Биологическая химия - часть 7

 

  Главная      Учебники - Медицина     

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  5  6  7  8   ..

 

 

Биологическая химия - часть 7

 

 

и т.д.), то эти данные с большой долей вероятности могут свидетельство-

вать об однородности исследуемого белка.

В основе иммунохимического метода контроля гомогенности исследуе-

мого белка лежит реакция преципитации его с соответствующей антисыво-

роткой, полученной от иммунизированных этим белком животных. Для

строгого доказательства гомогенности белка требуется одновременное

использование нескольких методов.

Не потерял своего значения и метод кристаллизации белков с использо-

ванием сульфата аммония, а также метод определения растворимости

белка. Последний, предложенный еще Д. Нортропом *, основан на правиле

фаз Гиббса, согласно которому растворимость чистого вещества при

данных условиях опыта зависит только от температуры, но не зависит от

количества вещества, находящегося в твердой фазе. Метод может быть

выполнен сравнительно легко и быстро в микромасштабах. Обычно опреде-

ляют растворимость увеличивающегося количества исследуемого белка при

постоянном количестве растворителя.

АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ БЕЛКОВ

Несмотря на то что первая аминокислота – глицин – была выделена А. Бра-

конно еще в 1820 г. из кислотного гидролизата желатина, полный амино-

кислотный состав белков был расшифрован только к 30-м годам XX в.

Большая заслуга в этом принадлежит работам Н.Н. Любавина, который

в 1871 г. установил, что под действием ферментов пищеварительных соков

белки расщепляются на аминокислоты.

Были сделаны два важных вывода: 1) в состав белков входят аминокис-

лоты; 2) методами гидролиза может быть изучен химический, в частности

амнокислотный, состав белков.

Для изучения аминокислотного состава белков пользуются сочетанием

кислотного (НСl), щелочного [Ва(ОН)

2

] и, реже, ферментативного гидро-

лиза ** или одним из них. Установлено, что при гидролизе чистого белка, не

содержащего примесей, освобождаются 20 различных α-аминокислот. Все

другие открытые в тканях животных, растений и микроорганизмов амино-

кислоты (более 300) существуют в природе в свободном состоянии либо

в виде коротких пептидов или комплексов с другими органическими

веществами.

α-Аминокислоты представляют собой производные карбоновых кислот,

у которых один водородный атом, у α-углерода, замещен на аминогруппу

(—NH

2

), например:

Жирная кислота

α-Аминокислота

* В лаборатории Нортропа в 1930-1931 гг. впервые получены в химически индивидуаль-

ном и кристаллическом состоянии пепсин, химотрипсин и трипсин.

** При кислотном и щелочном гидролизе белков наблюдается почти полный распад

триптофана и цистеина, поэтому для их определения предложены специальные методы.

33

Следует подчеркнуть, что все аминокислоты, входящие в состав природ-

ных белков, являются α-аминокислотами, хотя аминогруппа в свободных

аминокарбоновых кислотах может находиться, как увидим ниже, в β-, γ-, δ-

и ε-положениях.

Классификация аминокислот

Все встречающиеся в природе аминокислоты обладают общим свойством –

амфотерностью (от греч. amphoteros – двусторонний), т.е. каждая амино-

кислота содержит как минимум одну кислотную и одну основную группы.

Общий тип строения α-аминокислот может быть представлен в следующем

виде:

Как видно из общей формулы, аминокислоты будут отличаться друг от

друга химической природой радикала R, представляющего группу атомов

в молекуле аминокислоты, связанную с α-углеродным атомом и не участ-

вующую в образовании пептидной связи при синтезе белка. Почти все

α-амино- и α-карбоксильные группы участвуют в образовании пептидных

связей белковой молекулы, теряя при этом свои специфические для свобод-

ных аминокислот кислотно-основные свойства. Поэтому все разнообразие

особенностей структуры и функции белковых молекул связано с химической

природой и физико-химическими свойствами радикалов аминокислот.

