Comunicazione della chimica delle sostanze biologicamente attive con altre scienze. Notizie di salute, medicina e longevità. Tipi di sostanze biologicamente attive

Metaboliti non specifici .

Metaboliti specifici :

UN). ormoni tissutali (paraormoni);

B). veri ormoni.

Metaboliti non specifici- prodotti metabolici prodotti da qualsiasi cellula nel corso della vita e dotati di attività biologica (CO 2 , acido lattico).

Metaboliti specifici- prodotti di scarto prodotti da alcuni tipi specializzati di cellule che hanno attività biologica e specificità di azione:

UN) ormoni tissutali- I BAS, prodotti da cellule specializzate, hanno un effetto principalmente sul sito di produzione.

B) veri ormoni-prodotto dalle ghiandole endocrine

Partecipazione di sostanze biologicamente attive a vari livelli di regolazione neuroumorale:

io livello : regolamento locale o locale Fornito da fattori umorali : soprattutto - metaboliti non specifici e in misura minore - metaboliti specifici (ormoni tissutali).

II livello di regolazione : regionale (organo).ormoni tissutali.

III livello - regolazione interorgano, intersistemica. La regolazione umorale è rappresentata ghiandole endocrine.

IV livello. Tutto il livello del corpo. La regolazione nervosa e umorale sono subordinate a questo livello di regolazione comportamentale.

L'influenza normativa a qualsiasi livello è determinata da una serie di fattori:

quantità sostanza biologicamente attiva;

2. quantità recettori;

3. sensibilità recettori.

Nel suo turnola sensibilità dipende da:

UN). dallo stato funzionale della cellula;

B). sullo stato del microambiente (pH, concentrazione di ioni, ecc.);

V). sulla durata dell'impatto del fattore di disturbo.

Regolamentazione locale (1 livello di regolamentazione)

MercoledìÈ fluido tissutale. Fattori principali:

Connessioni creative.

2. Metaboliti non specifici.

Connessioni creative- scambio tra cellule di macromolecole che trasportano informazioni sui processi cellulari, consentendo alle cellule dei tessuti di funzionare in modo amichevole. Questo è uno dei modi di regolazione più antichi dal punto di vista evolutivo.

Keylon- Sostanze che forniscono connessioni creative. Sono proteine ​​semplici o glicoproteine ​​che influenzano la divisione cellulare e la sintesi del DNA. Violazione delle connessioni creative può essere alla base di una serie di malattie (crescita tumorale) e del processo di invecchiamento.

Metaboliti non specifici - CO 2 , acido lattico - agisce nel sito di formazione sui gruppi di cellule vicini.

Regolamento (di organo) regionale (regolamento di 2° livello)

1. metaboliti non specifici,

2. metaboliti specifici (ormoni tissutali).

sistema ormonale tissutale

Affinché un atleta possa mantenere la normale attività corporea e le prestazioni dopo un intenso allenamento e competizione, è necessario bilanciare la dieta in base alle esigenze individuali dell'atleta, che dovrebbero corrispondere alla sua età, sesso e sport.

Come sapete, i bisogni fisiologici del corpo dipendono dalle condizioni in continua evoluzione della vita dell'atleta. Questo non ti consente di bilanciare accuratamente la dieta.

Tuttavia, il corpo umano ha proprietà regolatrici e può assorbire i nutrienti necessari dal cibo nella quantità di cui ha bisogno al momento. Tuttavia, questi modi di adattare il corpo hanno alcuni limiti.

Il fatto è che il corpo non può sintetizzare alcune preziose vitamine e amminoacidi essenziali nel processo del metabolismo e possono provenire solo dal cibo. Se il corpo non li riceve, la nutrizione sarà squilibrata, a seguito della quale la capacità lavorativa diminuisce, c'è una minaccia di varie malattie.

Latte, formaggi magri e uova sono ricchi di preziosi minerali che proteggono e rafforzano il sistema immunitario.

Per ripristinare il normale funzionamento dei sistemi corporei, insieme al cibo, un atleta deve ricevere una quantità sufficiente di proteine, grassi e carboidrati, nonché sostanze biologicamente attive - vitamine e sali minerali.

