Здавалка
Главная | Обратная связь

Физические свойства L-аминокислот



 

L-Аминокислота Растворимость, г/100 мл, вода, 25ºС [α]D25, вода Тпл, (с разл.),ºС
Глицин 24,99 - 232-236
Аланин 16,54 +1,8º 315-316
Серин 5,02 −7,5
Цистеин - −16,5 178**
Аспарагиновая кислота 0,50 +5,0
Аспарагин 3,11 −5,6
Фенилаланин 2,97 −34,5
Тирозин 0,05 −10,0* 290-295
Триптофан 1,14 −33,7 293-295
Гистидин 4,29 −38,5 287-288
Валин 8,85 +5,6
Треонин 20,50 −28,5
Метионин 3,35 −9,8 280-282
Глутаминовая кислота 0,84 +12,6 247-249
Глутамин 3,60 +6,3 ~184
Лейцин 2,19 −11,0 293-295
Изолейцин 4,12 +12,4 285-286
Аргинин Очень хорошая +12,5
Лизин Очень хорошая +13,5
Пролин 162,30 −86,2 220-222

* в 5M HCl; ** Тпл гидрохлорида (с разл.).

 

Как видно из рис. 1.4, заряд молекулы гистидина изменяется при изменении рН от – 1 (рН >11,2) до +2 (рН < 0,2). Точка с рН 9,20 соответствует рКа α-аминогруппы, с рН 6,00 – рКа имидазольного кольца, с рН 1,77 – рКа карбоксильной группы (табл. 1.4). При рН 7,60 гистидин находится в растворе только в форме цвиттериона, и общий заряд каждой из молекул гистидина равен 0.

Значение рН, при котором аминокислота электронейтральна, называется изоэлектрической точкой (рI). При этом значении рН (его иногда обозначают рНi ) молекула аминокислоты представляет собой биполярный ион. Если через водный раствор аминокислоты пропустить постоянный электрический ток, то при значениях рН, более низких, чем рI, аминокислота будет двигаться к катоду, при более высоких рН – к аноду, и в изоэлектрической точке не будет перемещаться. Поскольку изоэлектрические точки различных аминокислот отличаются друг от друга (см. табл.1.4), то таким путем возможно осуществить разделение смеси аминокислот. На этих особенностях поведения аминокислот в постоянном электрическом поле основан метод электрофореза.

Как уже отмечалось выше, по величине рI можно судить о преобладании кислых или основных свойств у данной аминокислоты. Чем меньше величина рI, тем более кислыми свойствами она обладает, и наоборот, чем больше – тем более основными. Аминокислоты с величиной рI меньше 5 принято относить к кислым, больше 7 – к основным, в зоне 5-7 – к нейтральным.

Рассмотрим возможность использования физико-химических свойств аминокислот для их идентификации и количественного анализа.

α-Аминокислоты не имеют четких температур плавления или разложения, вследствие чего эти константы представляют ограниченную ценность для их идентификации. Это обусловлено тем, что при их нагревании происходят реакции конденсации с отщеплением воды и образованием смеси пептидов и 2,5-дикетопиперазинов:

2,5-дикетопиперазины

Все протеиногенные аминокислоты, за исключением глицина, оптически активны и могут быть идентифицированы по величине удельного вращения ([α]D25). Однако при этом следует иметь в виду, что величина удельного вращения и даже её знак сильно зависят от рН раствора. Например, сравните величины [α]D25 для аланина, фенилаланина и метионина, приведенные в табл. 1.3, с величинами [α]D25 для этих же аминокислот, измеренные в растворах хлористоводородной кислоты – +14,7 (1М HCl), -7,1 (5,4М HCl) и +21,2 (0,2М HCl) соответственно. В связи с этим этот метод приемлем лишь для идентификации индивидуальных аминокислот и неприемлем для анализа смесей аминокислот.

Таблица 1.4

Кислотно-основные свойства протеиногенных аминокислот

 

L-Аминокислота pKa pI
α-СООН α-NH2 Другие группы
Глицин 2,34 9,60 - 5,97
Аланин 2,34 9,60 - 6,00
Серин 2,21 9,15 - 5,68
Цистеин 1,71 8,33   5,07
Аспарагиновая кислота 1,88 9,60 3,65 (β-COOH) 2,77
Аспарагин 2,02 8,80 - 5,41
Фенилаланин 2,58 9,24 - 5,91
Тирозин 2,20 9,11   5,63
Триптофан 2,38 9,39 - 5,89
Гистидин 1,77 9,20 6,00 (имидазол) 7,60
Валин 2,32 9,69 - 5,96
Треонин 2,71 9,62 - 6,16
Метионин 2,28 9,21 - 5,74
Глутаминовая кислота 2,19 9,67 4,25 (γ-COOH) 3,08
Глутамин 2,17 9,13 - 5,65
Лейцин 2,36 9,60 - 6,04
Изолейцин 2,32 9,76 - 6,02
Аргинин 2,18 9,08 13,2 (гуанидин) 10,76
Лизин 2,18 8,95 10,5 (ε-NH2) 9,74
Пролин 1,99 10,60 - 6,30

Таким образом, для идентификации и количественного анализа аминокислот определение температуры плавления и удельного вращения позволяет получить лишь ориентировочные данные.

Существенный прогресс в идентификации и количественном анализе сложных смесей аминокислот, образующихся при гидролизе белков, достигнут благодаря работам Мура и Стайна*. Разработанный ими аминокислотный анализатор, в основе которого лежит метод ионообменной хроматографии, позволяет легко проводить качественный и количественный анализ и инструментальное детектирование этих соединений. Химической основой работы аминокислотного анализатора является реакция аминокислот с нингидрином, которая будет описана в п. 1.4.. Для идентификации аминокислот очень удобны также распределительная хроматография фенилизотиоцианатных производных аминокислот, тонкослойная хроматография и хроматография на бумаге.

ИК-, ПМР-спектроскопия и масс-спектрометрия также могут быть использованы для идентификации индивидуальных аминокислот. Масс-спектральный анализ аминокислот ограничен их низкой летучестью, и их обычно переводят в более летучие производные (эфиры, ацетамиды и др.).

1.1.4. Химические свойства аминокислот

Химические свойства аминокислот определяются в первую очередь наличием в геминальном положении амино– и карбоксильной групп. Специфика бокового радикала аминокислоты (ароматические и гетероциклические циклы, дополнительные амино– и карбоксильные группы, OH– и SH-группы) определяет различия в реакционной способности при типичных превращениях, а также возможность осуществления специфических реакций. В связи с этим целесообразно химические свойства аминокислот классифицировать следующим образом: реакции с участием карбоксильной группы, с участием аминогруппы, с одновременным участием карбоксильной и аминогрупп, специфические реакции отдельных аминокислот.