Именно благодаря им белки наделены рядом уникальных функций, не

свойственных другим биополимерам, и обладают химической индивидуаль-

ностью.

Классификация аминокислот разработана на основе химического строе-

ния радикалов, хотя были предложены и другие принципы. Различают

ароматические и алифатические аминокислоты, а также аминокислоты,

содержащие серу или гидроксильные группы. Часто классификация осно-

вана на природе заряда аминокислоты. Если радикал нейтральный (такие

аминокислоты содержат только одну амино- и одну карбоксильную груп-

пы), то они называются нейтральными аминокислотами. Если аминокис-

лота содержит избыток амино- или карбоксильных групп, то она называ-

ется соответственно основной или кислой аминокислотой.

Современная рациональная классификация аминокислот основана на

полярности радикалов (R-групп), т.е. способности их к взаимодействию

с водой при физиологических значениях рН (близких к рН 7,0). Различают

5 классов аминокислот, содержащих следующие радикалы: 1) неполярные

(гидрофобные); 2) полярные (гидрофильные); 3) ароматические (большей

частью неполярные); 4) отрицательно заряженные и 5) положительно заря-

женные. В представленной классификации аминокислот (табл. 1.3) приведе-

ны наименования, сокращенные английские и русские обозначения и одно-

буквенные символы аминокислот, принятые в отечественной и иностранной

литературе, а также значения изоэлектрической точки (рI) и молекулярной

массы (М). Отдельно даются структурные формулы всех 20 аминокислот

белковой молекулы.

34

Т а б л и ц а 1.3. Классификация аминокислот, основанная на полярности радикалов

Аминокислоты

I. Неполярные R-группы

Глицин

Аланин

Валин

Лейцин

Изолейцин

Пролин

II. Полярные, незаряжен-

ные R-группы
Серин

Треонин

Цистеин

Метионин

Аспарагин

Глутамин

III. Ароматические R-

группы
Фенилаланин

Тирозин

Триптофан

IV. Отрицательно заря-

женные R-группы
Аспарагиновая

кислота

Глутаминовая

кислота

V. Положительно заря-

женные R-группы
Лизин

Аргинин

Гистидин

Принятые сокращенные

обозначения и однобук-

венные символы

англ.

Gly

Ala

Val

Leu

Ile

Pro

Ser

Thr

Cys

Met

Asn

Gln

Phe

Tyr

Trp

Asp

Glu

Lys

Arg

His

символ

G

A

V

L

I

P

S

Т

C

M

N
Q

F

Y

W

D

E

К

R

H

русск.

Гли

Ала

Вал

Лей

Иле

Про

Сер

Тре

Цис

Мет

Асн

Глн

Фен

Тир

Трп

Асп

Глу

Лиз

Арг

Гис

М/рI

75/5,97

89/6,02

117/5,97

131/5,97

131/5,97

115/6,10

105/5,68

119/6,53

121/5,02

149/5,75

132/5,41

146/5,65

165/5,98

181/5,65

204/5,88

133/2,97

147/3,22

146/9,74

174/10,76

155/7,59

Среднее

содержание

в белках, %

7,5

9,0

6,9

7,5

4,6

4,6

7,1

6,0

2,8

1,7

4,4

3,9

3,5

3,5

1,1

5,5

6,2

7,0

4,7

2,1

Неполярные R-группы

35

L-аланин

L-валин

L-лейцин

L-глицин

L-пролин

L-изолейцин

Полярные, незаряженные R-группы

Отрицательно заряженные R-группы

Положительно заряженные R-группы

Ароматические R-группы

36

L-серин

L-цистеин

L-глутамин

L-треонин

L-метионин

L-аспарагин

L-глутаминовая кислота

L-аспарагиновая кислота

L-лизин

L-гистидин

L-аргинин

L-фенилаланин

L-тирозин

L-триптофан

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  5  6  7  8   ..