Peptid kovalent bağ. İnsanlarda peptid bağı necə yaranır? Peptid bağının xüsusiyyətləri

Peptid bağı kimyəvi təbiətinə görə kovalentdir və zülal molekulunun ilkin quruluşuna yüksək güc verir. Polipeptid zəncirinin təkrarlanan elementi olmaqla və spesifik struktur xüsusiyyətlərinə malik olan peptid bağı təkcə ilkin strukturun formasına deyil, həm də polipeptid zəncirinin daha yüksək təşkili səviyyələrinə təsir göstərir.

L.Paulinq və R.Kori zülal molekulunun quruluşunun öyrənilməsinə böyük töhfə vermişlər. Zülal molekulunun ən çox peptid bağlarını ehtiva etdiyini görən onlar ilk dəfə bu bağın rentgen şüaları üzərində əziyyətli tədqiqatlar apardılar. Rabitə uzunluqlarını, atomların yerləşdiyi bucaqları və bağa nisbətən atomların istiqamətini öyrəndik. Tədqiqat əsasında peptid bağının aşağıdakı əsas xüsusiyyətləri müəyyən edilmişdir.

1. Peptid bağının dörd atomu (C, O, N, H) və ikisi bağlıdır
a-karbon atomları eyni müstəvidə yerləşir. a-karbon atomlarının R və H qrupları bu müstəvidən kənarda yerləşir.

2. Peptid bağının O və H atomları və iki a-karbon atomu, həmçinin R-qrupları peptid bağına nisbətən trans oriyentasiyaya malikdir.

3. 1,32 Å-ə bərabər olan C–N bağının uzunluğu ikiqat kovalent rabitənin uzunluğu (1,21 Å) ilə tək kovalent bağın (1,47 Å) uzunluğu arasında aralıqdır. Buradan belə çıxır ki, C-N bağı qismən doymamışdır. Bu, enol formasının əmələ gəlməsi ilə ikiqat bağda tautomer yenidən qurulması üçün ilkin şərtlər yaradır, yəni. peptid bağı keto-enol şəklində mövcud ola bilər.

–C=N– bağı ətrafında fırlanma çətindir və peptid qrupuna daxil olan bütün atomlar planar trans konfiqurasiyaya malikdir. Cis konfiqurasiyası enerji baxımından daha az əlverişlidir və yalnız bəzi siklik peptidlərdə olur. Hər bir planar peptid fraqmentində fırlanma qabiliyyətinə malik a-karbon atomları olan iki bağ var.

Zülalın ilkin quruluşu ilə onun müəyyən bir orqanizmdəki funksiyası arasında çox sıx əlaqə vardır. Bir zülalın özünəməxsus funksiyasını yerinə yetirməsi üçün bu zülalın polipeptid zəncirində çox xüsusi bir amin turşusu ardıcıllığı tələb olunur. Amin turşularının bu spesifik ardıcıllığı, keyfiyyət və kəmiyyət tərkibi genetik olaraq sabitləşir (DNT→RNT→protein). Hər bir zülal müəyyən bir amin turşusu ardıcıllığı ilə xarakterizə olunur; bir zülalda ən azı bir amin turşusunun dəyişdirilməsi təkcə struktur dəyişikliklərinə deyil, həm də fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərin və bioloji funksiyaların dəyişməsinə səbəb olur. Mövcud ilkin struktur sonrakı (ikinci, üçüncü, dördüncü) strukturları əvvəlcədən müəyyən edir. Məsələn, sağlam insanların qırmızı qan hüceyrələri müəyyən amin turşuları ardıcıllığı ilə hemoglobin adlı bir protein ehtiva edir. İnsanların kiçik bir hissəsində hemoglobinin strukturunda anadangəlmə anormallıq var: onların qırmızı qan hüceyrələrində hemoglobin var, bir mövqedə qlutamik turşu (yüklü, qütb) əvəzinə valin amin turşusu (hidrofobik, qeyri-polyar) var. Belə hemoglobin fiziki-kimyəvi və bioloji xüsusiyyətlərinə görə normaldan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Hidrofobik bir amin turşusunun görünüşü "yapışqan" hidrofobik kontaktın (qırmızı qan hüceyrələri qan damarlarında yaxşı hərəkət etmir), qırmızı qan hüceyrəsinin formasının dəyişməsinə (bikonkavdan aypara formasına) səbəb olur. , həmçinin oksigen ötürülməsinin pisləşməsinə və s. Bu anomaliya ilə doğulan uşaqlar erkən uşaqlıqda oraq hüceyrəli anemiyadan ölürlər.

Bioloji aktivliyin amin turşusu ardıcıllığı ilə müəyyən edilməsinin lehinə hərtərəfli sübut ribonukleaza fermentinin (Merrifield) süni sintezindən sonra əldə edilmişdir. Təbii fermentlə eyni amin turşusu ardıcıllığına malik sintez edilmiş polipeptid eyni fermentativ aktivliyə malik idi.