1.1.4.1. РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ КАРБОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ

Образование солей.При рН, большем, чем pI, аминокислоты образуют с основаниями соли, легко растворимые в воде:

Поскольку кислые свойства аминокислот, за исключением аспарагиновой и глутаминовой кислот, выражены слабо, их нельзя титровать щелочами в водной среде. Аспарагиновую и глутаминовую кислоты можно титровать в водной среде щелочами по одной карбоксильной группе с индикатором фенолфталеин. Все аминокислоты, а также полипептиды можно титровать в среде 95%-ного спирта водным или лучше спиртовым раствором КОН с индикатором тимолфталеин.

Смеси аминокислот с их натриевыми или калиевыми солями широко применяются в биохимии для приготовления буферных растворов.

Образование эфиров. Метиловые и этиловые эфиры аминокислот получают обработкой суспензии аминокислоты в абсолютном метиловом или этиловом спирте током сухого хлористого водорода:

Эфиры аминокислот более реакционноспособны, чем свободные аминокислоты, поэтому они служат промежуточными веществами при получении амидов, гидроксамовых кислот, гидразидов, ацилазидов и других производных аминокислот, применяющихся в пептидном синтезе и использующихся для идентификации. В пептидном синтезе и для идентификации широко применяются бензиловые, п-нитробензиловые, трет-бутиловые, п-нитрофениловые, N-оксисукцинимидные и другие эфиры.

Эфиры аминокислот легко омыляются щелочами, а при обработке аммиаком образуют амиды:

Восстановление карбоксильной группы. Свободная карбоксильная группа восстанавливается до спиртовой группы под действием лития алюмогидрида (LiAlH4). Но поскольку LiAlH4 мгновенно реагирует с водой, спиртами и другими соединениями, содержащими активный водород с выделением 4 молей водорода, восстановление аминокислот проводят в апротонных растворителях, не взаимодействующих с ним, например в тетрагидрофуране (ТГФ). При этом 0,25 моля LiAlH4 расходуется на образование солей аминокислоты и еще 0,5 моля собственно на восстановление. Общее уравнение реакции приведено ниже. После обработки реакционной смеси водой или кислотой выделяют α-аминоспирт:

 

α-Аминоспирты легко окисляются йодной кислотой до альдегидов:

Эти две последние реакции используются для установления строения новых аминокислот, а также для идентификации и количественного анализа уже известных.

Декарбоксилирование. При нагревании аминокислот в твердом состоянии в высококипящих растворителях или с раствором гидроксида бария образуются соответствующие амины:

 

В живых организмах из аминокислот под действием ферментов декарбоксилаз образуются биогенные амины. Например, в клетках мозга из глутаминовой кислоты образуется важный нейромедиатор ГАМК. Кроме того, декарбоксилирование имеет место при гнилостном расщеплении белков под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами.

Другие реакции, характерные для карбоновых кислот, а именно образование ангидридов и галогенангидридов, в ряду аминокислот не характерны из-за мешающего влияния аминогруппы. Однако ациламинокислоты легко можно превратить как в симметричные, так и в смешанные ангидриды. Например:

1.1.4.2. Реакции с участием аминогруппы

Образование солей. Соли аминокислот с минеральными кислотами (хлористоводородной, серной и азотной), как правило, лучше растворимы в воде, чем свободные аминокислоты. Напротив, соли с такими кислотами, как пикриновая и пикролоновая, труднорастворимы, в связи с чем эти соли используются для идентификации и разделения аминокислот:

Пикриновая кислота Пикролоновая кислота

 

Причем, желтые или красные соли аминокислот с пикролоновой кислотой обычно менее растворимы, чем пикраты, и хорошо кристаллизуются из водных растворов.

Поскольку основные свойства аминокислот выражены слабо, их нельзя титровать кислотами в водной среде, за исключением лизина и аргинина, однако другие аминокислоты можно титровать по аминогруппе хлорной кислотой в среде ледяной уксусной кислоты:

Поскольку вода мешает этому определению, этот метод применим лишь для количественного анализа твердых сухих образцов.

N-Ацилирование.Аминокислоты легко реагируют с ангидридами и хлорангидридами кислот в щелочной среде (метод Шоттена – Баумана*) с образованием ациламинокислот:

При простом нагревании аминокислот с ангидридами или хлорангидридами кислот образуются азлактоны:

Ацильные производные аминокислот (карбобензоксильные, пара-нитрофенилсульфенильные, трет-бутилоксикарбонильные, формильные, 5-диметиламинонафтилсульфонильные (дансильные), трифторацетильные и др.) широко используются в синтезе пептидов и при изучении последовательностей аминокислот в белках.

N-Алкилирование. При действии галоидных алкилов на аминокислоты в щелочной среде могут быть получены моно-, ди– и триалкилпроизводные:

Триалкилпроизводные аминокислот представляют собой четвертичные аммониевые основания, внутренние соли которых называются бетаинами (термин происходит от названия «бетаин» – природное соединение, содержащиеся в клетках животных организмов).

N-2,4-Динитрофениламинокислоты (ДНФ-аминокислоты), а также упомянутые выше фенилизотиоцианатные производные аминокислот (ФТЦ-аминокислоты) нашли широкое применение при изучении первичной структуры белков и в синтезе пептидов. Они получаются при взаимодействии 2,4-динитрофторбензола и фенилизотиоцианата соответственно с аминокислотами в присутствии оснований:

ДНФ-аминокислоты

ФТЦ-аминокислоты

3-Фенил-5-R-тиогидантоины

 

Следует иметь в виду, что при нагревании ФТЦ-аминокислот, особенно в присутствии кислот, они легко циклизуются с отщеплением воды и образованием 3-фенил-5-R-тиогидантоинов.

Конденсация с карбонильными соединениями.Аминокислоты, подобно первичным аминам, взаимодействуют с альдегидами и кетонами с образованием азометинов – альдиминов и кетиминов соответственно (эта реакция обратима):

Азометины, или основания Шиффа, обладают гораздо меньшими основными свойствами, чем соответствующие амины (они не образуют солей даже с сильными кислотами в водной среде). В том случае, если азометиновая группа (>C=N-) сопряжена с ароматическим кольцом со стороны атома углерода или азота, то такие основания Шиффа*, как правило, окрашены. Основания Шиффа на основе α-аминокислот, в отличие от обычных азометинов, способны к изомеризации:

Эти свойства оснований Шиффа широко используется в синтезе, качественном и количественном анализе аминокислот. На основе реакции конденсации аминокислот с карбонильными соединениями разработаны следующие методы анализа аминокислот.

