Аминокислоты в свете проблем молекулярной биологии. Кислотно-основные и оптические свойства. Функциональные группы.

Мономерная единица белка – аминокислота (белковые, небелковые; гидрофильные, гидрофобные; циклические, нециклические; заменимые, незаменимые; по числу функциональных групп) Имеются карбоксильные и аминогруппы, сульфгидрильная, гидроксильная, имидазольная у гистидина. Ионогенные группы аминокислот в составе белковых молекул участвуют в образовании водородных и ионных связей, как внутри белка, так и образуя комплексы. Дисульфидные мостики обеспечивают жесткость пространственной структуры. Молекулы белков могут присоединять ионы металлов, неметаллов, коферментов, хромофорные группы.

Химический синтез: получают при обработке аммиака альфа-галоидпроизводных аминокислот. В результате получают рацемические смеси, которые с помощью ферментов преобразовывают в Л-формы.

Ферментативный синтез: проведение ферментативных реакций. Использование рацемаз для преобразования Д-формы в Л-форму или лиаз (фенилаланин-аммиак-лиазы) для синтеза фенилаланина из коричной кислоты и аммиака.

Микробиологический синтез: осущ-ют штаммы микроорганизмов из отходов сахарной промышленности, крахмала, ацетона. У них часто утрачен ряд ферментов, нарушаются метаболические пути и аминокислоты выбрасываются наружу. Этот метод наиболее рационален.

 

 

Природные пептиды

Пептиды состоят из альфа-аминокислот, связанных пептидными связями в единое целое. Это гормоны, антибиотики, токсины, глутатион. Пептид начинается с аминокислоты, у которой свободна альфа-аминогруппа, и заканчивается аминокислотой со свободной карбоксильной группой. Все другие связи участвуют в образовании пептидной связи. В химических реакциях участвуют свободные амино-и карбоксильные группы, наличие общего заряда и кислотности. Качественная реакция – биуретовая.

 

Химический синтез пептидов: используют твердофазный метод синтеза. С-концевую аминокислоту присоединяют к полимерной матрице и строят пептид с другого конца (последняя аминокислота будет иметь свободную амино-группу.)Далее через раствор пропускают следующей с конца аминокислоты. Производят при отсутствии воды. Производят защиту активных групп (вначале аминогруппу, затем карбоксильную) Для каждого пептида своя стратегия синтеза. Если активируется карбоксильная группа, то смесь может оказаться рацемической. На концах фрагментов часто глицин (оптически не активен). Цене метод Меррифилда (повторяющиеся циклы присоединения необходимой аминокислоты с защищенной аминогруппой с последующим отщеплением защитной группы). Для выделения пептидов используют жидкостную хроматографию. Сочетание этих двух методов позволят получать пептиды из 15-20 аминокислот.

Ферментативный синтез пептидов: на стадиях используют ферменты. Так получают аспартам. Для смещения равновесия ферментативных реакций, их проводят в среде органических растворителей. Также заменяют одну аминокислоту на другую. Превращают свиной инсулин в человеческий.

Биологический синтез пептидов:

Отщепление путем ограниченного протеолиза пептида от синтезированного матричным способом белка специфическими протеиназами (пептидные гормоны гипофиза – вазопрессин, окситоцин; энкефалины из адреналина). Из одного белка предшественника могут получить группу пептидов.

Биосинтез при помощи ферментных систем (глутатион и антибиотики пептидной природы – грамицидин S)

Биосинтез при участии тРНК (аминоацил-тРНК-протеин-трансфераз), при котором аминокислоты присоединяются с аминоконца, синтезированного матричным способом пептида)

Молекулярно-биолгическое изучение структуры пептидов позволяет создавать синтетические аналоги, создаются лекарства.