Scoiattoli

Queste sostanze sono semplicemente necessarie per gli atleti, poiché aiutano a costruire la massa muscolare.

Le proteine ​​​​si formano nel corpo mediante l'assorbimento di proteine ​​​​dal cibo. In termini di valore nutritivo, non possono essere sostituiti con carboidrati e grassi. Le fonti di proteine ​​sono prodotti di origine animale e vegetale.

Le proteine ​​sono costituite da amminoacidi, suddivisi in sostituibili (circa l'80%) e insostituibili (20%). Gli amminoacidi non essenziali sono sintetizzati nel corpo, ma il corpo non può sintetizzare gli amminoacidi essenziali, quindi devono venire con il cibo.

Proteina- il principale materiale plastico. Il muscolo scheletrico contiene circa il 20% di proteine. Le proteine ​​fanno parte degli enzimi che accelerano varie reazioni e assicurano l'intensità del metabolismo. Le proteine ​​​​si trovano anche negli ormoni coinvolti nella regolazione dei processi fisiologici. Le proteine ​​sono coinvolte nell'attività contrattile dei muscoli. Inoltre, le proteine ​​​​sono parte integrante dell'emoglobina e forniscono il trasporto di ossigeno. Le proteine ​​​​del sangue (fibrinogeno) sono coinvolte nel processo della sua coagulazione. Le proteine ​​complesse (nucleoproteine) contribuiscono all'eredità delle qualità del corpo. Le proteine ​​sono anche una fonte di energia necessaria per l'esercizio: 1 g di proteine ​​contiene 4,1 kcal.

Come già accennato, il tessuto muscolare è costituito da proteine, quindi i bodybuilder per massimizzare la massa muscolare introducono nella dieta molte proteine, 2-3 volte la quantità raccomandata. Va notato che l'idea che un'elevata assunzione di proteine ​​aumenti la forza e la resistenza è errata. L'unico modo per aumentare le dimensioni dei muscoli senza danni alla salute è l'esercizio fisico regolare. Se un atleta consuma una grande quantità di cibo proteico, ciò porta ad un aumento del peso corporeo. Poiché l'allenamento regolare aumenta il fabbisogno di proteine ​​​​del corpo, la maggior parte degli atleti consuma cibi ricchi di proteine, tenendo conto della norma calcolata dai nutrizionisti.

Gli alimenti fortificati con proteine ​​includono carne, prodotti a base di carne, pesce, latte e uova.

La carne è una fonte di proteine ​​complete, grassi, vitamine (B1, B2, B6) e sali minerali (potassio, sodio, fosforo, ferro, magnesio, zinco, iodio). Inoltre, la composizione dei prodotti a base di carne comprende sostanze azotate che stimolano la secrezione del succo gastrico e sostanze estrattive prive di azoto che vengono estratte durante la cottura.

I segni della carne fresca sono il grasso rosso e morbido, spesso colorato in tonalità rosso vivo. Al taglio la polpa deve essere densa, elastica, il foro formato dalla pressatura deve scomparire velocemente. L'odore caratteristico della carne fresca è carnoso, caratteristico di questo tipo di animale. La carne congelata dovrebbe avere una superficie piana, leggermente ricoperta di brina, sulla quale al tatto rimangono macchie di una tinta rossastra.

Una fetta di carne congelata è di colore rosa-grigiastro, il grasso è bianco o giallo chiaro. La freschezza della carne può essere determinata mediante prova di cottura. Per fare questo, un pezzetto di polpa viene fatto bollire in una casseruola sotto un coperchio, dopodiché viene determinata la qualità dell'odore del brodo. Un odore aspro o putrido indica che tale carne non dovrebbe essere mangiata. Il brodo di carne deve essere trasparente, il grasso in superficie deve essere leggero.

Anche reni, fegato, cervello, polmoni contengono proteine ​​e hanno un alto valore biologico. Oltre alle proteine, il fegato contiene molta vitamina A e composti liposolubili di ferro, rame e fosforo. È particolarmente utile per gli atleti che hanno subito un grave infortunio o un intervento chirurgico.