1. Титрование аминокислот водным раствором щелочи в избытке формалина (формольное титрование аминокислот, метод Сёренсена**) основано на следующих реакциях:

Метод Сёренсена позволяет определять аминокислоты с первичными аминогруппами и неприемлем для определения пролина и оксипролина, содержащих вторичную аминогруппу. Тример формальдегида (1,3,5-триоксан) реагирует специфично с оксипролином, давая окрашенное соединение с максимумом поглощения при 492-494 нм, что является специфической реакцией на оксипролин.

2. При взаимодействии аминокислот с фурфуролом в ледяной уксусной кислоте образуются окрашенные соединения с максимумом поглощения при 360-380 нм. Диаминокислоты лизин и орнитин дают при этом второй максимум поглощения при 515-530 нм, что позволяет идентифицировать их в присутствии других аминокислот:

Фурфурол

n = 3 – орнитин;

n = 4 – лизин

 

Таким образом, реакции с фурфуролом и тримером формальдегида позволяют качественно определять лизин, орнитин и оксипролин, как в виде индивидуальных соединений, так и в смеси с любыми другими аминокислотами.

3. В настоящее время интенсивно развивается наиболее чувствительный и высокоспецифический метод флюоресцентного количественного анализа аминокислот, позволяющий определять их не только в гидролизатах белков, но и непосредственно в различных жидкостях организма (кровь, моча и др.). Метод основан на реакции α-аминокислот с о-фталевым диальдегидом в присутствии меркаптоэтанола с образованием флюоресцирующих продуктов (реакция Циммермана):

4. Реакция α-аминокислот с нингидрином – основная групповая реакция на аминокислоты.

При нагревании α-аминокислот с нингидрином в водном растворе во всех случаях образуется один и тот же краситель фиолетового цвета. Без нагревания окраска тоже развивается, но гораздо медленнее.

 

 

С точки зрения авторов образование красителя становится возможным в результате изомеризации получающегося на первой стадии реакции основания Шиффа гидролиза продукта изомеризации с образованием кетокислоты и 2-аминоиндандиона-1,3, который конденсируется с нингидрином с образованием красителя – фиолетового Руэмана.

Поскольку реакция обычно осуществляется при нагревании раствора, образующиеся α-кетокислоты легко отщепляют углекислый газ и дают соответствующие альдегиды.

Реакцию с нингидрином обычно проводят в нейтральной среде. В присутствии ионов металлов, способных к комплексообразованию с α-аминокислотами, чувствительность реакции сильно уменьшается.

Для проведения реакции с окрашенными жидкостями , например коричневыми гидролизатами, в качестве экстрагента используют амиловый спирт.

Реакция с нингидрином имеет большое значение для обнаружения аминокислот на хроматограммах, электрофореграммах, а также при количественном аминокислотном анализе белковых гидролизатов. Фиолетовый Руэмана имеет максимум поглощения при 570 нм. При этом, как установили Мур и Стайн, оптическая плотность раствора пропорциональна молярной концентрации α-аминокислотных групп, что позволяет осуществлять количественное фотометрическое определение различных α-аминокислот.

β– и γ-Аминокислоты, например β-аланин, ГАМК с нингидрином, дают растворы желто-оранжевого цвета. При этом образуются лишь соответствующие основания Шиффа:

При взаимодействии пролина и оксипролина с нингидрином возникает ярко-желтая окраска с максимумом поглощения при 440 нм.

С нингидрином реагируют не только аминокислоты, но и многие аминосоединения: аминосахара, пептиды, белки, мочевина, креатин, аммиак и др. В связи с этим в помещении, где проводится анализ, не должно быть следов аммиака.

Из синтетических методов, в основе которых лежит конденсация α-аминокислот с карбонильными соединениями, следует отметить реакции трансаминирования (переаминирования). При кипячении водных растворов α-аминокислот с α-кетокислотами происходит переход α-аминогруппы от аминокислоты к α-кетокислоте:

Трансаминирование, так же, как и реакция с нингидрином, включает в себя стадию конденсации с образованием основания Шиффа, изомеризацию последнего, его гидролиз и обычно сопровождается декарбоксилированием. Эта реакция используется для препаративного получения альдегидов или α-аминокислот. Например, при взаимодействии фенилаланина с пировиноградной кислотой с хорошими выходами образуются фенилуксусный альдегид и аланин:

Реакции трансаминирования являются важнейшими в метаболизме аминокислот. Реакции трансаминирования осуществляются как в катаболических, так и в анаболических процессах с участием α-аминокислот. Они осуществляются под действием ферментов трансаминаз, коферментом которых является пиридоксальфосфат (PLP).

Представленная здесь альдегидная форма кофермента в свободном виде в организмах не встречается. В отсутствие субстратов альдегидная группа пиридоксальфосфата ковалентно связана с аминогруппой остатка лизина трансаминазы.

Механизм реакций трансаминирования заключается в следующем (рис.1.5). Во время реакции аминокислота вытесняет остаток лизина, при этом образуется альдимин. Затем альдимин изомеризуется в кетимин. Полученный кетимин гидролизуется до 2-кетокарбоновой кислоты и пиридоксаминфосфата.

 
 

 

 


Р и с.1.5. Механизм ферментативной реакции трансаминирования

 

Вторая часть реакции включает те же три стадии процесса, проте-

кающие в противоположном направлении. Пиридоксаминфосфат и вторая 2-кетокислота образуют кетимин, который изомеризуется в альдимин. Наконец, отщепляется вторая аминокислота и регенерируется кофермент.

В результате трансаминирования в организме человека из
2-кетокислот образуются следующие аминокислоты: аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты и их амиды – аспарагин и глутамин.

Окислительное дезаминирование и окисление. Окислительным дезаминированием называют реакции α-аминокислот, приводящие к образованию аммиака (т.е. степень окисления азота в ходе реакции не меняется). Эти реакции занимают важное место в метаболизме аминокислот. В этих реакциях аминогруппа вначале окисляется до иминогруппы. При этом восстановительные эквиваленты переносятся либо на НАД+, либо на НАДФ+, а образовавшаяся иминокислота неферментативно гидролизуется до аммиака и 2-кетокислоты:

Окислительное дезаминирование можно осуществить и препаративным путем. Например, при обработке водных растворов α-аминокислот N-бромсукцинимидом (NBS) происходит количественное декарбоксилирование аминокислот и образование соответствующего альдегида:

N-Бромсукцинимид

 

Интересно отметить, что при избытке NBS наблюдается образование нитрила (степень окисления азота не меняется), содержащего на один атом углерода меньше, чем исходные аминокислоты:

Собственно окисление аминогруппы аминокислот приводит к образованию соединений азота с более высокой степенью окисления чем в исходной аминокислоте. Важнейшей реакцией такого типа является взаимодействиеаминокислот с азотистой кислотой, приводящее к образованию азота и оксикислот:

Азотистой кислотой окисляются первичные алифатические аминогруппы, находящиеся не только в α-положении, но и в любом другом. Например, при окислении моля лизина выделяется два моля азота.

Эта реакция лежит в основе количественного газометрического метода анализа аминокислот (метод ван-Слайка*), а также используется как общая групповая качественная реакция. Пролин этой реакции не дает, потому что не содержит в своей молекуле первичной аминогруппы.

1.1.4.3. Реакции с одновременным участием карбоксильной и аминогрупп

Образование комплексов с ионами металлов.Все α-амино-кислоты образуют прочные хелатные комплексы с ионами двухвалентных металлов. Их водные растворы в отличие от растворов соответствующих солей щелочных металлов обладают очень низкой электропроводностью. Это обусловлено тем, что хелатные комплексы с ионами двухвалентных металлов электронейтральны.

Этим же обусловлена их хорошая растворимость в полярных растворителях, несмешивающихся с водой, например в амиловом и бутиловом спиртах.

Устойчивость комплексов изменяется в следующей последовательности:

Cu2+ > Ni2+ > Zn2+ > Co2+ > Fe2+ > Mn2+ > Mg2+

Способность к комплексообразованию обеспечивает всасывание микроэлементов, таких, как Cu2+, Zn2+, Fe2+ и др., из кишечника в кровь.

Комплексные соединения с α-аминокислотами образуют и соли железа (III). При прибавлении к водному раствору α-аминокислоты водного раствора FeCl3 появляется красная окраска, исчезающая при прибавлении минеральной кислоты.

Медные комплексы α-аминокислот, окрашенные в синий цвет, используют для качественного и количественного анализа, а также для очистки α-аминокислот. Количественный анализ α-аминокислот можно осуществлять фотоэлектроколориметрическим и йодометрическим методами, основанными на реакции α-аминокислот с солями меди. Быстро развивается лигандообменный хроматографический анализ аминокислот и пептидов на колонках с силикагелем в присутствии ионов меди.

Образование гидантоинов.При нагревании α-аминокислот с мочевиной без растворителя образуются гидантоины. При обработке водных или неводных растворов α-аминокислот изоцианатами в зависимости от условий могут быть получены гидантоиновые кислоты или гидантоины:

Гидантоины

 

Гидантоины

 

Гидантоиновые кислоты

Гидантоины часто используют для идентификации α-аминокис-лот, поскольку они легко кристаллизуются и имеют четкие температуры плавления в отличие от аминокислот.

Образование дикетопиперазинов.Как было описано ранее, α-аминокислоты, а ещё легче их эфиры, циклизуются с образованием 2,5-дикетопиперазинов. Например, простым нагреванием глицина в этиленгликоле при 174-176ºС с выходом 62% был получен 2,5-дикетопиперазин, а метиловый и этиловый эфиры глицина спонтанно переходят в 2,5-дикетопиперазин в водном растворе при 15-20ºС.

Рассмотренные ранее реакции образования из α-аминокислот азлактонов, тиогидантоинов и реакции α-аминокислот с нингидрином и N-бромсукцинимидом также идут с участием и амино– и карбоксильной групп. Однако авторам представлялось более логичным рассмотреть их в п. 1.1.4.2, поскольку начинаются они с участия аминогруппы, а заканчиваться могут в зависимости от условий и без участия карбоксильной группы. Правка отсюда!

1.1.4.4. Специфические реакции аминокислот

Аминокислоты, содержащие реакционноспособные боковые цепи, могут принимать участие в реакциях, специфических для этих цепей. Специфические реакции представляют интерес по двум причинам. Во-первых, реакции, сопровождающиеся характерными проявлениями, широко используются для идентификации и количественного определения пептидов, белков и индивидуальных аминокислот. Во-вторых, реакции, характерные для боковых цепей аминокислот, часто используются для химической модификации пептидов и белков.

Рассмотрим специфические реакции аминокислот, имеющие аналитическое значение (табл.1.5).

Ксантопротеиновая реакция.Аминокислоты с ароматическими кольцами в боковой цепи, а также пептиды и белки, в состав которых входят такие аминокислоты, при нагревании с концентрированной азотной кислотой дают желтое окрашивание, которое обусловлено образованием нитросоединений. Нитросоединения тирозина и триптофана в отличие от нитрофенилаланина при подщелачивании образуют аци-нитросоли оранжево-красного цвета, что позволяет отличить фенилаланин от тирозина и триптофана:

Таблица 1.5

Специфические реакции, используемые для идентификации
и количественного анализа α-аминокислот и белков

 

Реактивы Определяемые аминокислоты Наблюдаемое проявление
Ксантопротеиновая реакция Концентрированная азотная кислота Тирозин Фенилаланин Триптофан Желтая окраска
Реакция Миллона Нитрат ртути (I) + азотная кислота Тирозин Красный осадок
Реакция Гопкинса – Кола Глиоксиловая + концентрированная серная кислоты Триптофан Сине-фиолетовая окраска
Реакция Эрлиха n-Диметиламинобензальдегид + концентрированная хлористоводородная кислота Триптофан Пурпурно-синяя окраска
Реакция Сакагучи α-Нафтол + гипобромит натрия Аргинин Красная окраска
Нитропруссидная реакция Нитропруссид натрия + разбавленный водный аммиак Цистеин Красно-фиолетовая окраска
Реакция Фоля Ацетат свинца + едкий натр Цистеин Метионин Черный осадок
Фармакопейная реакция 1. Резорцин + концентрированная серная кислота 2. Раствор аммиака Глутаминовая кислота Глутамин Красно-фиолетовая окраска
Реакция Паули Диазореактив из сульфаниловой кислоты + + едкий натр Гистидин Тирозин Красная окраска
Реакция Фолина-Чиокалтеу Фосфомолибдовольфрамовая кислота Тирозин Синяя

 

Как видно из сущности ксантопротеиновой реакции, определению тирозина, триптофана и фенилаланина мешают ароматические соединения, и прежде всего фенолы и ароматические амины.

