Основы биохимии - Филиппович Ю. Б. 1999

Белки
Пептиды

Одним из важных химических свойств а-аминокислот, зависящим от одно­временного присутствия в молекуле аминной и карбоксильной групп, является их способность в определенных условиях образовывать пептиды. Схема этого процесса, протекающего по типу реакции поликонденсации, такова:

В действительности в организме процесс идет много сложнее. При изуче­нии обмена белков эта реакция будет рассмотрена детально. Указанная реак­ция образования пептидов из аминокислот имеет большое значение для понимания химического строения белковых тел.

В результате реакции поликонденсации аминокислот можно получить со­единения, составленные из многих аминокислотных остатков с очень высо­кими молекулярными массами. Такие соединения называют полипептидами, а —СО—NH-группировки в них — пептидными группами или пептидными связями. Пептиды могут быть получены также при неполном гидролизе белков.

Так как аминокислоты в составе пептидов находятся в форме ацилов, то в названии пептида им придается характерное для ацилов окончание -ил. Название концевой аминокислоты со свободной карбоксильной группой оста­вляют без изменений. Наименование пептида начинают с аминокислоты, сохранившей свободную а-аминогруппу.

Термин пептиды сейчас утратил свое первоначальное значение, так как когда-то под пептидами понимали конечные продукты переваривания белков, т. е. по существу —аминокислоты. Поэтому логично было продукты перева­ривания, составленные из двух аминокислотных остатков (пептидов), назы­вать дипептидами, а из многих — полипептидами. Гораздо точнее пептиды именовать гетерополиаминокислотами, т. е. соединениями, составленными из того или иного числа различных аминокислот. Однако термин пептиды проч­но вошел в химию белков, но в новом значении.

Рис. 21. Схема твердофазного синтеза пептидов и белков

В лабораторных условиях пептиды могут быть получены разнообразными методами, общей чертой которых является обязательная защита в одной из реагирующих аминокислот аминной, а в другой — карбоксильной группы, с тем чтобы они могли вступить в реакцию конденсации только лишь по оставшейся свободной (или активированной в результате присоединения хими­ческого реагента) карбоксильной (СООН-) или аминной (NH₂-) группе. Наи­большую известность приобрел метод твердофазного синтеза пептидов, предложенный Р. Меррифилдом (рис. 21). СООН-группу исходной аминокислоты здесь защищают присоединением к полимеру, a NH₂-гpyппy присоединяемой аминокислоты —трет-изобутилоксикарбонильным (БОК) радикалом. Метод поддается автоматизации, и на его основе создан автоматический синтезатор, при посредстве которого синтезируют не только пептиды, но и белки.

Из природных источников выделено несколько сотен индивидуальных пептидов и во многих случаях детально изучены их строение, свойства и био­логическая активность. Приведем несколько примеров.

Глутатион (у-глутамилцистеинилглицин, у-глу-цис-гли)—один из наиболее широко распространенных внутриклеточных пептидов, принимающий участие в окислительно-восстановительных процессах в клетках и переносе аминокис­лот через биологические мембраны:

Глутатион открыт Ф. Іопкинсом в 1921 г. Он представляет собой кристал­лический порошок с t_пл= 190—192° С. Из раствора в 0,5 н. H₂SО₄выпадает

в виде нерастворимого меркаптида меди при добавлении Сu₂О.

Приведенная выше формула соответствует так называемому восстановлен­ному глутатиону (HS-глутатиону). В клетке наряду с восстановленной формой глутатиона всегда присутствует окисленная форма (SS-глутатион), переходя­щая в восстановленную при посредстве фермента-глутатионредуктазы:

Офтальмовая кислота (у-глутамил-а-аминобутирилглицин) — антагонист глутатиона, столь же широко распространена в природе, как и сам глутатион:

Присутствуя в клетках в ничтожных количествах, составляющих от 0,1 до 0,001 концентрации глутатиона, офтальмовая кислота действует как ингиби­тор в процессах, идущих с участием глутатиона.

Карнозин (ß-аланилгистидин; β-ала-гис) — пептид, содержащийся в мышцах животных:

Он препятствует накоплению и устраняет продукты перекисного окисления липидов, участвует в поддержании буферной емкости мышечного сока, уско­ряет процесс распада углеводов в мышцах и в виде фосфата вовлекается в энергетический обмен в мышце. Впервые выделил карнозин из мышечной ткани и выяснил его строение В. С. Гулевич.

Роль пептидов в процессах жизнедеятельности крайне многообразна. Мно­гие из них служат гормонами (см. гл. XII), некоторые представлены сильней­шими ядами (яды змей, жаб, улиток, пауков, насекомых, высших грибов, микробов), мощными антибиотиками, рилизинг-факторами (способствуют синтезу и высвобождению гормонов), регуляторами клеточного деления, пере­носчиками молекул и ионов через биологические мембраны, регуляторами психической деятельности. Значительное число природных пептидов синтези­ровано; кроме того, искусственным путем получены сотни их аналогов, неко­торые из которых обладают более сильным биологическим действием, нежели их натуральные предшественники. И те и другие находят широкое прак­тическое применение. На рис. 22 приведено строение некоторых из них.