синтез пептидов имеет ряд особенностей.

• Во-первых, карбоксильная группа при взаимодействии с аминами не дает амидной связи и, следовательно, карбоксильную группу необходимо активировать – превращать в ангидриды или активированные сложные эфиры (см. Гл. 12).

• Во-вторых, для того чтобы направить реакцию на образование пептидной связи между двумя разными аминокислотами необходимо исключить взаимодействие аминокислот между собой. С этой целью используют введение защитных групп.

• В-третьих, реакции необходимо проводить в мягких условиях, при которых не происходит рацемизации аминокислот или пептидов.

 Рацемизация – процесс переход одного энантиомера в другой.

Разберем в качестве примера синтез дипептида глицил-глутаминовая кислота.

1. Первоначально нужно защитить аминогруппу в глицине и карбоксильные функции в глутаминовой кислоте. Для этого, соответственно, проводят ацилирование аминогруппы и этерификацию карбоксильных групп.

2. Активируют карбоксильную группу в производном глицина, превращая ее в хлорангидрид. Другие аминокислоты с целью предотвращения возможной рацемизации обычно переводят или в ангидриды, или в активированные сложные эфиры.

3. Проводят конденсацию двух аминокислот – фактически происходит ацилирование по свободной аминогруппе производного глутаминовой кислоты.

4. В завершении каталитическим гидрогенолизом удаляют защитные группы как с карбоксильной группы, так и с аминофункции.

	Биологически активные пептиды
Аспартам (метиловый эфир L-аспартил-L-фенилаланина) – диетический заменитель сахара, слаще сахарозы в 200 раз.
Глутатион (-L-глутамил-L-цистеинил-глицин) – трипептид, содержащийся во всех формах жизни, участвует в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в клетке, а также выполняет функцию защиты цистеинсодержащих белков.
Тиреолиберин (пиро-L-глутамил-L-гистидил-L-пролинамид) – гормоноподобное соединение (рилизингфактор), выделяемое гипоталамусом с целью стимуляции продукции гипофизом гормона тиреотропина.

 Контрольные задания

1. Напишите структурные формулы:

	а. этиллактата, тирозина.
	а. глицериновой кислоты, глицина; б. метилгликолата, аспарагиновой кислоты; в. салициловой кислоты, валина.

Назовите следующие соединения по номенклатуре ИЮПАК:

	а.
	а.

б.

в.

2. Определите конфигурацию данного соединения по DL-номенклатуре.

	а.
	а. б. в. г.

д. е.

3. I. Нарисуйте проекцию Фишера для данного соединения, преобразуйте ее в правильно расположенную проекцию Фишера. Определите конфигурацию по DL-номенклатуре.

II. Нарисуйте проекционную формулу его стереоизомера.

III. Обозначьте старшинство атомов, соседних с асимметрическим атомом углерода. Определите конфигурацию по RS-номенклатуре. (Пример решения задания см. Гл. 12)

	а. б.
	а. б. в.

г. д. е.

4. I. Какие функциональные группы присутствуют в данном соединении? Выделите их и обозначьте соответствующими буквами.

А. Гидроксил; Б. Карбонил; В. Карбоксил; Г. Эфир; Д. Галоген; Е. Нитрогруппа; Ж. Цианогруппа; З. Аминогруппа; И. Двойная связь; К. Тройная связь.

II. К каким классам органических соединений можно отнести это вещество?

А. Первичный амин; Б. Вторичный амин; В. Третичный амин; Г. Четвертичный амин; Д. Кетон; Е. Первичный спирт; Ж. Вторичный спирт; З. Третичный спирт; И. Карбоновая кислота.

III. Отметьте значком (*) асимметрические атомы углерода.

IV. Возможна ли пространственная изомерия для этого вещества?

А. Нет; Б. -Диастереомерия; В. -Диастереомерия; Г. Энантиомерия.

V. Какое максимальное теоретически возможное количество стереоизомеров существует для этого соединения?

А. Один; Б. Два; В. Четыре; Г. Восемь; Д. Шестнадцать.

	а. ДОФА – биологический предшественник норадреналина		б. Гидроксипролин – аминокислота, входящая в состав коллагена
	а. Треонин – незаменимая аминокислота		б. Изолимонная кислота – компонент цикла Кребса
в. Дигидроксиминдальная кислота – метаболит норадреналина		г. Пантоевая кислота – компонент витамина В3
д. Пангамовая кислота – витамин В15		е. Сарколизин – противоопухолевый препарат