Реакция Миллона.Этот метод определения тирозина основан на том, что, во-первых, тирозин в отличие от триптофана и фенилаланина нитруется даже разбавленной азотной кислотой, а во-вторых, образующийся нитротирозин дает красную, нерастворимую в кислой среде аци-нитросоль с ионом [Hg2]2+:

 

При низкой концентрации тирозина возникает красное окрашивание, при высокой – выпадает красный осадок.

Эта реакция положительна также для фенольных соединений.

Нитропруссид натрия – Na2[Fe(CN)5NO]дает с меркаптанами в щелочной среде характерную красную или красно-фиолетовую окраску вследствие образования комплексных соединений следующего типа:

 

Na2[Fe(CN)5NO + 2 HS-R + 2 NH3 Na2(NH4)2[Fe(CN)5NO(S-R)2]

 

Цистеин дает положительную реакцию в разбавленном растворе аммиака, а цистин и метионин – отрицательную. Аммиак, а не щелочь, как обычно, используется потому, чтобы исключить возможность образования меркаптанов из цистина и метионина, меркаптаны дают положительную реакцию с нитропруссидом натрия.

Реакция Фоля.Метод Фоля позволяет определять наличие серы в меркаптанах и сульфидах. Метод заключается в кипячении раствора препарата с щелочным раствором плюмбита натрия; при этом образуется черный осадок сульфида свинца. Положительную реакцию Фоля дают не только цистеин, цистин и метионин, но и пептиды и белки, содержащие эти аминокислоты:

Определению серосодержащих аминокислот мешают соединения, содержащие в своей молекуле сульфидную или меркаптановую функциональные группы, например антибиотик пенициллин.

Реакция Сакагучи. Аргинин легко конденсируется с α-дикетонами с образованием имидазольного цикла, что используется в пептидном синтезе для защиты гуанидиновой группы аргинина. В реакции Сакагучи происходит аналогичная конденсация с 1,2-нафтохиноном, который образуется при окислении α-нафтола гипобромитом или гипохлоритом натрия.

Реакция Сакагучи является общей для любых производных гуанидина. Так, например, антибиотик стрептомицин также дает положительную реакцию Сакагучи, поскольку содержит в своей молекуле гуанидиновый остаток ((H2N)HN=C-NH-):

Открытие глутаминовой кислоты и глутамина.При нагревании глутаминовой кислоты или глутамина они циклизуются с отщеплением воды и образованием пирролидонкарбоновой кислоты (пироглутаминовая кислота) или ее амида соответственно:

Пироглутаминовая кислота при нагревании с резорцином в присутствии концентрированной серной кислоты образует краситель, приобретающий в щелочной среде красно-фиолетовый цвет:

 

Реакция Паули.Эта реакция основана на азосочетании активированных ароматических соединений с солями диазония, в результате которой образуются азокрасители. Соль диазония готовят из сульфаниловой кислоты:

 

Реакция Фолина-Чиокалтеу.Среди протеиногенных аминокислот тирозин является самым сильным восстановителем. На использовании этого свойства и основана реакция Фолина-Чиокалтеу. Из всех протеиногенных аминокислот реактив Фолина-Чиокалтеу, представляющий собой фосфомолибдовольфрамовую кислоту, окисляет лишь тирозин по схеме

При этом фосфомолибдовольфрамовая кислота восстанавливается до фосфомолибдовольфрамовой гетерополисини – вещества непостоянного состава синего цвета.

1.2. Полипептиды

1.2.1. Природа пептидной связи

«Я предложил название «полипептид» для продуктов, образуемых при соединении аминокислот связями амидного типа. Простейшим представителем этого класса соединений является гликоколь, так называемый глицилглицин, H2NCH2CO-NHCH2COOH. По количеству аминокислот, входящих в состав пептида, различают ди-, три-, тетрапептиды и т.д.».

Так Эмиль Фишер* определил пептидную связь как амидную связь между аминокислотами (E. Fischer, Ber., Bd. 39, S. 530-610, 1906 г.).

Основная структурная особенность полипептидов – наличие цепей, составленных из аминокислотных остатков, связанных между собой α-амидными связями:

В биохимии эти связи принято называть пептидными.

Фундаментальная концепция, принятая еще в 60-х гг. прошлого века во всех работах, посвященных изучению конформации полипептидов, заключается в планарности транс– и цис-пептидной групп. Этот факт указывает на наличие n-π сопряжения между неподеленной парой электронов атома азота (n) и π-электронами карбонильной группы, что подтверждается также меньшей длиной связи между атомом азота и атомом углерода карбонильной группы (C−N = 1,32 Å) по сравнению с длиной связи между этим же атомом азота и α-углеродным атомом (N−Cα = 1,47 Å):

 

Вследствие n-π сопряжения вращение вокруг связи C–N затруднено. Поворот вокруг этой связи обозначается торсионным углом ω. Обычно угол ω равен 180° (транс-пептидная связь), однако изучение конформаций полипептидов показало что в некоторых случаях наблюдается искажение планарной формы отдельных пептидных звеньев (так называемая «пирамидальность») в пределах ±15°. Например, в кристаллической структуре гидрохлорида глицил-L-аланина отклонение от плоскости составляет +10,2º, а для глицил-L-лейцина -11,4º.

В отличие от этого вращение вокруг связей Сα−С и N−Cα осуществляется свободно и характеризуется двугранными торсионными углами ψ и φ соответственно, однако это не значит, что торсионные углы ψ и φ могут принимать какие угодно значения.

Для каждого конкретного сочетания определенных аминокислотных остатков ввиду стерических ограничений разрешены определенные комбинации торсионных углов φ и ψ.

Для углов φ и ψ остаются разрешенными сочетания, лежащие в пределах определенных дискретных областей. Информацию о связи между торсионными углами φ и ψ в каждом пептидном звене представляют графически с помощью конформационной φ/ψ-карты (карты Рамачандрана).

На рис.1.6 представлена карта, отражающая возможные энергетически выгодные, энергетически невыгодные, но возможные, и запрещенные сочетания торсионных углов φ и ψ.

Как видно из рис. 1.6, в полипептидах реализуются весьма ограниченные соотношения торсионных углов φ и ψ. Определенные возможные сочетания углов, как правило, соответствуют определенным упорядоченным конформациям участков полипептидной цепи (подробнее о структурной организации полипептидов см. п. 1.2.2.3.1). На рис. 1.6 цифрами отмечены области углов φ и ψ, характерные для разных типов вторичной структуры белков.