Una preziosa fonte di proteine ​​è il pesce di mare e di fiume. Per la presenza di sostanze nutritive, non è inferiore alla carne. Rispetto alla carne, la composizione chimica del pesce è leggermente più varia. Contiene fino al 20% di proteine, 20-30% di grassi, 1,2% di sali minerali (sali di potassio, fosforo e ferro). Il pesce di mare contiene molto fluoro e iodio.

Il pesce fresco dovrebbe avere scaglie lisce, lucide e aderenti alla carcassa. Le branchie del pesce fresco sono rosse o rosa, gli occhi sono trasparenti, sporgenti. La carne deve essere elastica, densa, con ossa difficili da separare, non si forma un buco quando viene premuto con un dito e scompare immediatamente quando si forma. Se una carcassa di pesce fresco viene gettata in acqua, annegherà. L'odore di tale pesce è pulito, specifico. Il pesce benigno congelato ha squame aderenti. Gli occhi sono a livello delle orbite o sporgenti, l'odore caratteristico di questo tipo di pesce non è putrido. Segni di pesce stantio sono occhi infossati, squame senza lucentezza, muco torbido e appiccicoso sulla carcassa, ventre gonfio, branchie giallastre o grigiastre, carne flaccida che si separa facilmente dalle ossa e odore putrido. Il pesce congelato secondario si distingue per una superficie opaca, un colore cambiato della carne sul taglio e occhi profondamente infossati. È pericoloso mangiare pesce stantio con queste caratteristiche.

Per determinare la qualità del pesce, soprattutto congelato, si consiglia di utilizzare un campione con un coltello riscaldato in acqua bollente. Il coltello viene inserito nel muscolo dietro la testa, dopodiché viene determinato l'odore della carne. Puoi anche usare la cottura di prova, per la quale un pezzetto di pesce o le branchie estratte vengono bollite in acqua e quindi viene determinata la qualità dell'odore.

Nella nutrizione degli atleti è consentito l'uso di uova di gallina e di quaglia. È vietato l'uso di uova di uccelli acquatici, in quanto potrebbero essere contaminate da agenti patogeni intestinali. La freschezza dell'uovo è determinata guardando la luce attraverso un tubo di cartone. Un metodo di prova efficace consiste nell'immergere le uova in una soluzione salina (30 g di sale per 1 litro d'acqua). Le uova fresche affondano in una soluzione salina, quelle conservate a lungo galleggiano nell'acqua, quelle secche e marce galleggiano.

Oltre alle proteine ​​animali, ci sono proteine ​​vegetali che si trovano principalmente nelle noci e nei legumi, oltre che nella soia.

I legumi sono una fonte nutriente e soddisfacente di proteine ​​sgrassate, contengono fibre insolubili, carboidrati complessi, ferro, vitamine del gruppo C e B. I legumi sono il miglior sostituto delle proteine ​​animali, abbassano il colesterolo, stabilizzano la glicemia. La loro inclusione nella dieta degli atleti è necessaria non solo perché i legumi contengono una grande quantità di proteine. Tale cibo ti consente di controllare il peso corporeo. È meglio non consumare i legumi durante il periodo della competizione, poiché sono alimenti piuttosto difficili da digerire.

La soia contiene proteine ​​di alta qualità, fibre solubili, inibitori della proteasi. I prodotti a base di soia sono buoni sostituti della carne, del latte e sono indispensabili nella dieta di sollevatori di pesi e bodybuilder.

Le noci, oltre alle proteine ​​​​vegetali, contengono vitamine del gruppo B, vitamina E, potassio, selenio. Vari tipi di noci sono inclusi nella dieta degli atleti come prodotto nutriente, una piccola quantità del quale può sostituire una grande quantità di cibo. Le noci arricchiscono il corpo di vitamine, proteine ​​e grassi, riducono il rischio di cancro e prevengono molte malattie cardiache.

IO. Introduzione.

A sostanze biologicamente attive relazionare: enzimi, vitamine e ormoni. Questi sono composti vitali e necessari, ognuno dei quali svolge un ruolo insostituibile e molto importante nella vita del corpo.

La digestione e l'assimilazione del cibo avviene con la partecipazione di enzimi. Sintesi e scomposizione di proteine, acidi nucleici, lipidi, ormoni e altre sostanze nei tessuti corporei è anche un insieme di reazioni enzimatiche. Tuttavia, qualsiasi manifestazione funzionale di un organismo vivente - respirazione, contrazione muscolare, attività neuropsichica, riproduzione, ecc. - sono anche direttamente correlati all'azione dei corrispondenti sistemi enzimatici. In altre parole, senza enzimi senza vita. Il loro significato per il corpo umano non è limitato alla normale fisiologia. Molte malattie umane si basano su violazioni dei processi enzimatici.

vitamine può essere assegnato al gruppo biologicamente composti attivi che hanno un effetto sul metabolismo in concentrazioni trascurabili. Questi sono composti organici di varie strutture chimiche necessarie per il normale funzionamento di quasi tutti i processi del corpo. Aumentano la resistenza del corpo a vari fattori estremi e malattie infettive, contribuiscono alla neutralizzazione e all'eliminazione di sostanze tossiche, ecc.

ormoni - Si tratta di prodotti della secrezione interna, prodotti da ghiandole speciali o singole cellule, vengono rilasciati nel sangue e trasportati in tutto il corpo provocando normalmente un certo effetto biologico.

loro stessi ormoni non influenzano direttamente alcuna risposta cellulare. Solo contattando un certo, peculiare solo a lui recettore, si provoca una certa reazione.

Spesso ormoni vengono chiamati anche alcuni altri prodotti metabolici, che si formano in tutti [es. anidride carbonica] o solo in alcuni [es. acetilcolina] tessuti che hanno un grado maggiore o minore di attività fisiologica e sono coinvolti nella regolazione delle funzioni dell'organismo animale.Tuttavia, un'interpretazione così ampia del concetto "ormoni" lo priva di ogni specificità qualitativa. termine "ormoni" dovrebbero essere designati solo quei prodotti metabolici attivi che si formano in formazioni speciali - ghiandole endocrine. Sostanze biologicamente attive, formato in altri organi e tessuti, è consuetudine chiamare "paraormoni", "istoormoni", "stimolanti biogenici".

Nelle piante si formano anche prodotti metabolici biologicamente attivi, ma queste sostanze dovrebbero essere classificate come ormoni completamente sbagliato.

Ora facciamo conoscenza con ogni gruppo di sostanze che compongono biologicamente attivo separatamente.

II. Enzimi.

1.Storia della scoperta.

Tutti i processi vitali si basano su migliaia di reazioni chimiche. Entrano nel corpo senza l'uso di alte temperature e pressioni, ad es. in condizioni miti. Le sostanze che vengono ossidate nelle cellule umane e animali bruciano in modo rapido ed efficiente, arricchendo il corpo di energia e materiale da costruzione. Ma le stesse sostanze possono essere conservate per anni sia in forma in scatola [isolata dall'aria] sia nell'aria in presenza di ossigeno. La capacità di digerire rapidamente i prodotti in un organismo vivente è dovuta alla presenza di speciali catalizzatori biologici nelle cellule - enzimi. Il termine "enzima"(fermentum in latino significa "fermentato", "pasta madre") fu proposto dallo scienziato olandese Van Helmont all'inizio del XVII secolo. Così ha chiamato un agente sconosciuto che prende parte attiva al processo di fermentazione alcolica.

Lo studio sperimentale dei processi enzimatici iniziò nel XVIII secolo, quando il naturalista francese R. Reaumur organizzò esperimenti per chiarire il meccanismo della digestione del cibo nello stomaco dei rapaci. Diede ai rapaci di ingoiare pezzi di carne, racchiusi in un tubo di metallo forato, che era attaccato a una sottile catena. Poche ore dopo, il tubo è stato estratto dallo stomaco dell'uccello e si è scoperto che la carne si era parzialmente sciolta. Poiché era in un tubo e non poteva essere sottoposto a macinazione meccanica, era naturale supporre che fosse influenzato dal succo gastrico. Questa ipotesi è stata confermata dal naturalista italiano L. Spallanzani. In un tubo metallico, inghiottito dai rapaci, L. Spallanzani ha posto un pezzo di spugna. Dopo aver rimosso il tubo dalla spugna, il succo gastrico è stato spremuto. Quindi la carne è stata riscaldata in questo succo e si è completamente "dissolta".