Son onilliklərdə aparılan tədqiqatlar göstərdi ki, ilkin quruluş genetik olaraq sabitləşir, yəni. polipeptid zəncirindəki amin turşularının ardıcıllığı DNT-nin genetik kodu ilə müəyyən edilir və öz növbəsində zülal molekulunun ikinci, üçüncü və dördüncü strukturlarını və onun ümumi konformasiyasını müəyyən edir. İlkin quruluşu qurulan ilk zülal zülal hormonu insulin idi (tərkibində 51 amin turşusu var). Bu, 1953-cü ildə Frederik Sanger tərəfindən edilmişdir. Bu günə qədər on mindən çox zülalın ilkin quruluşu deşifr edilmişdir, lakin təbiətdə təxminən 10 12 zülal olduğunu nəzərə alsaq, bu, çox kiçik rəqəmdir. Sərbəst fırlanma nəticəsində polipeptid zəncirləri müxtəlif strukturlara bükülə bilir.

İkinci dərəcəli quruluş. Zülal molekulunun ikincil quruluşu polipeptid zəncirinin kosmosda düzülmə üsuluna aiddir. Zülal molekulunun ikincil strukturu polipeptid zəncirində a-karbon atomlarını birləşdirən bağlar ətrafında bu və ya digər növ sərbəst fırlanma nəticəsində əmələ gəlir.Bu sərbəst fırlanma nəticəsində polipeptid zəncirləri bükülə (qatlana) bilir. kosmosda müxtəlif strukturlara çevrilir.

Təbii polipeptid zəncirlərində üç əsas quruluş növü var:

- a-sarmal;

- β-struktur (qatlanmış təbəqə);

- statistik dolaşıqlıq.

Qlobulyar zülalların quruluşunun ən çox ehtimal olunan növü hesab olunur α-spiral Bükülmə saat əqrəbi istiqamətində baş verir (sağ tərəfdən spiral), bu təbii zülalların L-amin turşusu tərkibi ilə bağlıdır. Ortaya çıxmada hərəkətverici qüvvə α-spirallar amin turşularının hidrogen bağları yaratmaq qabiliyyətidir. Amin turşusu R qrupları mərkəzi oxdan xaricə işarə edir a-spirallar. Qonşu peptid bağlarının >C=O və >N–H dipolları dipol qarşılıqlı əlaqəsi üçün optimal şəkildə yönəldilir və bununla da a-heliksi sabitləşdirən geniş molekuldaxili kooperativ hidrogen bağları sistemi əmələ gəlir.

5,4Å olan sarmal meydançası (bir tam dönüş) 3,6 amin turşusu qalıqlarını ehtiva edir.

Şəkil 2 – Zülalın a-spiralının strukturu və parametrləri

Hər bir zülal onun polipeptid zəncirinin müəyyən dərəcədə helikasiyası ilə xarakterizə olunur

Spiral quruluşu iki amil poza bilər:

1) siklik quruluşu polipeptid zəncirində qırılma gətirən zəncirdə prolin qalığının olması - NH 2 qrupu yoxdur, buna görə də zəncirdaxili hidrogen bağının əmələ gəlməsi mümkün deyil;

2) polipeptid zəncirində müsbət yüklü (lizin, arginin) və ya mənfi yüklü (qlutamik, aspartik turşular) bir sıra çoxlu amin turşusu qalıqları varsa, bu halda oxşar yüklü qrupların güclü qarşılıqlı itməsi (- COO– və ya –NH 3+) hidrogen bağlarının stabilləşdirici təsirini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir a-spirallar.

Saç, ipək, əzələ və digər fibrilyar zülallarda olan polipeptid zənciri konfiqurasiyasının başqa bir növü deyilir. β-strukturlar və ya qatlanmış vərəq. Qatlanmış təbəqə quruluşu eyni dipollar -NH arasındakı hidrogen bağları ilə də sabitləşir...... O=C<. Однако в этом случае возникает совершенно иная структура, при которой остов полипептидной цепи вытянут таким образом, что имеет зигзагообразную структуру. Складчатые участки полипептидной цепи проявляют кооперативные свойства, т.е. стремятся расположиться рядом в белковой молекуле, и формируют параллельные

eyni istiqamətli və ya antiparalel polipeptid zəncirləri,

bu zəncirlər arasındakı hidrogen bağları sayəsində güclənir. Belə strukturlara b-qatlanmış təbəqələr deyilir (Şəkil 2).

Şəkil 3 – polipeptid zəncirlərinin b-strukturu

a-Heliks və bükülmüş təbəqələr sifarişli strukturlardır, kosmosda amin turşusu qalıqlarının müntəzəm düzülüşünə malikdirlər. Polipeptid zəncirinin bəzi bölgələrində nizamlı dövri məkan quruluşu yoxdur, onlar nizamsız və ya statistik dolaşıqlıq.

Bütün bu strukturlar, müəyyən bir polipeptidin genetik olaraq əvvəlcədən müəyyən edilmiş müəyyən bir amin turşusu ardıcıllığına malik olması səbəbindən kortəbii və avtomatik olaraq yaranır. a-sarmal və b-strukturları zülalların xüsusi bioloji funksiyaları yerinə yetirmək üçün müəyyən qabiliyyətini təyin edir. Beləliklə, a-spiral quruluş (a-keratin) xarici qoruyucu strukturları - lələkləri, tükləri, buynuzları, dırnaqları meydana gətirmək üçün yaxşı uyğunlaşdırılmışdır. b-struktur çevik və uzanmayan ipək və tor iplərin əmələ gəlməsini təşviq edir və kollagen zülalının uyğunluğu vətərlər üçün tələb olunan yüksək dartılma gücünü təmin edir. Filamentli (fibrilyar) zülallar üçün yalnız a-sarmal və ya b-strukturların olması xarakterikdir. Qlobulyar (sferik) zülalların tərkibində a-spiralların və b-strukturların və struktursuz bölgələrin məzmunu çox dəyişir. Məsələn: insulin 60% spiralləşir, ribonukleaza fermenti - 57%, toyuq yumurtasının protein lizozimi - 40%.