 

Р и с.1.6. Конформационная φ/ψ – карта полипептидной цепи

1.2.2. Классификация полипептидов, отдельные представили
и их биологическая роль

С развитием биохимии термин «полипептиды», введенный Э.Фишером, приобрел более широкое значение. В настоящее время под полипептидами понимают соединения, состоящие из аминокислот, связанных между собой не только пептидными связями, но и связями других типов, а также содержащие в своей структуре не только протеиногенные аминокислоты, но и не встречающиеся в белках.

Все полипептиды по химическому строению делятся на следующие группы:

1.2.2.1. Малые линейные пептиды

К этой группе относятся полипептиды, содержащие до 50 аминокислотных остатков и имеющие молекулярную массу не более 5000 Да. Малые линейные пептиды делятся на низкомолекулярные (до 10-12 аминокислотных остатков в цепи) и высокомолекулярные (12-50 аминокислотных остатков в цепи).

Крупные полипептиды на основе α-аминокислот, связанных между собой пептидными связями, с молекулярной массой более 5000 Да называют белками.Естественно, что четкой границы между высокомолекулярными пептидами и белками нет. Малые линейные пептиды подразделяют на гомомерные и гетеромерные.

Гомомерные линейные пептиды построены исключительно из α-L-аминокислот и содержат только α-пептидную связь (белковоподобные пептиды). Малые гомомерные линейные пептиды в природе встречаются так же часто, как и белки, и прежде всего в организмах животных. В качестве примера рассмотрим важнейшие представители этой группы.

По биологическим свойствам эта группа пептидов делится на три основные группы: нейромедиаторы, пептидные гормоны, нейротоксины некоторых животных.

Нейромедиаторы. В 1975 г. из мозга млекопитающих были выделены два природных опиоидных пентапептида – [Met5]-энкефалин и .[Leu5]-энкефалин, воздействующие на опиатные рецепторы, но в отличие от морфина, не обладающие эффектом привыкания:

 

Tyr– Gly-Gly-Phe-Met – [Met5]-энкефалин

Tyr– Gly-Gly-Phe-Leu – .[Leu5]-энкефалин

 

Впоследствии из тканей гипофиза и гипоталамуса млекопитающих были выделены и другие полипептиды с аналогичной биологической активностью. Такие полипептиды, как природные, так и синтетические, получили название опиоидные полипептиды. Все они характеризуются присутствием остатка [Met5]-энкефалина в конце цепи (выделен жирным шрифтом). Их действие обусловлено способностью связываться с опиатными рецепторами вследствие сходности пространственного строения энкефалинового фрагмента и морфина. Общее название эндогенных полипептидов, обладающих опиоидной активностью, – эндорфины. Ниже приведены формулы выделенных и охарактеризованных эндорфинов человека:

 

α-эндорфин – Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu–

Val-Thr

γ-эндорфин–Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-

Val-Thr-Leu

δ-эндорфин – Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-

Val-Thr-Leu-Phe-Lys-Asn-Ala-Ile-Ile-Lys-Asn-Ala-Tyr

β-эндорфин – Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-

Val-Thr-Leu-Phe-Lys-Asn-Ala-Ile-Ile-Lys-Asn-Ala-Tyr-Lys-Lys-

Gly-Gln –

 

Энкефалины и эндорфины блокируют передачу нервных импульсов, поступающих от внутренних органов в подсознание, из подсознания – в сознание. Именно поэтому здоровый человек не ощущает пульсацию внутренних органов в том случае, если уровень поступающих от них импульсов не превышает определенную норму.

Морфин и другие наркотики, воздействуя на опиатные рецепторы, выполняют ту же функцию, что и природные эндорфины и энкефалины, однако при этом развивается привыкание, биохимическая основа которого заключается в том, что организм перестает вырабатывать природные эндорфины, и поэтому нуждается в постоянном приеме наркотика. Попытка прекратить прием наркотика вызывает состояние «ломки», когда импульсы, поступающие в подсознание от всех внутренних органов, беспрепятственно поступают и в сознание, что ощущается как чувство сильнейшей боли, ведь выработка природных эндорфинов и энкефалинов организмом прекращена.

Все было бы не так страшно, если бы наркотики не дезорганизовывали работу внутренних органов. Вот почему наркоманы долго не живут. Чтобы излечиться от наркомании, необходимо восстановить продукцию естественных энкефалинов и эндорфинов, которые, по-видимому, образуются в центральной нервной системе из специфического белка под действием специфических пептидаз. Процесс этот длительный и далеко не комфортный, вот почему так трудно избавиться от наркотической зависимости.

Пептидные гормоны.Гормоны животных (от греч. hormao – приводить в движение, побуждать), вещества, вырабатываемые специализированными клетками и железами внутренней секреции и регулирующие обмен веществ в отдельных органах и всем организме в целом. Органы, в которых вырабатываются пептидные гормоны животных, – это поджелудочная железа, желудок, гипофиз, почки, кровь.

Ниже приведены формулы некоторых не очень больших гомомерных линейных пептидных гормонов, а в табл. 1.6 – краткие сведения об их биологическом действии.

 

Ангиотензин I – Asp-Аrg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu

Ангиотензин II – – Asp-Аrg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe

Брадикинин – Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg

Глюкагон – His-Ser_Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-

Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Try-Leu-Met-Asn-Thr

Меланофорстимулирующий

гормон – β-МСГ – Ala-Glu-Lys-Lys-Asp-Glu-Gly-Pro-Tyr-Arg-Met-Glu-His-

Phe-Arg-Tre-Gly-Ser-Pro-Pro-Lys-Asp

 

В табл. 1.6 представлены не только гомомерные линейные пептидные гормоны, но и представители других типов пептидных гормонов – гетеромерные и гетеродетные пептидные гормоны.

Нейротоксины животных.Нервные яды пресмыкающихся, ядовитых насекомых, морских червей и других животных представляют собой главным образом белки. Однако известны и гомомерные пептидные яды. Например, яды пчел и ос представляют собой сложные смеси полипептидов, основным компонентом которых является гомомерный пептид – мелиттин (его содержание достигает 50%):

Gly-Ile-Gly-Ala-Val-Leu-Lys-Val-Leu-Thr-Thr-Gly Leu-Pro-Ala-Leu-

-Ile Ser-Trp-Ile-Lys-Arg-Lys-Arg-Lys-Arg-Glu-Glu

Молекула мелиттина состоит из 28 аминокислотных остатков. Примечательно, что молекула мелиттина является гомомерной и не содержит цистеина, в отличие от нейротоксинов змей, скорпионов, ядовитых пауков, которые являются гетеродетными пептидами и, как правило, содержат несколько дисульфидных мостиков.