Molto più tardi (1836) T. Schwann scoprì l'enzima nel succo gastrico pepsina(dalla parola greca pepto - "cuoco") sotto l'influenza del quale avviene la digestione della carne nello stomaco. Questi lavori servirono come inizio dello studio dei cosiddetti enzimi proteolitici.

Un evento importante nello sviluppo della scienza degli enzimi fu il lavoro di K.S. Kiroff. Nel 1814, un membro a pieno titolo dell'Accademia delle scienze di San Pietroburgo, K.S. Kirgoff, scoprì che l'orzo germinato è in grado di convertire l'amido polisaccaride nel disaccaride maltosio e l'estratto di lievito scompone lo zucchero di barbabietola in monosaccaridi: glucosio e fruttosio. Questi furono i primi studi di fermentologia. Sebbene in pratica l'uso di processi enzimatici sia noto da tempo immemorabile (fermentazione delle uve, caseificazione, ecc.)

In diverse pubblicazioni vengono utilizzati due concetti: "enzimi" E "enzimi". Questi nomi sono identici. Intendono la stessa cosa - catalizzatori biologici. La prima parola è tradotta come "pasta madre", la seconda - "nel lievito".

Per molto tempo non hanno immaginato cosa succede nel lievito, quale forza è presente in essi che fa disgregare le sostanze e trasformarle in sostanze più semplici. Fu solo con l'invenzione del microscopio che si scoprì che il lievito è un insieme di un gran numero di microrganismi che usano lo zucchero come principale nutriente. In altre parole, ogni cellula di lievito è "ripiena" di enzimi in grado di scomporre lo zucchero. Ma allo stesso tempo erano noti anche altri catalizzatori biologici, non racchiusi in una cellula vivente, ma liberamente "viventi" al di fuori di essa. Ad esempio, sono stati trovati nella composizione dei succhi gastrici, estratti cellulari. A questo proposito, in passato si distinguevano due tipi di catalizzatori: si riteneva che gli enzimi stessi fossero inseparabili dalla cellula e non potessero funzionare al di fuori di essa, cioè sono "organizzati". E i catalizzatori "disorganizzati" che possono funzionare al di fuori della cellula sono stati chiamati enzimi. Questa opposizione di enzimi "viventi" ed enzimi "non viventi" è stata spiegata dall'influenza dei vitalisti, dalla lotta tra idealismo e materialismo nelle scienze naturali. Le opinioni degli studiosi sono divise. Il fondatore della microbiologia L. Pasteur ha sostenuto che l'attività enzimi determinata dalla vita cellulare. Se la cellula viene distrutta, anche l'azione dell'enzima si fermerà. I chimici guidati da J. Liebig hanno sviluppato una teoria puramente chimica della fermentazione, dimostrando che l'attività degli enzimi non dipende dall'esistenza di una cellula.

Nel 1871, il medico russo M.M. Manasseina distruggeva le cellule di lievito strofinandole con sabbia di fiume. La linfa cellulare, separata dai resti delle cellule, conservava la sua capacità di fermentare lo zucchero. Un quarto di secolo dopo, lo scienziato tedesco E. Buchner ottenne un succo privo di cellule premendo lievito vivo sotto pressione fino a 5 * 10 Pa. Questo succo, come lievito vivo, zucchero fermentato per formare alcool e monossido di carbonio (IV):

C6H12O6 ---> 2C2H5OH + 2CO2

Opere di A.N. Lebedev sullo studio delle cellule di lievito e le opere di altri scienziati hanno posto fine alle idee vitalistiche nella teoria della catalisi biologica e ai termini "enzima" E "enzima" sono stati usati come pari.