Üçüncü quruluş.Üçüncü quruluş, bir polipeptid zəncirinin müəyyən bir həcmdə kosmosda yerləşməsinə aiddir.

Zülalların üçüncü strukturu a-spiral, b-strukturları və təsadüfi qıvrım bölgələrini ehtiva edən peptid zəncirinin əlavə qatlanması ilə formalaşır. Zülalın üçüncü strukturu tamamilə avtomatik, kortəbii və tamamilə ilkin struktur tərəfindən əvvəlcədən müəyyən edilir və zülal molekulunun forması ilə birbaşa bağlıdır, fərqli ola bilər: sferikdən filamentliyə qədər. Zülal molekulunun forması asimmetriya dərəcəsi (uzun oxun qısa oxun nisbəti) kimi bir göstərici ilə xarakterizə olunur. U fibrilyar və ya filamentli zülallar, asimmetriya dərəcəsi 80-dən böyükdür. 80-dən az asimmetriya dərəcəsi ilə zülallar aşağıdakı kimi təsnif edilir. kürəşəkilli. Onların əksəriyyəti 3-5 asimmetriya dərəcəsinə malikdir, yəni. üçüncü quruluş, topun formasına yaxınlaşan polipeptid zəncirinin kifayət qədər sıx bir qablaşdırılması ilə xarakterizə olunur.

Qlobulyar zülalların əmələ gəlməsi zamanı qeyri-polar hidrofobik amin turşusu radikalları zülal molekulu daxilində qruplaşdırılır, qütb radikalları isə suya yönəlir. Müəyyən bir nöqtədə molekulun termodinamik cəhətdən ən əlverişli sabit konformasiyası - qlobul meydana çıxır. Bu formada zülal molekulu minimal sərbəst enerji ilə xarakterizə olunur. Yaranan globulun konformasiyasına məhlulun pH-ı, məhlulun ion gücü, həmçinin zülal molekullarının digər maddələrlə qarşılıqlı təsiri kimi amillər təsir edir.

Üçölçülü quruluşun yaranmasında əsas hərəkətverici qüvvə amin turşusu radikallarının su molekulları ilə qarşılıqlı təsiridir.

Fibrilyar zülallar.Üçüncü quruluşun formalaşması zamanı onlar qlobullar əmələ gətirmirlər - onların polipeptid zəncirləri qatlanmır, lakin fibril liflərinə qruplaşdırılaraq xətti zəncirlər şəklində uzanır.

Rəsm – Kollagen fibrilinin (fraqmentinin) strukturu.

Son zamanlar üçüncü strukturun formalaşması prosesinin avtomatik olmadığını, xüsusi molekulyar mexanizmlərlə tənzimləndiyini və idarə edildiyini sübut edən dəlillər ortaya çıxdı. Bu prosesə xüsusi zülallar - şaperonlar daxildir. Onların əsas funksiyaları polipeptid zəncirindən qeyri-spesifik (xaotik) təsadüfi qıvrımların əmələ gəlməsinin qarşısını almaq və zülal molekulunun bükülməsinin tamamlanması üçün şərait yaratmaqla onların hüceyrəaltı hədəflərə çatdırılmasını (nəqliyyatını) təmin etmək qabiliyyətidir.

Üçüncü strukturun sabitləşməsi yan radikalların atom qrupları arasında kovalent olmayan qarşılıqlı təsirlər hesabına təmin edilir.

Şəkil 4 - Zülalın üçüncü strukturunu sabitləşdirən bağların növləri

A) elektrostatik qüvvələrəks yüklü ion qrupları (ion-ion qarşılıqlı təsirləri) daşıyan radikallar arasında cazibə, məsələn, aspartik turşunun mənfi yüklü karboksil qrupu (– COO –) və lizin qalığının müsbət yüklü e-amino qrupu (NH 3+).

b) hidrogen bağları yan radikalların funksional qrupları arasında. Məsələn, tirozinin OH qrupu ilə aspartik turşunun karboksilik oksigeni arasında

V) hidrofobik qarşılıqlı təsirlər Qeyri-qütblü amin turşusu radikalları arasında van der Waals qüvvələri tərəfindən törədilir. (Məsələn, qruplarda
–CH 3 – alanin, valin və s.

G) dipol-dipol qarşılıqlı təsirləri

d) disulfid bağları(–S–S–) sistein qalıqları arasında. Bu bağ çox güclüdür və bütün zülallarda yoxdur. Bu əlaqə taxıl və unun zülal maddələrində mühüm rol oynayır, çünki qlütenin keyfiyyətinə, xəmirin struktur-mexaniki xassələrinə və müvafiq olaraq hazır məhsulun - çörəyin və s.

Zülal globulu tamamilə sərt bir quruluş deyil: müəyyən məhdudiyyətlər daxilində peptid zəncirinin hissələrinin bir-birinə nisbətən tərs hərəkətləri az sayda zəif bağların qırılması və yenilərinin meydana gəlməsi ilə mümkündür. Molekul nəfəs alır, müxtəlif hissələrində pulsasiya edir. Bu pulsasiyalar molekulun əsas konformasiya planını pozmur, necə ki, ərimə baş verən temperatur o qədər yüksək deyilsə, kristaldakı atomların istilik titrəyişləri kristalın quruluşunu dəyişdirmir.