Таблица 1.6

Пептидные гормоны

Место образования Гормон Биологическое действие Тип пептида и число Аминокислотных остатков
Кровь Ангиотензин I Сильное и резкое повышение кровяного давления Гомомерный,
Ангиотензин II Гомомерный,
Брадикинин Расширение кровеносных сосудов Гомомерный,
Гипофиз Адренокортико- топный гормон (АКТГ) Стимулирование гормональной деятельности надпочечников Гомомерный,
Меланофор- стимулирующие гормоны (α-МСГ,β-МСГ) Распределение пигментов (меланофоров) Гомомерные,
Окситоцин Сокращение матки Гетеродетный,
Вазопрессин Антидиуретическое действие Гетеродетный,
Поджелудочная Железа Глюкагон Повышение уровня глюкозы в крови Гомомерный,
Инсулин Понижение уровня глюкозы в крови 2-е цепи А и В, А – гетеродетный, 21, В – гомомерный, 30, Цепи А и В связаны 2-мя -S-S– мостами
Желудок Гастрин I Регуляция секреции желудочного сока Гетеромерный, 17
Гастрин II Гетеромерный, 17

 

Гетеромерные линейные пептиды.К гетеромерным пептидам относятся любые линейные пептиды, строение которых отличается от строения гомомерных пептидов. Для иллюстрации этой группы полипептидов рассмотрим важные в биологическом отношении представителей. При написании формул этих полипептидов используются те же трехбуквенные символы протеиногенных аминокислот с указанием тех или иных изменений в их структуре или в строении полипептидной цепи.

Так, например, формула рассмотренного ранее трипептида глутатиона в трехбуквенном коде записывается следующим образом:

γ-Glu-Cys-Gly

Здесь символ γ указывает, что амидная связь образуется между аминогруппой цистеина и γ-карбоксильной группой глутаминовой кислоты.

Приведенные в табл. 1.6 гормоны слизистой оболочки желудка -гастрин I и гастрин II – имеют следующее строение:

Гастрин I

Гастрин II

 

Использованные здесь символы означают, что N-концевой остаток глутаминовой кислоты замкнут в пирролидоновое кольцо,
С-концевой фенилаланин находится виде амида, тирозин присутствует в виде сернокислого эфира:

~

 

Phe-NH2 ~

 

 

~

 

 

Появление различных аминокислот небелковой природы в составе полипептидов – явление весьма распространенное в живой природе, особенно среди микроорганизмов. Образование гетеромерных пептидов возможно в результате распада белков после посттрансляционной модификации или путем биосинтеза. Приведем еще несколько примеров.

В мышцах обнаружены и выделены в чистом виде В.С. Гулевичем с сотрудниками близкие по структуре дипептиды – карнозин и ансерин:

Карнозин (β-Ala-His)

Ансерин (β-Ala-His-N1-CH3)

 

Карнозин и ансерин содержатся в различных количественных соотношениях во всех мыщцах млекопитающих и птиц. Карнозин стимулирует синтез АТФ и является предшественником ансерина, который обладает антидиуретическим действием. Недостаток ансерина в организме приводит к развитию несахарного диабета.

Из микроорганизмов выделен эффективный ингибитор трансаминаз – линатин (γ-Glu-1-NH-D-Pro).

В состав линатина входит остаток 1-амино-D-пролина:

 

Линатин

 

 

Следует отметить, что полипептиды – антибиотики часто содержат в своей структуре остатки D-аминокислот. Например, линейные грамицидины А, В, С:

 

OHC-Val-Gly-Ala-D-Leu-Ala-D-Val-Val-D-Val-

Trp-D-Leu-Trp-D-Leu-Trp-D-Leu-Trp-NHCH2CH2OH – грамицидин А

 

OHC-Val-Gly-Ala-D-Leu-Ala-D-Val-Val-D-Val-

-Trp-D-Leu-Phe-D-Leu-Trp-D-Leu-Trp-NHCH2CH2OH – грамицидин В

 

OHC-Val-Gly-Ala-D-Leu-Ala-D-Val-Val-D-Val-

-Trp-D-Leu-Tyr-D-Leu-Trp-D-Leu-Trp-NHCH2CH2OH – грамицидин С

Как видно, в состав этих линейных 15-членных пептидов входят 4 остатка D-лейцина и 2 остатка D-валина наряду с 2 остатками L-валина. Строение грамицидинов отличается лишь природой аминокислоты в положении 11 (помечены цифрой).

1.2.2.2. Циклопептиды

Циклопептидами называют полипептиды, пептидная цепь которых замкнута в кольцо. По количеству аминокислотных остатков, входящих в цикл, циклические пептиды делят на ди-, три, тетра– и т.д.-циклопептиды. Циклодипептиды обычно называют 2,5-дикетопиперазинами, рассматривая их как производные 6-членного гетероцикла пиперазина. Циклотрипептиды пока в организмах не найдены. Циклотетрапептиды очень редки в природе. Циклопептиды, содержашие. в цикле 5 и более остатков аминокислот, широко распространены в различных организмах.

В зависимости от типов связей, участвующих в образовании кольца, циклические пептиды делятся на гомодетные и гетеродетные. Гомодетные пептиды содержат в цикле лишь пептидые (CO-NH) группы и >СHR структурные фрагменты. Гетеродетные пептиды, наряду с этими структурными элементами, содержат дисульфидные мостики, амидные связи небелковой природы, сложноэфирные связи и т.д. Гетеродетные пептиды, содержащие пептидные и сложноэфирные связи, называются депсипептидами. В состав циклопептидов часто входят не только остатки протеиногенных аминокислот, но модифицированных α-L-аминокислот и α-D-аминокислот. Циклопептиды весьма разнообразны по биологической активности – это гормоны, ингибиторы ферментов, антибиотики, токсины, ионофоры – каналообразующие соединения.

Авторы считают целесообразным рассмотреть отдельно дикетопиперазины, а остальные циклопептиды, как гомодетные, так и гетеродетные, классифицировать и рассмотреть в зависимости от их биологической активности.