2. Proprietà degli enzimi.

Essendo proteine, gli enzimi hanno tutte le loro proprietà. Allo stesso tempo, i biocatalizzatori sono caratterizzati da una serie di qualità specifiche, derivanti anche dalla loro natura proteica. Queste qualità distinguono gli enzimi dai catalizzatori convenzionali. Questi includono la termolabilità degli enzimi, la dipendenza della loro azione dal valore del pH del mezzo, la specificità e, infine, la suscettibilità all'influenza di attivatori e inibitori.

Termolabilità enzimi si spiega con il fatto che la temperatura, da un lato, influisce sulla parte proteica dell'enzima, portando a valori troppo elevati alla denaturazione proteica e ad una diminuzione della funzione catalitica, e dall'altro influisce sulla velocità di reazione della formazione del complesso enzima-substrato e tutte le fasi successive trasformazione del substrato, che porta ad un aumento della catalisi.

La dipendenza dell'attività catalitica dell'enzima dalla temperatura è espressa da una curva tipica. Fino a una certa temperatura (fino a 50°C in media), l'attività catalitica aumenta e per ogni 10°C la velocità di conversione del substrato aumenta di circa 2 volte. Allo stesso tempo, la quantità di enzima inattivato aumenta gradualmente a causa della denaturazione della sua parte proteica. A temperature superiori a 50°C, la denaturazione della proteina enzimatica aumenta bruscamente e, sebbene la velocità delle reazioni di trasformazione del substrato continui ad aumentare, l'attività dell'enzima, espressa nella quantità di substrato convertito, diminuisce.

Recenti studi dettagliati sull'aumento dell'attività enzimatica all'aumentare della temperatura hanno mostrato una natura più complessa di questa dipendenza rispetto a quanto sopra indicato: in molti casi, non corrisponde alla regola del raddoppio dell'attività ogni 10°C, principalmente a causa del graduale aumento cambiamenti conformazionali nella molecola enzima.

La temperatura alla quale l'attività catalitica di un enzima è massima è chiamata sua temperatura ottimale. La temperatura ottimale per diversi enzimi non è la stessa. In generale, per gli enzimi di origine animale è compresa tra 40 e 50°C, e di origine vegetale tra 50 e 60°C. Tuttavia, esistono enzimi con una temperatura ottimale più elevata, ad esempio la papaina (un enzima di origine vegetale che accelera l'idrolisi proteica) ha una temperatura ottimale a 80 ° C. Allo stesso tempo, per la catalasi (un enzima che accelera la decomposizione di H2O2 in H2O e O2), la temperatura ottimale di azione è compresa tra 0 e -10°C e, a temperature più elevate, l'enzima viene vigorosamente ossidato e inattivato.

dottore in scienze biologiche, professore VM Shkumatov;

Vice Direttore Generale per

sviluppo innovativo di RUE "Belmedpreparaty"

candidato di scienze tecniche TV Trukhacheva

Leontyev, V.N.

Chimica delle sostanze biologicamente attive: un corso elettronico di testi di lezioni per studenti della specialità 1-48 02 01 "Biotecnologia" forme di istruzione a tempo pieno e part-time / V. N. Leontiev, O. S. Ignatovets. - Minsk: BSTU, 2013. - 129 p.

Il corso elettronico di testi a lezione è dedicato alle caratteristiche strutturali e funzionali e alle proprietà chimiche delle principali classi di sostanze biologicamente attive (proteine, carboidrati, lipidi, vitamine, antibiotici, ecc.). Vengono descritti i metodi per la sintesi chimica e l'analisi strutturale delle classi di composti elencate, le loro proprietà ed effetti sui sistemi biologici, nonché la loro distribuzione in natura.

Argomento 1. introduzione
La chimica delle sostanze biologicamente attive studia la struttura e le funzioni biologiche dei componenti più importanti della materia vivente, principalmente biopolimeri e bioregolatori a basso peso molecolare, concentrandosi sul chiarimento dei modelli di relazione tra struttura e azione biologica. In effetti, è il fondamento chimico della biologia moderna. Sviluppando i problemi fondamentali della chimica del mondo vivente, la chimica bioorganica contribuisce a risolvere i problemi relativi all'ottenimento di farmaci praticamente importanti per la medicina, l'agricoltura e una serie di industrie.

