Главная > Химия > Основы биохимии, Т.1.
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ГЛАВА 7. ФИБРИЛЛЯРНЫЕ БЕЛКИ

Белки можно разделить на два основных класса: фибриллярные белки - расположенные параллельно друг другу вытянутые полипептидные цепи, образующие длинные нити или слои, и глобулярные белки, в которых полипептидные цепи плотно свернуты в компактные структуры сферической формы - глобулы. В этой главе мы рассмотрим трехмерную структуру фибриллярных белков. В биологическом отношении фибриллярные белки играют очень важную роль, связанную с анатомией и физиологией животных. У крупных позвоночных на долю этих белков приходится одна треть (или более) общего содержания белков. Из фибриллярных белков — главных компонентов наружного слоя кожи, волос, перьев, когтей и рогов - формируются наружные защитные покровы тела животных и человека. Фибриллярные белки участвуют также в образовании опорных и формообразующих элементов, так как они служат главным органическим материалом соединительной ткани, включая хрящи, сухожилия, кости и более глубокие слои кожи.

Есть еще одна причина, по которой мы расскажем сначала о фибриллярных белках. Они имеют более простую структуру, чем глобулярные белки, и поэтому их трехмерная структура была определена методом рентгеноструктурного анализа немного раньше, чем трехмерная структура глобулярных белков. Результаты этих пионерских исследований не только привели к формированию новых представлений о структуре и функции фибриллярных белков, но и стали важной вехой на пути к изучению методом рентгеноструктурного анализа структуры и функции глобулярных белков.

7.1. Термины «конфигурация» и «конформация» имеют разный смысл

В этой и следующей главе мы рассмотрим вопрос о пространственном расположении полипептидных цепей. Но прежде всего мы должны точно определить, что означают два термина, часто используемые при обсуждении пространственной структуры молекул: конфигурация и конформация. Эти слова - не синонимы. Под конфигурацией подразумевают пространственную организацию органической молекулы, определяемую наличием в ней 1) двойных связей, вокруг которых свободное вращение невозможно, и 2) хиральных центров с расположенными вокруг них в определенной последовательности замещающими группами. На рис. 7-1 показана конфигурация фумаровой кислоты — одного из промежуточных соединений углеводного обмена - и конфигурация ее изомера - малеиновой кислоты, встречающейся в некоторых растениях. Эти соединения представляют собой геометрические, или цистрансизомеры; они различаются расположением замещающих групп относительно двойной связи. Фумаровая кислота - это трансизомер, а малеиновая кислота - цисизомер; и в том и в другом случае мы имеем дело со строго определенным соединением, которое можно получить в чистом виде.

Рис. 7-1. Конфигурация стереоизомеров. Такие изомеры нельзя превратить один в другой без разрыва ковалентных связей.

На рис. 7-1 изображены также L- и D-изомеры аланина (см. рис. 3-8 и 5-4), в которых замещающие группы имеют две различные конфигурации относительно хирального центра. Отличительным признаком конфигурационных изомеров является то, что их нельзя превратить один в другой без разрыва одной или большего числа ковалентных связей.

Термин конформация используют для описания пространственного расположения в органической молекуле замещающих групп, способных свободно изменять свое положение в пространстве без разрыва каких бы то ни было связей благодаря свободному вращению вокруг одинарных углерод-углеродных связей. Например, для простого углеводорода этана характерна полная свобода вращения вокруг одинарной С—С-связи. Поэтому молекула этана может принимать множество различных конформаций в зависимости от угла поворота одного атома углерода относительно другого; однако все эти конформации легко переходят одна в другую в результате вращения замещающих групп вокруг С—С-связи. Заторможенная конформация этана (рис. 7-2) более устойчива по сравнению со всеми остальными и поэтому встречается чаще других, тогда как заслоненная конформация наименее устойчива. Ни одну из этих двух конформационных форм этана невозможно выделить в чистом виде, так как между ними существует равновесие и они свободно переходят одна в другую. Однако, как можно предположить, исходя из моделей, представленных на рис. 7-2, если в молекуле этана один или большее число атомов водорода, связанных с двумя атомами углерода, заменить на более крупные или электрически заряженные функциональные группы, то свобода вращения вокруг одинарной С—С-связи окажется сильно ограниченной, что существенно уменьшит число возможных конформаций молекулы этана.

Рис. 7-2. Две крайние конформации молекулы этана. Благодаря свободному вращению вокруг одинарной С—С-связи возможны и многие другие конформации. Различные конформационные формы легко переходят одна в другую, и их нельзя отделить друг от друга. Заторможенная конформация наиболее устойчива и преобладает над всеми другими.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление