Соединение - аминокислота
Cтраница 3
При этом он допускал, что эти вещества могут быть соединениями аминокислот. Ему удалось выделить ряд соединений, которые при дальнейшем гидролизе распадались на аргинин, лизин и глютаминовую кислоту. Количества этих аминокислот в выделенных соединениях были приблизительно равны. [31]
В подавляющем большинстве процессов, которые нас интересуют, точка равновесия сильно сдвинута в сторону распада. Другими словами, самопроизвольный распад значительно более вероятен и потому происходит гораздо быстрее, чем самопроизвольный синтез. Так, например, самопроизвольное постепенное соединение аминокислот с образованием белка имеет очень небольшую вероятность, и потому для него нужно очень много времени. Распад же белка или промежуточного продукта на составляющие его аминокислоты гораздо более вероятен и потому происходит гораздо быстрее. [32]
 |
Кристаллический инсулин ( получен по методу Штальмана. [33] |
Эти аминокислоты твфйзуют две полипептидные цепи, так как удалось обнаружить два N-концевых аминокислотных остатка ( фенил-аланин и глицин) и два С-концевых аминокислотных остатка ( аланин и аспарагин), причем полипептидные цепи соединяются друг с другом поперечными мостиками, образованными дисульфидными группами. В настоящее время последовательность соединения аминокислот в молекуле инсулина полностью расшифрована. Схематически структуру инсулина ( для молекулярного веса 6000) можно изобразить следующим образом ( см. также стр. [34]
Дальнейшее развитие химии белков было невозможно без решения новой, не менее трудной задачи - установления деталей строения индивидуальных белков. Точное представление о порядке соединения аминокислот в полипептидные цепи, о расположении сульфгидрильных мостиков между такими цепями было необходимо не только как непременное условие подхода к самой заманчивой цели органической химии - синтезу белковых веществ. Развитие биологической химии, в особенности энзимологии и иммунохимии, вызвало возникновение новых проблем, проблем взаимосвязи строения белковых веществ с теми биологическими функциями, которые они выполняют в организме. Разрешение биохимических проблем не менее настоятельно требовало точного знания деталей строения индивидуальных активных белков. [35]
Под стратегией понимают последовательность соединения аминокислотных составляющих в пептид. Теперь под стратегией понимается только тип соединения аминокислот, причем различают ступенчатое наращивание цепей и фраг-ментную конденсацию. Особенности этих путей синтеза обсуждаются ниже. [36]
Белки состоят из аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. Сначала исследования были направлены на выяснение механизма образования пептидных связей не в белках, а в низкомолекулярных соединениях - пептидах, с тем чтобы по аналогии с пептидами разобраться в механизме синтеза пептидных связей в белках. Изучение этих процессов показало, что для синтеза - пептидов, для соединения аминокислот между собой, необходима энергия, заключенная в макроэрги-ческих фосфатных связях АТФ. При синтезе одной пептидной связи одна молекула АТФ превращается в АДФ и выделяется неорганический фосфат. [37]
За последнее десятилетие возможности применения рентгеновского анализа значительно возросли. Около десяти лет тому назад была закончена работа Ходжкин с сотрудниками по бензилпени-циллину; это был один из первых примеров использования данного физического метода для решения трудной стереохимической проблемы. К 1956 г. в той же лаборатории было установлено строение витамина В12, а в настоящее время с помощью рентгеновского анализа Кендрью с сотрудниками определяют последовательность соединения аминокислот в глобулярном протеине - миоглобине. За то же время стандартное отклонение при определении этим методом длин связей в сравнительно простых мшеку - - лах было уменьшено в десять раз - до нескольких тысячных ангстрема. Огромную пользу принесло развитие вычислительной техники; вероятно, что с развитием полностью автоматизированных методов измерений будут вскоре преодолены и другие препятствия. Тем не менее, определение кристаллической структуры останется, вероятно, длительным процессом, требующим в сложных случаях до десяти и более лет работы в расчете на одного человека. [38]
Эти аминокислоты образуют две полипептидные цепи, так как удалось обнаружить два N-концевых аминокислотных остатка ( фенил-аланин и глицин) и два С-концевых аминокислотных остатка ( аланин и аспарагин), причем полипептидные цепи соединяются друг с другом поперечными мостиками, образованными дисульфидными группами. В настоящее время последовательность соединения аминокислот в молекуле инсулина полностью расшифрована. [39]
Удивительной чертой биоэнергетики является необыкновенно широкое использование АТФ для покрытия расходов энергии, производимых организмов. АТФ обеспечивает энергией мышечную ткань. Когда спортсмен начинает бег, в его мышечной системе прежде всего расходуется АТФ. АТФ питает энергией механизмы синтеза белка ( для соединения аминокислот в полипептидную цепочку необходимы затраты энергии); АТФ отдает энергию даже для движений протоплазмы - недавно доказана ее роль в слабых, но закономерных потоках протоплазмы в клетке. [40]
