Пара – (Аминометил) – бензойная кислота – амбен, памба

По своему фармакологическому действию этот препарат является аналогом e-аминокапроновой кислоты, но более активен.

пара – Аминобензойная кислота (ПАБК). Является структурным фрагментом фолиевой кислоты, относящейся к витаминам группы «В»:

Сама фолиевая кислота играет важнейшую роль в образовании клеток крови, стимулирует эритропоэз, а также участвует в синтезе метионина, серина и других аминокислот, а также пуринов, пиримидинов и нуклеиновых кислот.

В медицине применяют для стимулирования эритропоэза при анемиях и лейкопениях.

Открытие фолиевой кислоты позволило окончательно выяснить механизм действия сульфаниламидных препаратов как антагонистов пара-аминобензойной кислоты (ПАБК). Известно, что ПАБК является фактором роста микроорганизмов: бактерии используют ее для биосинтеза 7,8-дигидрофолиевой кислоты. Эту реакцию катализирует фермент дигидрофолатсинтетаза, которую конкурентно ингибируют сульфаниламидные препараты благодаря своему большому сходству с ПАБК: наличие первичной ароматической аминогруппы, длина молекулы, значение рК_a и т.д.

Следует отметить, что сульфаниламиды проявляют избирательную антимикробную активность только в отношении тех штаммов микроорганизмов, которые сами синтезируют фолиевую кислоту, используя ПАБК, поступающую извне.

Из производных пара-аминобензойной кислоты в медицине очень широко применяются сложные эфиры – анестезин (этиловый эфир) и новокаин (диэтиламиноэтиловый эфир) в качестве местных обезболивающих средств ненаркотического действия:

Белки

Выше было показано, что аминокислоты способны взаимодействовать между собой по принципу «голова к хвосту», т.е. карбоксильная группа первой аминокислоты взаимодействует с аминогруппой второй кислоты, а карбоксильная группа второй кислоты – с аминогруппой третьей кислоты и т.д. Это приводит к формированию пептидов с разным числом аминокислотных остатков – дипептидов, трипептидов, тетрапептидов и т.д. полипептидов:

Принято условно считать, что пептиды, имеющие относи­тельную молекулярную массу до 10 000, следует называть полипептидами, а пептиды с большей молекулярной массой — белками (или протеинами; от греч. «proteios» — первый, самый главный). Такое название оправдано, поскольку белки яв­ляются основой всего живого. Они выполняют самые различные функции, входят в состав клеток и тканей всех живых организ­мов и наряду с углеводами и жирами являются главной состав­ной частью нашей пищи.

В каждом живом организме число белков достигает нескольких тысяч, что на первый взгляд, может показаться невероятным. Ведь число аминокислот, из которых построены белковые молекулы, составляет всего 20! Какое число комбинаций возможно из этого количества аминокислот? Расчеты показывают, что из 20 аминокислот может быть составлено примерно 2×10¹⁸ последовательностей, причем ни одна из аминокислот не будет повторяться дважды. Если же учесть, что одна и та же аминокислота может участвовать в полипептиде многократно, то из 20 аминокислот, представленных в полипептидной цепи в равных соотношениях, число возможных последовательностей возрастает на сотни порядков. Каждый из разновидностей белков выполняет свою специфическую функцию: одни проявляют ферментативную активность, например, трипсин. Другие являются гормонами (инсулин). Третьи выполняют транспортную функцию (гемоглобин) и т.д.

Огромное разнообразие биохимических функций белков объясняется, прежде всего, тем, что каждый белок имеет свою, характерную для него последовательность аминокислотных звеньев.

Вместе с тем следует подчеркнуть, что белки как класс природных соединений по своей биологической и биохимической значимости являются прерогативой биохимии и биофизики.

В настоящем же разделе будут рассмотрены вопросы, в большей степени относящиеся к химическим особенностям белков.

Все природные белки, как правило, состоят из пяти химических элементов, содержание которых в различных белках близко и колеблется в незначительных пределах: 50-53% С; 7-8% Н; 20-24% О; 16-18% N; 0,5—1,8% S. Из других элементов встречается фосфор, реже — железо.

По химическому составу белки делят на две основные груп­пы. К первой группе, называемой протеинами, относятся те белки, при гидролизе которых образуются только аминокис­лоты.

Вторую группу составляют белки, которые при гидролизе помимо аминокислот дают и другие компоненты. Их называют сложными белками (или протеидами). Неаминокислотная часть сложного белка именуется простетической группой, по которой и осуществляется классификация таких белков.

По форме молекул все белки делят на две большие группы: волокнистые (или фибриллярные) и глобулярные. Первые представляют собой нерастворимые в воде длинные нитевид­ные молекулы, полипептидные цепи которых не имеют гло­булярной формы, а вытянуты вдоль одной оси. Большинство фибриллярных белков выполняет структурные или защитные функции.

