Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
К О к' О К"
В общем случае звенья такой цепи неодинаковы. Пептиды могут различаться между собой не только числом и характером аминокислотных остатков, но и порядком расположения аминокислот в полипептидной цепи. Это создает почти неисчерпаемые возможности вариаций. Расчет показывает, что только из 10 различных аминокислот можно построить 1010 — 109 = 9 - 109 различных декапептидоп.
Число возможных вариантов еще более возрастет, если учесть, что полипептидные цепи способны замыкаться в циклы. Гомодет-циклические полнпептиды получаются в результате образования пептидной связи между концевыми ампно- и карбоксильной группами (отщепление воды). -Гетеродет - циклические полипептиды образуются в тех случаях, когда замыкание цикла происходит, например, в результате этерификации карбоксильной группы гидроксилом, расположенным в боковой цепи, или в результате образования дисуль-фпдной связи между боковыми цепями:
СО—(ХНСНК-СО)„-.ЧН I I
К-СН сн-и
кн--со
гомодетныи циклопептид
сн,-э-Э-СН,
I " I
Н,ХСНк-СО ... мн-сн-сочмнснк-сои-мн-сн-со ... МНСНкСООН
гетеродетный циклопепгид
О конформации молекул полипептидов и ее значении для биологических свойств известно еще очень мало. Исследование осложняется тем, что пространственное строение полпнептида в значительной мере
882
Гл. 18. Аминокислоты, пептиды и белки
зависит от среды, в которой находится молекула. Конформация пептида в растворе, очевидно, сильно отличается от его конформации в кристаллической решетке или на какой-либо поверхности. Тем не менее,
известны некоторые факторы, управляющие кон-формацией полипептидрв.
Это, во-первых, энергия резонанса, которая удерживает в одной плоскости группировки, участвующие в образовании пептидной связи;* при этом, по стерическим причинам, транс-форма оказывается энергетически выгоднее ч&с-формы:
СН
Н
н
СН
СН
к©
\ // \ /
С СН
о
СН
/чс-II
о
е,
о
транс
СН
I
н
СН
/ V
с=ы І I
е|ОІ н
СН
цис
Рис. 15. Пептидная цепь из остатков /^-аминокислот, имеющая конфор-мацию правой а-спирали (для наглядности цепь изображена на поверхности цилиндра).
Свободное вращение вокруг связи СО—ЫН затруднено, так как пептидная связь частично имеет характер двойной (уменьшение длины связи на 0,15 А)..
Во-вторых, на «складывание» полипептидной цепи оказывает влияние тенденция к образованию внутри- и межмолекулярных водородных мостиков между СО- и ЫН-группами.
По-видимому, в природе наиболее часто встречаются две конформации полипептидов: 1 -спираль и складчатый слой антипараллельно направленных пептидных цепей. Возможность их существования теоретически предсказали Полпнг и Кори, исходя из рассмотренных выше свойств пептидной связи.
В структуре, изображенной на рис. 15, все пептидные связи находятся в транс-форме, причем внутримолекулярные водородные мостики направлены по ходу спирали. На один оборот спирали приходится 3,6 аминокислотного остатка. Характерно, что все боковые цепи направлены наружу. По данным реитгеноструктурного анализа весьма вероятно, что конформацию а-спирали имеют а-кератин и синтетические полиамино-
* [Копланарность заместителей при N1- и С-атомах, соединенных пептидной связью, объясняется сопряжением
i I
которое лишь в предельном случае могло бы привести к биполярному иону
_ + о=с=ы—
I I
О понятии «энергия резонанса» см. примечания на стр. 56 и 471. — Прим. редактора.]
Выделение и установление строения полипвптидов
383
кислоты. Эта конформация сильно сказывается на удельном вращении, что может быть использовано для ее обнаружения.
В антипараллельном складчатом слое точно так же осуществлена гранс-конфор-мация пептидных связей (рис. 16). Полипептидные цепи расположены параллельно друг другу, причем соседние цепи имеют противоположное направление. Межмолекулярные водородные мостики перпендикулярны направлению пептидных цепей. Образующийся сетчатый слой пересечен поперечными складками, «плиссирован». На его сгибах располагаются а-углеродные атомы, от которых вверх и вниз попеременно отходят боковые
цепи. Вполне возможно, что такую конформацию имеют растянутые формы (Р-формы) фибриллярных белков (кератин, фиброин). Для гомодетного циклодекапептида грамицидина С эта конформация строго установлена рентгеноструктурным анализом (Ходжкин).
Выделение и установление строения полипептидов
Ввиду того, что различия в растворимостях полипептидов очень невелики, для выделения индивидуальных пептидов из смесей требуются- специальные методы. К ним относятся: фракционный диализ, распределительная хроматография (например, на колонке из бумажного порошка или листе бумаги), адсорбционная хроматография, ионнообменная хроматография, электрофорез и противоточное распределение по Крэйгу (т. е. распределение между двумя ограниченно смешивающимися жидкостями). Для характеристики выделенных пептидов и доказательства их однородности применяют противоточное распределение, количественный анализ аминокислотного состава и определение концевых- групп полипептидной цепи.
Гидролиз пептидов (и белков) приводит к освобождению аминокислот, участвовавших "в их построении. Расщепление проводят, как правило, кипячением с соляной или серной кислотами. При этом рее аминокислоты выделяются в виде солей, например хлоргидратов. Исключение составляет триптофан, который разрушается в ходе гидролиза, и поэтому для его определения требуются иные способы. Щелочи также гидролизуют пептиды (и белки), но этот процесс протекает менее гладко й приводит к значительной рацемизации аминокислот. Гидролиз полипептидов до аминокислот можно проводить и при помощи ферментов (трипсин, эрепенн).