Yalnız bir zülal molekulu təbii, yerli üçüncü quruluşa sahib olduqdan sonra özünəməxsus funksional fəaliyyətini nümayiş etdirir: katalitik, hormonal, antigenik və s. Məhz üçüncü quruluşun formalaşması zamanı fermentlərin aktiv mərkəzlərinin, zülalların multiferment kompleksinə inteqrasiyasına cavabdeh olan mərkəzlərin, supramolekulyar strukturların öz-özünə yığılmasına cavabdeh olan mərkəzlərin əmələ gəlməsi baş verir. Buna görə də, zülalın bu təbii uyğunluğunun məhvinə səbəb olan hər hansı təsirlər (termal, fiziki, mexaniki, kimyəvi) zülalın bioloji xüsusiyyətlərinin qismən və ya tam itirilməsi ilə müşayiət olunur.

Bəzi zülalların tam kimyəvi strukturlarının tədqiqi göstərdi ki, onların üçüncü strukturunda hidrofobik amin turşusu radikallarının cəmləşdiyi zonalar müəyyən edilir və polipeptid zənciri əslində hidrofobik nüvəyə bükülür. Üstəlik, bəzi hallarda zülal molekulunda iki və ya hətta üç hidrofobik nüvə ayrılır və nəticədə 2 və ya 3 nüvəli quruluş yaranır. Bu tip molekulyar quruluş katalitik funksiyası olan bir çox zülallar üçün xarakterikdir (ribonukleaza, lizozim və s.). Zülal molekulunun müəyyən dərəcədə struktur və funksional muxtariyyətə malik olan ayrıca hissəsi və ya bölgəsi domen adlanır. Bir sıra fermentlər, məsələn, ayrı-ayrı substrat bağlayan və koenzim bağlayan domenlərə malikdir.

Bioloji cəhətdən fibrilyar zülallar heyvanların anatomiyası və fiziologiyası ilə bağlı çox mühüm rol oynayır. Onurğalılarda bu zülallar onların ümumi tərkibinin 1/3 hissəsini təşkil edir. Fibrilyar zülallara misal olaraq qatlanmış təbəqə quruluşuna malik bir neçə antiparalel zəncirdən ibarət olan ipək zülalı fibroini göstərmək olar. Protein a-keratin 3-7 zəncirdən ibarətdir. Kollagen mürəkkəb bir quruluşa malikdir, burada 3 eyni levorotator zəncir dekstrorotator üçlü spiral yaratmaq üçün bir-birinə bükülür. Bu üçlü sarmal çoxsaylı molekullararası hidrogen bağları ilə sabitləşir. Hidroksiprolin və hidroksilizin kimi amin turşularının olması da üçlü sarmalın strukturunu sabitləşdirən hidrogen bağlarının yaranmasına kömək edir. Bütün fibrilyar zülallar suda zəif həll olunur və ya tamamilə həll olunmur, çünki onların tərkibində hidrofobik, suda həll olunmayan R qrupları izolösin, fenilalanin, valin, alanin, metionin olan çoxlu amin turşuları var. Xüsusi emaldan sonra həll olunmayan və həzm olunmayan kollagen jelatində həll olunan polipeptid qarışığına çevrilir və daha sonra qida sənayesində istifadə olunur.

Qlobulyar zülallar. Müxtəlif bioloji funksiyaları yerinə yetirin. Onlar nəqliyyat funksiyasını yerinə yetirirlər, yəni. qida maddələrini, qeyri-üzvi ionları, lipidləri və s. Hormonlar, həmçinin membranların və ribosomların komponentləri eyni zülal sinfinə aiddir. Bütün fermentlər də qlobulyar zülallardır.

Dördüncü quruluş.İki və ya daha çox polipeptid zəncirini ehtiva edən zülallar adlanır oliqomerik zülallar, onlar dördüncü quruluşun olması ilə xarakterizə olunur.

Şəkil - Üçüncü (a) və dördüncü (b) zülal strukturlarının sxemləri

Oliqomerik zülallarda polipeptid zəncirlərinin hər biri özünün ilkin, ikincili və üçüncü quruluşu ilə xarakterizə olunur və subunit və ya protomer adlanır.Belə zülallarda polipeptid zəncirləri (protomerlər) ya eyni, həm də fərqli ola bilər. Oliqomer zülalların protomerləri eyni olduqda homojen, protomerləri fərqli olduqda isə heterojen adlanır. Məsələn, protein hemoglobin 4 zəncirdən ibarətdir: iki -a və iki -b protomeri. a-amilaza fermenti 2 eyni polipeptid zəncirindən ibarətdir. Dördüncü quruluş polipeptid zəncirlərinin (protomerlərin) bir-birinə nisbətən düzülməsinə aiddir, yəni. onların birgə yığılması və qablaşdırılması üsulu. Bu zaman protomerlər bir-biri ilə onların səthinin hər hansı bir hissəsi ilə deyil, müəyyən bir sahə (təmas səthi) ilə qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Təmas səthləri arasında hidrogen, ion və hidrofobik bağlar yaranan atom qruplarının belə bir düzülüşü var. Bundan əlavə, protomerlərin həndəsəsi də onların əlaqəsinə üstünlük verir. Protomerlər kilidin açarı kimi bir-birinə uyğun gəlir. Belə səthlərə tamamlayıcı deyilir. Hər bir protomer digəri ilə bir neçə nöqtədə qarşılıqlı əlaqədə olur və digər polipeptid zəncirləri və ya zülallarla əlaqəni qeyri-mümkün edir. Molekulların bu cür tamamlayıcı qarşılıqlı təsirləri orqanizmdə gedən bütün biokimyəvi proseslərin əsasını təşkil edir.