В глобулярных белках полипептидные цепи свернуты в плотную компактную структуру сферической или глобулярной формы. К белкам данного типа относятся почти все фер­менты, транспортные белки крови, антитела, а также пище­вые белки.

Первичная структура белков

В белковой молекуле аминокислотные остатки многократно повторяются в строгой последовательности. Эта последовательность аминокислотных звеньев в линейной полипептидной цепи называется первичной структурой белка. Для определения последовательности аминокислотных остатков используют химические методы гидролиза, а также ферментативный гидролиз с помощью различных протеаз.

Важным этапом является определение молекулярной массы белка и установление молярного соотношения аминокислот после полного гидролиза.

Изменяя условия ферментативного и химического гидролиза (рН; температурный режим; время гидролиза), можно расщепить белковую молекулу на отдельные фрагменты, состоящие из меньшего числа аминокислотных остатков. Конечно, особое значение имеет определение концевых аминокислот. Если использовать фермент карбоксипептидазу, то можно идентифицировать

С-концевую аминокислоту (аминокислотный остаток со свободной карбоксигруппой), поскольку под действием этого фермента происходит селективное (избирательное) отщепление данной аминокислоты от полипептида или белка. Подобную операцию можно повторять многократно до полного определения аминокислотной последовательности в фрагменте, полученном гидролитическим расщеплением полипептида.

Существует и другой метод (метод Эдмана), предназначающийся для идентификации N-концевых аминокислот (аминокислотный остаток со свободной аминогруппой). Этот метод основан на реакции свободной аминогруппы концевого аминокислотного остатка с фенилизотиоцианатом. Полученный продукт подвергают гидролизу трифторуксусной кислотой, в результате чего отщепляется фенилгидантоин, а полипептидная цепь укорачивается на один аминокислотный остаток:

Далее идентифицируют аминокислоту в полученном гидантоине, после чего реакцию с фенилизотиоцианатом повторяют до полного определения всей последовательности аминокислот. С помощью метода Эдмана можно проанализировать полипептиды, состоящие из 50 аминокислотных остатков.

Анализ последовательности аминокислот не ограничивается приведенными выше методами. В настоящее время известно множество других приемов и методов, комбинированное применение которых позволяет расшифровать строение пептидов. Например, пептидные связи, образованные триптофаном, легко расщепляются бромсукцинимидом; пептидную связь с участием метионина расщепляет бромциан, а фермент трипсин гидролизует связи с участием аргинина и лизина.

Первым полипептидом, в котором была установлена аминокислотная последовательность, является бычий инсулин, состоящий из 51 аминокислоты.

Вторичная структура белков

Вторичная структура белка возникает за счет образования водородных связей между атомами водорода –NH-групп и кислородом –СО-групп основной цепи.

В результате этого образуется гибкая полипептидная цепь с спиральной (напоминающей винтовую лестницу) или складчатой структурой (рис. 21.1.).

Рисунок 21.1. Вторичная структура пептидов и белков.

Таким образом, вторичная структура белка описывает конформационные особенности полипептидной цепи. Фактором, стабилизирующим вторичную структуру белка, являются водородные связи, которые формируются при участии атомов кислорода карбонильных групп и водорода NH-группы.

В a-спирали расположенные рядом витки соединяются между собой за счет водородных связей между соседними амидными группами. В b-складчатой структуре белка полипептидные цепи расположены рядом в антипараллельном положении, образуя слой полипептидных цепей, связанных между собой водородными связями.

Белки с преобладающей a-структурой (например, волосы, шерсть) – эластичны, поскольку механическое напряжение в этом случае снимается за счет превращения a-формы в растянутую конформацию b-формы.

Белки, имеющие b-складчатую структуру, растягиваются с большим трудом, поскольку полипептидные цепи уже полностью вытянуты.

Третичная структура белков.

В составе отдельных аминокислот кроме групп -NH₂ и -СООН имеются и другие функциональные группы, не участву­ющие в образовании полипептидной цепи первичной структуры белка. При укладке по­липептидной цепи строго определенным способом в компактные глобулы или фибриллы имеющиеся функ­циональные группы взаимо­действуют между собой и вследствие этого происходит стабилизация структуры, на­зываемой третичной структу­рой белка (рис.21.2.).

Например, между карбокси- и гидроксигруппами формируется сложноэфирный мостик, а между гидроксильной и аминогруппами – солевой мостик. Для третичной структуры характерны и водородные связи. Помимо водородных связей важным фактором стабилизации третичной структуры белка является образование дисульфидных мостиков, благодаря которым соединяются две отдельные полипептидные цепи в молекулу (например, в инсулине).

Благодаря третичной структуре белковая молекула часто приобретает такую конформацию, при которой гидрофильные группы – OH, -NH₂, - COOH располагаются на поверхности молекулы, а гидрофобные – алкильные и арильные направлены внутрь, к центру молекулы.