Механизм этого процесса и три известных типа РНК, которые принимают участие в синтезе белка, показаны на рис. 40.12. Самый крупный тип РНК найден в рибосомах - районах клетки, которые служат сборочными центрами полипептидов. Рибосомы, содержащие от 40 до 60 % рибосомальной РНК ( рРНК), имеют константу седиментации от 30 до 80 S в зависимости от того, диссоциированы или ассоциированы две субъединицы, из которых они состоят. Каждая субъединица содержит характерный тип РНК размером от 16 до 30 S, а также ряд различных белков неизвестного назначения. Рибосомы, однако, могут функционировать лишь тогда, когда они запрограммированы другим типом РНК, известным под названием информационная, или матричная, РНК ( мРНК), которая имеет решающее значение в детерминировании последовательности соединения аминокислот в белке. Естественно, что молекул мРНК должно быть столько же, сколько белков в данной клетке; полагают, что они имеют размер приблизительно от 6 до 15 S. Третий тип - растворимая, или транспортная, РНК ( тРНК) - имеет самые маленькие молекулы из всех типов РНК. [41]
Механизм этого процесса и три известных типа РНК, которые принимают участие в синтезе белка, показаны на рис. 40.12. Самый крупный тип РНК найден в рибосомах - районах клетки, которые служат сборочными центрами полипептидов. Рибосомы, содержащие от 40 до 60 % рибосомальной РНК ( рРНК), имеют константу седиментации от 30 до 80 S в зависимости от того, диссоциированы или ассоциированы две субъединицы, из которых они состоят. Каждая субъединица содержит характерный тип РНК размером от 16 до 30 S, а также ряд различных белков неизвестного назначения. Рибосомы, однако, могут функционировать лишь тогда, когда они запрограммированы другим типом РНК, известным под названием информационная, или матричная, РНК ( мРНК), которая имеет решающее значение в детерминировании последовательности соединения аминокислот в белке. Естественно, что молекул мРНК должно быть столько же, сколько белков в данной клетке; полагают, что они имеют размер приблизительно от 6 до 15 S. Третий тип - растворимая, или транспортная, РНК ( тРНК) - имеет самые маленькие молекулы из всех типов РНК. В ее функции при синтезе белка входит перенос аминокислот в реакциокносгюсобной форме к комплексу рибосома - матричная РНК. [42]
Здесь каждая сРНК становится на определенное место шаблона и, следовательно, все доставленные аминокислоты тоже располагаются в строго определенной последовательности. Взаимодействие между сРНК и аминокислотой является каталитической реакцией. Он будет действовать лишь на ту сРНК, которая содержит тройку оснований, отвечающую данной аминокислоте. Связав, например, валин, фермент соединяется с сРНК, имеющей тройку ЦАА. Специальные ферменты осуществляют и соединение аминокислот на мРНК, тем самым заканчивая главную часть химической работы синтеза белка. [43]
Это был очень важный для химии белка вывод, который основывался на следующих фактах. Во-первых, при кислотном и щелочном гидролизе в качестве основных продуктов распада были обнаружены различные аминокислоты. Во-вторых, точно такие же аминокислоты образовывались при ферментативном разложении белков. Другие соединения, рассматриваемые в качестве компонентов белковой молекулы, как правило, не могли быть так четко охарактеризованы, и их присутствие в белке опровергалось последующими исследованиями. Известно, что белки являются амфотерными веществами, не содержащими большого числа свободных амино - и карбоксильных групп. Очевидно, соединение аминокислот в белковой молекуле должно было происходить таким образом, что их амино - и карбоксильные группы замыкались. [44]
Рассмотрим прежде всего молекулы ферментов, осуществляющих катализ в организме. Эта тема будет подробно обсуждаться в гл. Например, фермент химотрипсин - сополимер 245 аминокислот, причем эти аминокислоты соединены в строгой последовательности и нарушения упорядоченности не наблюдаются. Между тем хорошо известно, что любой синтетический полимер с такой же степенью полимеризации будет обладать довольно широким распределением по составу. Кроме этого, синтетические полимеры обычно построены из структурных единиц ( мономеров) одного типа или в лучшем случае из двух чередующихся типов мономеров. Возвращаясь к химотрипсину, следует особо отметить, что его каталитическое действие обеспечивается четкой последовательностью 245 входящих в него аминокислот. Именно заданный порядок соединения аминокислот позволяет молекуле химотрипсина принимать пространственную конфигурацию, которая необходима для соответствующего расположения реагирующих групп, входящих в состав этого фермента. Упорядоченность обеспечивает совместность действия химически активных групп. Рассмотрим, например, процесс деацилирования, осуществляемый с участием химотрипсина. [45]
Страницы: 1 2 3 4