Боковая группа - аминокислотные остатки
Cтраница 1
Боковые группы аминокислотных остатков способны вступать во многие р-ции. К важнейшим из них относятся: биуретовая реакция ( пептидные связи), ксан-топротеиновая реакция ( ароматич. [1]
Некоторые боковые группы аминокислотных остатков могут быть модифицированы в специфических реакциях и в результате у них может измениться заряд. Большая часть таких реакций может быть проведена с аминокислотами и пептидами, адсорбированными на бумаге. [2]
Как правило, реакционная способность боковых групп аминокислотных остатков в этих полимерах ( например, имидазольной группы гистидина, участвующей в нуклеофильном катализе гидролиза п-нитрофениловых эфи-ров) не превышает реакционную способность свободных аминокислот. [3]
Третичная структура белка стабилизируется главным образом связями между боковыми группами аминокислотных остатков: дисульфидные и водородные связи, диполярные взаимодействия, силы ван-дер-ваальсова притяжения, электростатические эффекты. [4]
В цитохромах пятая и шестая валентности участвуют в удержании боковых групп аминокислотных остатков белковых цепей. Поэтому ионы железа в темах цитохромов не могут переносить молекулярный кислород. [5]
Третья причина, способная иногда уменьшить регулярность вторичной структуры, это свободная энергия взаимодействия боковых групп аминокислотных остатков. Среди боковых групп имеется значительное количество углеводородных радикалов, которые взаимодействуют друг с другом с большим повышением энтропии при малом изменении энергии. Эти боковые группы стремятся собраться вместе и образовать подобие углеводородной капли. Подобно тому, как молекулы углеводородов в воде стремятся собраться в шарик, чтобы уменьшить поверхностную энергию, так и углеводородные боковые радикалы белка стремятся слиться в симметричную каплю. [6]
Однако в ряде случаев на полноту и скорость протекания процесса оказывают влияние положение гидролиэуемой связи в цепи и химическая природа боковых групп соседних аминокислотных остатков. Пептидные связи, рядом с которыми находятся свободные ct - амино - или а-карбоксильные группы, гидролизу юте я сравнительно медленно. [7]
 |
Эффективные значения рА а для некоторых функциональных групп. [8] |
В первом случае молекула воды, входящая в координационную сферу металла, расположена рядом с гидрофильными первичными аминогруппами, в то время как в присутствии метилированного лиганда она находится в окружении гидрофобных метильных групп. Аналогичная ситуация реализуется, по-видимому, также и в активных центрах ферментов за счет гидрофобного окружения связанной воды углеводородными боковыми группами аминокислотных остатков. [9]
 |
Гели для гель-хроматографии. [10] |
Другими важными методами разделения и очистки белков являются электрофорез и ионообменная хроматография. Оба метода основаны на различных свойствах частиц, несущих неодинаковый заряд. Величина и знак заряда для каждого белка характеризуются числом ионизируемых боковых групп аминокислотных остатков и, как в случае аминокислот ( разд. Выше ИЭТ находится зона рН с отрицательным, а ниже ИЭТ - зона рН с избыточным положительным зарядом молекулы. [11]
Эти структуры во многих случаях формировали основу, на которой создавались рабочие модели и гипотезы для объяснения того, каким образом такие белки выполняют свои специфические функции в биологических системах. Хотя в принципе можно в один день предсказать общую форму или конформацию ( третичную структуру), какую может принимать в данном окружении рассматриваемый полипептид, такие времена, по-видимому, еще не скоро наступят. Тем не менее могут быть обрисованы некоторые важные факторы, которые помогают определять конформацию полипептида. Самым главным из них является взаимодействие полипептида с водной средой клетки - возможность воды сольватировать некоторые гидрофильные боковые группы аминокислотных остатков и соответствующая потребность к свертыванию ( втягиванию) гидрофобных боковых групп аминокислот внутрь белковой структуры. В добавление к этому, существуют ограничения химической структуры самого полипептида - транс-планарность пептидной связи, а также то, что вокруг любой данной пептидной связи цепь может иметь только одну из возможных конформаций, которые получаются при вращении вокруг связей N-Са или Са-СО. К этим факторам следует добавить также то, что данная преимущественная конформация ( или конформаций), после того как она однажды образовалась, должна стабилизоваться путем образования слабых некова-лентных связей между соответственно расположенными группами ( ионные и водородные связи, комплексы с переносом заряда, включающие ароматические кольца; гидрофобные взаимодействия), а также путем образования дисульфидных связей между соответствующим образом расположенными остатками цистеина. Когда остатки аминокислот внутри большой структуры достигают повторяющейся зависимости одна от другой, это характеризует то, что называют вторичной структурой. Спираль ( как это наблюдается в кератине) и складчатая р-структура ( как это наблюдается в фиброине) представляют собой два важных примера вторичной структуры, обычно характерной для фибриллярных белков. [12]
Определенную последовательность аминокислот, входящих в данную полипептидную цепь, называют первичной структурой, она задана генетически. Число возможных сочетаний только из 20 различных аминокислот является астрономическим. Так, для полипептидной цепи из 300 аминокислотных остатков возможно примерно 105ЭО структур, а для гемоглобина существует примерно 1 35 - 10167 возможных перестановок аминокислот в его четырех полипептидных цепях. Полипептидная цепь в своем биологически активном состоянии может существовать в сложной сильно скрученной ( но высоко упорядоченной) форме, в которой боковые группы аминокислотных остатков, далеко отстоящих друг от друга в первичной структуре ( полипептидной последовательности), приходят в близкое пространственное расположение. Существует, однако, точка зрения, что первичная структура окончательно определяет ( в результате взаимодействий как внутри молекулы, так и с окружающей ее водной средой) общую форму ( третичную структуру) молекулы белка. Согласно этой точке зрения, первичная структура и, следовательно, ее определение с помощью химических и физических средств разрешает все вопросы ( см. гл. [13]
Существует несколько методов, с помощью которых можно обнаружить аминокислотные остатки, ответственные за биологическую активность белков. В первом методе белок необходимо подвергнуть частичной деградации, в особенности вблизи N - и С-кон-цов соответственно с помощью аминопептидаз и карбоксипептидаз. Например, удаление ( с помощью карбоксипептидазы) трех остатков с С-конца рибонуклеазы не влияет на ее активность. Более глубокая деградация в этой части молекулы, однако, приводит к инактивации. По второму методу необходимо подвергнуть химической модификации боковые группы аминокислотных остатков белка. Естественно, что результаты такого рода экспериментов проще интерпретировать в том случае, когда эта модификация специфична. Например, легко идентифицировать область связывания кофермента пиридоксальфосфата в аминотрансферазе. Альд-имин, образующийся в результате конденсации - кофермента с е-аминогруппой остатка лизина, восстанавливают борогидридом натрия и идентифицируют, так как он не затрагивается при гидролитическом распаде. Аналогично, ферменты, содержащие тиоль-ные группы, такие как алкогольдегидрогеназа, 3-фосфоглицераль-дегиддегидрогеназа и папаин, обычно ингибируют реакцией с n - хлормеркурибензойной или иодуксусной кислотой. [14]
Страницы: 1