Polipeptidləri təşkil edən amin turşularının monomerləri deyilir amin turşusu qalıqları. Sərbəst amin qrupu olan amin turşusu qalığı N-terminal adlanır və peptid zəncirinin solunda yazılır, sərbəst α-karboksil qrupu olan isə C-terminal adlanır və sağda yazılır. Polipeptid zəncirində təkrarlanan atomlar –CH – CO – NH– zəncirinə peptid onurğa sütunu deyilir.

Polipeptid zənciri aşağıdakı ümumi formaya malikdir:

burada R 1, R 2, R 3, ... R n yan zənciri əmələ gətirən amin turşusu radikallarıdır.

Peptid qrupunun elektron və məkan quruluşu peptidlərin və zülalların bioloji funksiyalarının təzahüründə mühüm rol oynayır:

Peptid qrupunda p-π konyuqasiyasının olması C–N bağının qismən ikiqat bağlanmasına səbəb olur.C–N peptid bağının uzunluğu 0,132 nm, N–C α rabitəsinin uzunluğu isə 0,147 nm-dir. Peptidlərdəki C-N tək bağı təqribən 40% ikiqat bağ, C=O ikili rabitə isə təxminən 40% tək bağdır. Bu vəziyyət iki mühüm nəticəyə gətirib çıxarır:

1) peptid bağının imino qrupu (–NH–) protonu çıxarmaq və ya əlavə etmək üçün nəzərəçarpacaq dərəcədə nəzərə çarpan qabiliyyətə malik deyil;

2) C-N bağı ətrafında sərbəst fırlanma yoxdur.

C-N bağının qismən ikiqat bağlanması peptid qrupunun peptid zəncirinin düz bir hissəsi olduğunu bildirir. Peptid qruplarının təyyarələri bir-birinə bucaq altında yerləşir:

C – C α və N – C α bağları ətrafında fırlanma mümkündür, baxmayaraq ki, radikalların ölçüsü və təbiəti ilə məhdudlaşır, bu da polipeptid zəncirinin müxtəlif konfiqurasiyalar almasına imkan verir.

Peptid bağı amin turşusu qalıqlarının bir-birinə bağlandığı və zülal molekulunun onurğasını təşkil edən yeganə kovalent bağdır.

Peptid bağları adətən trans konfiqurasiyada yerləşir, yəni. α-karbon atomları peptid bağının əks tərəflərində yerləşir. Nəticədə amin turşularının yan radikalları kosmosda bir-birindən ən uzaq məsafədə yerləşir.

Peptid nomenklaturası

Polipeptidi adlandırarkən sonuncudan başqa bütün amin turşusu qalıqlarının adına - şəkilçisi əlavə edilir. lil, terminal amin turşusunun sonu var - in. Məsələn, met-asp-val-pro peptidinin tam adı metion var lil qulançar lil mil lil prol in.

Peptidlərin turşu-əsas xassələri

Bir çox qısa peptidlər təmiz kristal şəklində əldə edilmişdir. Onların yüksək ərimə nöqtələri peptidlərin dipolyar ionlar şəklində neytral məhlullardan kristallaşdığını göstərir. α-karboksil qruplarının heç biri və peptid bağlarının əmələ gəlməsində iştirak edən α-amin qruplarının heç biri 0-dan 14-ə qədər pH diapazonunda ionlaşdırıla bilmədiyi üçün peptidlərin turşu-əsas xassələri sərbəst NH 2 qrupu ilə müəyyən edilir. peptidin C-terminal qalığının N-terminal qalığının və sərbəst karboksil qrupu qrupunun və ionlaşma qabiliyyətinə malik olan R-qruplarının. Uzun peptid zəncirlərində ionlaşmış R qruplarının sayı peptidin terminal qalıqlarının iki ionlaşmış qrupu ilə müqayisədə adətən çox olur. Buna görə də, peptidlərin turşu-əsas xüsusiyyətlərini xarakterizə etmək üçün qısa peptidləri nəzərdən keçirəcəyik.

Peptidlərdəki sərbəst α-amin qrupu və sərbəst terminal karboksil qrupu sadə amin turşularına nisbətən daha böyük məsafə ilə ayrılır və buna görə də onların arasında elektrostatik qarşılıqlı təsirlər zəifləyir. Peptidlərdə terminal karboksil qrupları üçün pK dəyərləri müvafiq sərbəst amin turşularına nisbətən bir qədər yüksəkdir və terminal α-amin qrupları üçün bir qədər aşağıdır. Qısa peptidlərdə və müvafiq sərbəst amin turşularında R qrupları üçün pK dəyərləri nəzərəçarpacaq dərəcədə fərqlənmir.

Tədqiq olunan qısa peptidin izoelektrik nöqtəsinin yerləşə biləcəyi pH bölgəsini müəyyən etmək üçün sərbəst amin qruplarının sayını və sərbəst karboksil qruplarının, o cümlədən N- və C-terminal qruplarının sayını müqayisə etmək kifayətdir. Amin qruplarının sayı karboksil qruplarının sayından çox olarsa, peptidin izoelektrik nöqtəsi qələvi pH bölgəsində olacaq, çünki amin qruplarının protonlaşmasının qarşısını almaq üçün qələvi lazımdır. Karboksil qruplarının sayı amin qruplarının sayından çox olarsa, izoelektrik nöqtə turşulu pH bölgəsində olacaqdır, çünki turşu mühit karboksil qruplarının dissosiasiyasını boğur.

Polipeptid zəncirindəki amin turşuları bir amin turşusunun α-karboksil qrupu ilə növbəti amin turşusunun α-amin qrupu arasında əmələ gələn amid rabitəsi ilə bağlanır (şək. 1). Amin turşuları arasında əmələ gələn kovalent bağa deyilir peptid bağı. Peptid qrupunun oksigen və hidrogen atomları trans mövqe tutur.

düyü. 1. Peptid bağlarının əmələ gəlməsinin sxemi.Hər bir protein və ya peptiddə aşağıdakıları ayırd etmək olar: N-terminus sərbəst α-amin qrupuna malik olan zülal və ya peptid (-NH 2);

C sonusərbəst karboksil qrupuna malikdir (-COOH);

Peptid onurğa sütunutəkrarlanan fraqmentlərdən ibarət zülallar: -NH-CH-CO-; Amin turşusu radikalları(yan zəncirlər) (R 1 Və R 2)- dəyişən qruplar.

Bir polipeptid zəncirinin qısaldılmış qeydi, həmçinin hüceyrələrdə zülal sintezi mütləq N-terminusdan başlayır və C-terminusu ilə bitir:

Peptidə daxil olan və peptid bağını meydana gətirən amin turşularının adlarının sonluqları var. -il. Məsələn, yuxarıdakı tripeptid deyilir treonil-histidil-prolin.

Bir proteini digərlərindən fərqləndirən yeganə dəyişkən hissə, ona daxil olan amin turşularının radikallarının (yan zəncirlərin) birləşməsidir. Beləliklə, zülalın fərdi xüsusiyyətləri və funksiyaları polipeptid zəncirindəki amin turşularının quruluşu və növbə sırası ilə müəyyən edilir.

Bədəndəki müxtəlif zülalların polipeptid zəncirləri bir neçə amin turşusundan yüzlərlə və minlərlə amin turşusu qalıqlarına qədər ola bilər. Onların molekulyar çəkisi (mol.kütləsi) də geniş şəkildə dəyişir. Belə ki, vazopressin hormonu 9 amin turşusundan ibarətdir, deyirlər. kütlə 1070 kDa; insulin - 51 amin turşusundan (2 zəncirdə), mol. kütləsi 5733 kDa; lizozim - 129 amin turşusundan (1 zəncir), mol. kütlə 13,930 kDa; hemoglobin - 574 amin turşusundan (4 zəncir), mol. kütləsi 64,500 kDa; kollagen (tropokollagen) - təxminən 1000 amin turşusu (3 zəncir), mol. kütlə ~130.000 kD.

Zülalın xassələri və funksiyası zəncirdəki amin turşularının quruluşundan və növbə sırasından asılıdır; amin turşularının tərkibini dəyişdirmək onları çox dəyişə bilər. Beləliklə, hipofiz vəzinin arxa hissəsinin 2 hormonu - oksitosin və vazopressin - nanopeptiddir və 9-dan 2 amin turşusu ilə fərqlənir (3 və 8-ci mövqelərdə):

Oksitosinin əsas bioloji təsiri doğuş zamanı uşaqlığın hamar əzələlərinin daralmasını stimullaşdırmaqdan ibarətdir və vazopressin böyrək borularında suyun reabsorbsiyasına (antidiuretik hormon) səbəb olur və vazokonstriktor xüsusiyyətlərə malikdir. Beləliklə, böyük struktur oxşarlığına baxmayaraq, bu peptidlərin və onların fəaliyyət göstərdiyi hədəf toxumaların fizioloji fəaliyyəti fərqlənir, yəni. 9 amin turşusundan yalnız 2-nin əvəz edilməsi peptidin funksiyasında əhəmiyyətli dəyişikliyə səbəb olur.

Bəzən böyük bir zülalın strukturunda çox kiçik bir dəyişiklik onun fəaliyyətinin yatırılmasına səbəb olur. Belə ki, insan qaraciyərində etanolu parçalayan spirt dehidrogenaz fermenti 500 amin turşusundan (4 zəncirdə) ibarətdir. Asiya regionunun (Yaponiya, Çin və s.) sakinləri arasında onun aktivliyi Avropa sakinləri ilə müqayisədə xeyli aşağıdır. Bu, fermentin polipeptid zəncirində 487-ci mövqedə qlutamik turşunun lizinlə əvəz edilməsi ilə bağlıdır.

Zülalların məkan quruluşunun sabitləşməsində amin turşusu radikalları arasındakı qarşılıqlı təsirlər böyük əhəmiyyət kəsb edir; 4 növ kimyəvi rabitəni ayırd etmək olar: hidrofobik, hidrogen, ion, disulfid.