2,5-Дикетопиперазины.2,5-Дикетопиперазины весьма широко распространены в природе. Достаточно много таких соединений выделено из различных микроорганизмов и морских организмов. Интересно, что среди этих циклопептидов имеется значительное количество производных L-пролина. Среди дикетопиперазинов немало примеров включения в цикл небелковых аминокислот, в том числе и D-конфигурации. Открыты 2,5-дикетопиперазины с дисульфидным мостиком. В организмах животных дикетопиперазины встречаются редко. Строение дикетопиперазинов изображают обычными структурными формулами и называют их как обычные гетероциклические соединения (трехбуквенный код обычно не используется).

Некоторые представители дисульфидных 2,5-дикетопиперазинов обладают разнообразной биологической активностью: антибактериальной, противовирусной, фунгицидной и противоопухолевой.

2,5-Дикетопиперазины R Источник

на основе L-пролина:

Н Морская звезда

Aspergillus ochzaceus

 

Rosellima necatrix

 
 


Дрожжи

 

 

Аранотин Arachniotus aureus

 

Пептидные гормоны. В табл. 1.6 приведены три гетеродетных циклопептидных гормона – окситоцин, вазопрессин и инсулин, формулы которых приведены ниже (стрелка указывает направление от
N-конца к С-концу):

Окситоцин

Вазопрессин

 

Как видно из сравнения формул, окситоцин и вазопрессин имеют весьма близкое строение. Отличие заключается лишь в различии двух аминокислотных остатков. Однако биологическая активность этих гормонов резко различается. Вазопрессин оказывает антидиуретическое действие и как следствие вызывает повышение кровяного давления.

Окситоцин вызывает сокращение матки, выделение молока из молочных желез млекопитающих, а также понижение кровяного давления. Общим у этих гипофизарных гормонов является то, что в присутствии восстановителей активность исчезает. Это указывает на то, что восстановление дисульфидного мостика и как следствие разрушение кольца приводит к утрате биологической активности.

Как уже отмечалось выше, строение инсулина было установлено Ф.Сенгером. Затем независимо в трех лабораториях строение его было подтверждено синтезом.

В настоящее время инсулин для медицинской практики получают методами генной инженерии, а также методом твердофазного синтеза.

Первичная структура инсулина в однобуквенном коде записывается следующим образом:

 

В – цепь

 

А – цепь

 

Дисульфидные мостики

 

Инсулин обеспечивает проникновение глюкозы из крови через клеточные мембраны. В клетках глюкоза в результате аэробного гликолиза метаболизируется до углекислого газа и воды, обеспечивая их энергетические потребности. Особенно в глюкозе нуждаются клетки центральной нервной системы (ЦНС) и печени. При недостатке инсулина глюкоза накапливается в крови, так как она не может свободно диффундировать внутрь клеток (инсулинозависимый сахарный диабет).

Пептидные антибиотики и токсины.Антибиотики – вещества, продуцируемые микроорганизмами, и продукты химической модификации этих веществ, избирательно подавляющие рост патогенных микроорганизмов, низших грибов, а также некоторых вирусов и клеток злокачественных новообразований. Первым открытым и внедренным в медицинскую практику был антибиотик пенициллин*.

Антибиотики составляют весьма обширную группу биологически активных веществ разнообразного строения. Рассмотрим лишь циклопептидные антибиотики. К настоящему времени известны следующие группы циклопептидных антибиотиков: β-лактамные антибиотики, актиномицины, аманитины, грамицидин S, полимиксины. тироцидины

β-Лактамные антибиотики. Все антибиотики этой группы содержат в молекуле β-лактамный цикл. Кроме упомянутых пенициллинов в эту группу входят цефалоспорины, карбапенамы, оксапенамы, нокардицины и монобактамы. Необходимым элементом структуры всех этих антибиотиков, обуславливающим антибактериальное действие и его общность у всех представителей группы, является фрагмент молекулы, имеющий стерическое подобие концевому D-Ala-D-Ala– фрагменту бактериального линейного пептидогликана.

Как установлено, механизм действия
β-лактамных антибиотиков состоит в блокировании фермента транспептидазы, осуществляющего «сшивку» линейных пептидогликанов в трехмерную структуру в процессе формирования бактериальной стенки. D-Ala-D-Ala-концевой фрагмент пептидогликана связывается в процессе формирования бактериальной стенки с активным центром транспептидазы. Указанный фрагмент β-лактамных антибиотиков стерически подобен D-Ala-D-Ala-фрагменту и обеспечивает необратимое связывание антибиотика с транспептидазой, вследствие чего блокируется процесс формирования бактериальной стенки.

Актиномицины. Актиномицины являются хромопептидами (окрашенными пептидами). Они, кроме циклопептидных фрагментов, содержат хромофорную группировку – остаток 1,8-диметил-3-аминофенаксазон-2-дикарбоновой-4,5-кислоты. Пептидная часть представлена двумя одинаковыми циклопентапептидными группировками.

В состав циклопентапептидной группы входят треонин, D-валин, пролин, саркозин (N-метилглицин– Sar) и N-метилвалин (N-CH3-Val). В цикл входит сложноэфирная связь между гидроксильной группой треонина и карбоксильной группой N-метилвалина. Различные актиномицины различаются природой D-аминокислоты. Здесь приведена формула актиномицина D – наиболее широко используемого препарата из семейства актиномицинов. Актиномицин D ингибирует ДНК-зависимую РНК-полимеразу. Оказывает мощное противоопухолевое действие.

Грамицидин S. В группу грамицидинов входят линейные грамицидины А, В и С, рассмотренные ранее, а также циклодекапептид – грамицидин S, в молекулу, которого входят непротеиногенные аминокислоты – 2 остатка D-фенилаланина и 2 остатка L-орнитина (2,5-диаминопентановая кислота – L-Orn):

 

По механизму антимикробного действия грамицидин S резко отличается от линейных грамицидинов, которые являются каналообразующими антибиотиками, т.е.делают мембраны проницаемыми для протонов и катионов щелочных металлов. В отличие от этого грамицидин S разобщает окислительное фосфорилирование в митохондриях. По структуре и механизму действия сходен с антибиотиком тироцидином.

Полимиксины и октапептины. Семейство полимиксинов включает в себя 7 декапептидов. Все они характеризуются присутствием в молекуле нескольких остатков 2,4-L-диаминомасляной кислоты
(L-Dab) и наличием на конце трипептидной цепочки L-Dab, ацилированной по α-аминогруппе 6-метилоктановой кислотой (6-Me-Oct). Близкое строение и аналогичные биологические свойства имеют октапептины. Боковая цепочка октапептино







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.