Эта увлекательная химия

Белки — соединения, относящиеся к полипептидам. Но это очень длинные полипептиды. Короткие полипептиды тоже встречаются в живых клетках и играют иногда очень важную роль в обмене веществ. Например, глутатион, состоящий всего из трех аминокислот (трипептид),- непременный участник окислительно-восстановительных процессов, происходящих в клетке.

Некоторые циклические полипептиды бактериального происхождения оказались важными биологически активными веществами. На с. 121 приведена формула одного из таких полипептидов — антибиотика грамицидина С.

Белки и капрон -родственники

Белки — основа нашей пищи, белки нас одевают: ведь именно белки составляют основу шерсти, шелка, кожи. В последнее время этим природным продуктам

нашли заменители. Один из таких заменителей — ближайший родственник белков. Мы имеем в виду капрон.

Молекулы капрона — это длинные нити, составленные из остатков ω-аминокапроновой кислоты H₂N(CH₂)₅COOH (буква со означает, что карбоксил и аминогруппа находятся в цепи у двух крайних углеродных атомов). При поликонденсации этой кислоты образуется полиамид (название полипептид относят только к продуктам конденсации α-аминокислот).

В промышленности капрон производят не из аминокапроновой кислоты, а из циклического амида этой кислоты — капролактама. Сам же капролактам получают из оксима циклогексанона путем перегруппировки Бекмана:

Наверное, излишне рассказывать, где употребляется капроновое волокно. Капрон — это не только разнообразные трикотажные изделия, искусственный мех, это и особая ткань для каркаса автомобильных покрышек, это и детали машин.

Но капрон — не единственный полиамид, применяемый в быту и в промышленности. Если в полиамиде, подобном капрону, удлинить углеводородную цепь между двумя амидными группами на одну группу СН₂, то получим волокно энант. А полиамид, в котором между двумя амидными группами полиамидной полимерной молекулы содержатся десять метиленовых звеньев, называется рильсаном. И энант, и рильсан — волокна более прочные и более легкие, чем капрон. Однако капрон дешевле, поэтому он и получил такое широкое распространение.

Белок белку рознь

Вернемся, однако, к белкам.

Итак, белок — это длинная полипептидная цепь, составленная из аминокислотных остатков. Но ведь белков известно великое множество, а аминокислот всего 22. Чем же отличаются белки друг от друга? Не только составом, и даже не столько составом, сколько взаимным чередованием аминокислот.

Есть такой термин — первичная структура белка. Под этим понимают аминокислотный состав белка и тот порядок, в котором аминокислоты в этой длинной цепи следуют друг за другом.

Как ни велика, как ни длинна молекула белка, у нее есть два конца. На одном конце цепи находится аминокислота, в которой свободной является аминогруппа. Это N-концевая аминокислота. С другого конца цепи расположена аминокислота, в которой аминогруппа соединена связью со всей молекулой, а карбоксильная группа свободна. Это С-концевая аминокислота:

Первичная структура белка записывается как последовательность аминокислот, причем перечисление аминокислот начинают с N-конца и заканчивают С-концом. Для обозначения аминокислот в формулах белков часто пользуются сокращенными названиями (они приведены в сводной таблице на с. 76-78).

В настоящее время расшифрованы первичные структуры многих десятков белков. Зачем нужно знать первичную структуру того или иного белка, чем это важно? Ответ на этот вопрос станет ясен читателю из всего дальнейшего нашего разговора. Сейчас же скажем только, что ферменты — это белки, и знание их структуры позволяет понять механизм действия этих биологических катализаторов, понять процессы, происходящие в клетке. Наконец, синтез белка невозможно осуществить, не зная его первичной структуры.

В 1958 г. Нобелевской премии по химии был удостоен английский ученый Сэнгер. Высшей наградой была увенчана многолетняя работа "по определению структуры белков, особенно инсулина". Первым белком, чью структуру удалось разгадать, стал инсулин. И сегодня химики используют принципы и методы расшифровки первичной структуры белков, впервые разработанные Сэнгером и его сотрудниками.

Каким же образом ученые узнают последовательность аминокислот в том или ином белке? Сразу же заметим, что расшифровка структуры даже относительно простого белка — дело очень трудоемкое и требует многих месяцев, а иногда и лет упорной работы.