Hidrofobik bağlar qeyri-qütblü hidrofobik radikallar arasında yaranır (şək. 2). Onlar zülal molekulunun üçüncü strukturunun formalaşmasında aparıcı rol oynayırlar.

düyü. 2. Radikallar arasında hidrofobik qarşılıqlı təsirlər

Hidrogen bağları- mobil hidrogen atomuna malik qütblü (hidrofil) yüksüz radikal qruplar və elektronmənfi atomlu (-O və ya -N-) qruplar arasında əmələ gəlir (şək. 3).

İon bağlarıəks yüklü qruplara malik qütb (hidrofil) ionogen radikallar arasında əmələ gəlir (şək. 4).

düyü. 3. Amin turşusu radikalları arasında hidrogen bağları

düyü. 4. Lizin və aspartik turşu radikalları arasında ion bağı (A) və ion qarşılıqlı təsirlərinin nümunələri (B)

Disulfid bağı- polipeptid zəncirinin müxtəlif yerlərində yerləşən sistein radikallarının iki sulfhidril (tiol) qrupu tərəfindən əmələ gələn kovalent (şəkil 5). İnsulin, insulin reseptoru, immunoqlobulinlər və s. kimi zülallarda olur.

Disulfid bağları bir polipeptid zəncirinin məkan strukturunu sabitləşdirir və ya iki zənciri birləşdirir (məsələn, insulin hormonunun A və B zəncirləri) (şək. 6).

düyü. 5. Disulfid rabitəsinin əmələ gəlməsi.

düyü. 6. İnsulin molekulunda disulfid bağları. Disulfid bağları: eyni zəncirin sistein qalıqları arasında A(a), zəncirlər arasında A Və IN(b). Rəqəmlər amin turşularının polipeptid zəncirlərindəki yerini göstərir.

Hər bir insan zülallardan “inşa edilmişdir”. Cinsindən, yaşından və irqindən asılı olmayaraq. Və bütün zülalların struktur vahidi bir-birinə xüsusi bir bağ növü ilə bağlanmış amin turşularıdır. O qədər vacibdir ki, hətta ayrıca bir ad aldı - peptid bağı.

Amin turşusu assosiasiyaları tərkibində nə qədər "tikinti bloku"ndan asılı olaraq müxtəlif adlar ola bilər. Əgər 10-dan çox amin turşusu bir araya gəlmirsə, deməli bunlar peptidlərdir, əgər 10-dan 40-a qədərdirsə, deməli polipeptiddən danışırıq və qırxdan çox amin turşusu kərpici varsa, bu bir zülaldır, struktur vahididir. bədənimiz.

Nəzəriyyədən danışırıqsa, peptid bağının quruluşu bir amin turşusunun α-amino qrupu (–NH 2) ilə digərinin α-karboksil (–COOH) qrupu arasındakı əlaqədir. Belə mürəkkəb reaksiyalar su molekullarının sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Bütün zülallar və buna görə də hər bir insan məhz bu prinsip əsasında qurulur.

Bütün təbiətdən danışırıqsa, onda 300-ə yaxın amin turşusu var. Halbuki zülallar yalnız 20 α-amin turşusundan ibarətdir. Və onların sayının bu qədər az olmasına baxmayaraq, müxtəlif zülallar var ki, bu da onların tərkibindəki amin turşularının müxtəlif sırası ilə bağlıdır.

Amin turşularının özlərinin xassələri R radikalı ilə müəyyən edilir.O, yağ turşusu qalığı ola bilər və aromatik halqa və ya heterosiklləri əhatə edir. Zülalın hansı amin turşuları ilə hansı radikallarla əmələ gəlməsindən asılı olaraq, o, müəyyən fiziki xassələri ilə yanaşı, insan orqanizmində yerinə yetirəcəyi kimyəvi xüsusiyyətlər və fizioloji funksiyaları da göstərəcək.

Peptid bağının xüsusiyyətləri

Peptid bağının xüsusiyyətləri onun unikallığını müəyyən edir. Onların arasında:

Demək lazımdır ki, həyat üçün lazım olan bütün amin turşularından bəziləri bədənimizin özü tərəfindən olduqca uğurla sintez olunur.

Bir təsnifata görə, onlar vacib olmayan amin turşuları adlanır. İnsan bədənində qidadan başqa heç bir şəkildə yarana bilməyən 8 başqa var. Üçüncü qrup isə çox kiçikdir, yalnız 3 ad: arginin, histidin və tirozin. Prinsipcə, onlar burada formalaşır, lakin kəmiyyət o qədər azdır ki, kənar yardım olmadan etmək mümkün deyil. Onları qismən əvəzolunmaz adlandırırdılar. Maraqlı fakt budur ki, bitkilər bütün bu amin turşularını özləri istehsal edirlər.

Orqanizmdə zülalların rolu

Bədəninizdə hansı orqan və ya toxuma adını çəksəniz, o, zülaldan ibarət olacaqdır. Onlar ürəyin, qanın, əzələlərin və böyrəklərin bir hissəsidir. İnsanların təxminən beş milyon fərqli növü var və bu, kütləvi olaraq 15-20% ilə ifadə ediləcəkdir.

