Реферат: Химический синтез белков в промышленности

Биосинтезбелков

Каковы же основные формы связи аминокислотв сложной молекуле белка? Ещё в 1891 г. А.Я. Данилевский высказалпредположение, что это амидные связи, образованныекарбоксилом одной молекулы аминокислоты и аминогруппой другой (поликонденсация типа “голова – хвост”),например:

-H2O

H2N-CH2-C=O +HNHCH2COOH--à

à

H2N-CH2-CO-NH-CH2-COOH

(пептидная связь)

Амидныесвязи этого типаназываются пептиднымисвязями, а низкомолекулярные соединения,в которых аминокислотысоединены друг с другом пептидными связями, принято называть пептидами (или полипептидами).

Пептидыобразуются при частичном гидролизе белков. Пептидная теория строения белка была развита Э. Фишером и Гофмейстером и в настоящее время окончательно подтверждена.

В зависимости от числа аминокислотных остатков, входящих в молекулу полипептида, различают дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и т. д.. Характерную для пептидов группировку

-CO-NH- называютпептидной.

Названия полипептидовпроизводят от названий остатков аминокислот, прореагировавших своимикарбоксильными группами, и от названия аминокислоты, реагирующей своейаминогруппой и сохраняющей свободную карбоксильную группу:

H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-COOH

глицилаланин(H-гли-ала-OH)

NH2-CH(CH3)-CO-NH-NH2-CO-NH-CH2-COOH

Аланилглицилглицин(H-ала-гли-гли-OH)

К настоящему времени разработано многометодов превращения а-аминокислот в пептиды и синтезированыпростейшие природные белки –инсулин, рибонуклеаза, вазопрессин, окситоцин и др.

Для того чтобы соединить две аминокислоты пептидной связью, необходимо:а) закрыть (защитить) карбоксильную группуглицина и аминогруппу аланина, чтобы не произошлонежелательных реакций по этим группам; б) образовать пептиднуюсвязь; в)снять защитные группы. Защитные группы должны надёжно закрывать аминную и карбоксильную группы в процессе синтеза и потомлегко сниматься без разрушения пептидной связи.

Защита аминогруппы наиболее простопроводится ацилированием:

-HCl

R-COCl+H2N-CH-COOH--à

R-CO-NH-CH-COOH

| |

CH2 CH3

Карбоксильную группу для защиты превращают в сложноэфирную:

-HOH

H2N-CH2-COOH+HOR--à

H2N-CH2-COOR

Для образования пептидной связи или активируют карбоксильную группу N-ацилаланина, превращая его в хлорангидрид, или проводятконденсацию в присутствии сильных водоотнимающихвеществ (дициклогексилкарбодиимид, этоксиацетилен):

-H2O

R-CO-NH-CH-COOH+HNHCH2-COOR--à

CH3 гидролиз

à

R-CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COOR----à

CH3

à

H2N-CH-CO-NH-CH2-COOH

CH3

Затем снимают защитныегруппы в таких условиях, чтобы не затрагивалась пептиднаясвязь. Таким образом можно синтезировать не только ди-,но и три-, и тетрапептиды и т. д. .

Очень перспективный метод синтеза пептидных связей предложил в 1960 г. Мерифильд(США). Этот метод потом получил название твёрдофазногосинтеза пептидов. Первая аминокислота сзащищённой аминогруппой присоединяется к твёрдому носителю – ионнообменной смоле, содержащей первоначально группы –CH2Cl(1-аястадия), с образованием так называемой “якорной”связи,которая обозначена жирной линией: (1)-NaCl

Смола-CH2Cl+NaOOC-CHR-NHCOR’à

Смола- -CH2O-C-CHR-NHCOR’àСмола-CH2O-C-CHR-

|| ||

O O

+HOOC-CHR’’-NHOR(3)

-NH2-----------à

Смола-CH2O-C-CHR-

(4) O

-NHCO-CHR’’-NHCOR’à

Смола-CH2O-C-CHR--NHCO-CHR’’-NH2и т. д. ||

Затем наращивают пептиднуюцепь, пропуская через смолу растворы соответствующих реагентов. Для этогосначала убирают группу, защищающую конечную NH2– группу (2-ая стадия). Пропускаячерез смолу раствор другой аминокислоты с защищённой аминогруппой в присутствииводоотнимающих реагентов, образуют пептидную связь между первой и второй аминокислотой (3-ястадия). Если затем убрать защитную группу (4-ая стадия), синтез пептида можно вести далее. После наращивания пептидной цепи до нужной величины гидролизуют“якорную”сложноэфирную связь и смывают полипептидсо смолы:

HBr

Смола-CH2O-CO-CHR-NH…CO-CHR’NH2---à

à

Смола-CH2OH+HOOCCHRNH…COCHR’NH2

Полипептид

Метод Мерифильда прост в техническом оформлении, что позволяет полностью автоматизировать процесс.Поэтому, хотя вышеупомянутые белки инсулин(51 аминокислота) и рибонуклеаза(124 аминокислоты) были синтезированы классическимиметодами, метод Мерифильда позволяет значительносократить затраты труда и времени на синтез белков. Так, рибонуклеазабыла синтезирована Мерифильдом в 1968 г. менее чем замесяц, хотя синтез включал 369 последовательных реакций.

ЧеботарёвА. 11п1

еще рефераты

Еще работы по химии

Реферат по химии

Свойства алюминия и его сплавов

29 Августа 2013

Реферат по химии

Основные типы химической связи

Полимеры и их конформации

15 Июля 2015