İnsanlarda proseslərin heç biri zülalların iştirakı olmadan baş vermir. Bunlara metabolik proseslər, qida həzmi və enerji prosesləri daxildir. Çox müxtəlif zülalların köməyi ilə immunitet sistemi də orqanizmi lazımi şəkildə qoruya biləcək və karbohidratlar, yağlar, vitaminlər və mikroelementlər insan tərəfindən ehtiyac duyulduğunda mənimsəniləcəkdir.

Bədənimizdəki zülallar daim “hərəkətdədir”. Onların bəziləri amin turşusu kərpiclərinə parçalanır, digərləri orqan və toxumaların quruluşunu təşkil edən eyni kərpicdən əmələ gəlir. Yemək yeyərkən, yalnız istehlak faktının deyil, məhsulların keyfiyyət xüsusiyyətlərinin də vacib olduğunu nəzərə almağa dəyər. Əsasən “səhv” qidadan gələn amin turşularının çoxu saxlanılmadan bizdən sadəcə xaric olur. Və bir çox xüsusilə vacib zülallar, məsələn, insulin və ya hemoglobin kimi, bu şəkildə itirilirsə, sağlamlıq itkiləri düzəlməz ola bilər.

Bəziləri qeyri-kafi protein qəbuluna əsaslanaraq moda pəhrizləri seçirlər. Əvvəla, kalsium zəif sorulmağa başlayır. Bu o deməkdir ki, sümüklər kövrək olur və əzələ toxumasının atrofiyası prosesi başlayacaq. Daha sonra qızlar üçün xüsusilə xoşagəlməz olan dəri soyulmağa başlayır, dırnaqlar daim qırılır, saçlar top-paq tökülür.

Peptidlər- bunlar təbii və ya sintetik birləşmələrdir, molekulları bir-birinə peptid bağları (peptid körpüsü), əsasən amid bağları ilə bağlanan amin turşusu qalıqlarından qurulur.

Peptid molekullarında amin turşusu olmayan komponent ola bilər. 10-a qədər amin turşusu qalıqları olan peptidlər adlanır oliqopeptidlər(dipeptidlər, tripeptidlər və s.) Tərkibində 10-60-dan çox amin turşusu qalıqları olan peptidlər aşağıdakı kimi təsnif edilir. polipeptidlər. Molekulyar kütləsi 6000 daltondan çox olan təbii polipeptidlər adlanır zülallar.

Nomenklatura

α-amin qrupunu daşıyan peptidin amin turşusu qalığı adlanır N-son, sərbəst -karboksil qrupu daşıyan – C-terminalı. Peptid adı N-terminaldan başlayaraq əhəmiyyətsiz amin turşusu adlarının siyahısından ibarətdir. Bu halda “in” şəkilçisi C-terminaldan başqa bütün amin turşuları üçün “sil”ə dəyişir.

Nümunələr

Glycylalanin və ya Gly-Ala

b) alanil-seril-aspargil-fenilalanil-qlisin

və ya Ala – Ser – Asp – Phe – Gly. Burada alanin N-terminal amin turşusu, qlutamin isə C-terminal amin turşusudur.

Peptidlərin təsnifatı

1. Homomerik - hidroliz yalnız amin turşularını əmələ gətirir.

2. Heteromerik– hidroliz zamanı α-amin turşularına əlavə olaraq amin turşusu olmayan komponentlər əmələ gəlir, məsələn:

a) qlikopeptidlər;

b) nukleopeptidlər;

c) fosfopeptidlər.

Peptidlər xətti və ya siklik ola bilər. Amin turşusu qalıqları arasındakı bağların yalnız amid (peptid) olduğu peptidlər adlanır. homojen. Amid qrupuna əlavə olaraq, ester, disulfid qrupları varsa, peptidlər deyilir heterojen. Tərkibində hidroksamin turşuları olan heterodetik peptidlər deyilir peptolidlər. Bir amin turşusundan ibarət peptidlər adlanır homopoliamin turşuları. Eyni təkrar bölgələri (bir və ya daha çox amin turşusu qalıqları) ehtiva edən peptidlər adlanır. müntəzəm. Heteromer və heterojen peptidlər adlanır depsipeptidlər.

Peptid bağının quruluşu

Amidlərdə karbon-azot bağı azot atomunun NPE-nin p,-konjuqasiyası və karbonilin  bağı hesabına qismən ikiqat bağlanır (C-N rabitəsinin uzunluğu: amidlərdə - 0,132 nm, aminlərdə - 0,147 nm), buna görə də amid qrupu planardır və trans konfiqurasiyaya malikdir. Beləliklə, peptid zənciri amid qrupunun planar fraqmentlərinin və müvafiq amin turşularının karbohidrogen radikallarının fraqmentlərinin növbələşməsidir. Sonuncuda sadə bağlar ətrafında fırlanma çətin deyil, nəticədə müxtəlif konformerlər əmələ gəlir. Peptidlərin uzun zəncirləri α-sarmal və β-strukturları (zülallara bənzər) əmələ gətirir.

Peptid sintezi

Peptid sintezi zamanı bir amin turşusunun karboksil qrupu ilə digər amin turşusunun amin qrupu arasında peptid bağı yaranmalıdır. İki amin turşusundan iki dipeptid əmələ gələ bilər:

Yuxarıdakı diaqramlar formaldır. Məsələn, glisilalanini sintez etmək üçün başlanğıc amin turşularının müvafiq modifikasiyalarını aparmaq lazımdır (bu sintez bu təlimatda müzakirə edilmir).