Oggetti di studio: proteine ​​e peptidi, acidi nucleici, carboidrati, lipidi, biopolimeri di tipo misto - glicoproteine, nucleoproteine, lipoproteine, glicolipidi, ecc.; alcaloidi, terpenoidi, vitamine, antibiotici, ormoni, prostaglandine, sostanze di crescita, feromoni, tossine, nonché droghe sintetiche, pesticidi, ecc.

Metodi di ricerca: l'arsenale principale sono i metodi della chimica organica, tuttavia, nella risoluzione di problemi strutturali e funzionali sono coinvolti anche vari metodi fisici, fisico-chimici, matematici e biologici.

Obiettivi principali: isolamento dei composti studiati in uno stato individuale mediante cristallizzazione, distillazione, vari tipi di cromatografia, elettroforesi, ultrafiltrazione, ultracentrifugazione, distribuzione controcorrente, ecc.; determinazione della struttura, anche spaziale, basata sugli approcci della chimica organica e fisico-organica mediante spettrometria di massa, vari tipi di spettroscopia ottica (IR, UV, laser, ecc.), analisi di diffrazione di raggi X, risonanza magnetica nucleare , risonanza paramagnetica elettronica, rotazione della dispersione ottica e dicroismo circolare, metodi di cinetica veloce, ecc., combinati con calcoli al computer; sintesi chimica e modifica chimica dei composti studiati, compresa sintesi completa, sintesi di analoghi e derivati, al fine di confermare la struttura, chiarire la relazione tra struttura e funzione biologica e ottenere farmaci praticamente preziosi; test biologici dei composti ottenuti in vitro E in vivo.

I gruppi funzionali più comuni nelle biomolecole sono:

idrossile (alcoli)	gruppo amminico (ammine)
aldeide (aldeidi)	ammide (ammidi)
carbonile (chetoni)	estere
carbossilici (acidi)	etereo
sulfidrile (tioli)	metile
disolfuro	etilico
fosfato	fenile
guanidina	imidazolo

Argomento 2 Proteine ​​e peptidi. Struttura primaria di proteine ​​e peptidi
Scoiattoli- biopolimeri ad alto peso molecolare costituiti da residui di amminoacidi. Il peso molecolare delle proteine ​​varia da 6.000 a 2.000.000 Da. Sono le proteine ​​​​che sono il prodotto delle informazioni genetiche trasmesse di generazione in generazione e svolgono tutti i processi vitali nella cellula. Questi polimeri incredibilmente diversi hanno alcune delle funzioni cellulari più importanti e versatili.

Le proteine ​​possono essere divise:
1) per struttura : le proteine ​​semplici sono costituite da residui amminoacidici e, per idrolisi, si decompongono, rispettivamente, solo in amminoacidi liberi o loro derivati.

Proteine ​​complesse sono proteine ​​a due componenti costituite da una proteina semplice e da un componente non proteico chiamato gruppo prostetico. Durante l'idrolisi di proteine ​​​​complesse, oltre agli amminoacidi liberi, si forma una parte non proteica oi suoi prodotti di decadimento. Possono includere ioni metallici (metalloproteine), molecole di pigmento (cromoproteine), possono formare complessi con altre molecole (lipo-, nucleo-, glicoproteine) e anche legare in modo covalente il fosfato inorganico (fosfoproteine);

2. solubilità in acqua:

- solubile in acqua

- solubile in sale

- solubile in alcool

- insolubile;

3. funzioni svolte : Le funzioni biologiche delle proteine ​​includono:

- catalitico (enzimatico),

- regolatore (la capacità di regolare la velocità delle reazioni chimiche nella cellula e il livello del metabolismo nell'intero organismo),

- trasporto (trasporto di sostanze nel corpo e loro trasferimento attraverso le biomembrane),

- strutturale (come parte di cromosomi, citoscheletro, connettivo, muscolare, tessuti di supporto),

– recettore (interazione delle molecole del recettore con componenti extracellulari e inizio di una specifica risposta cellulare).

Inoltre, le proteine ​​​​svolgono funzioni protettive, di ricambio, tossiche, contrattili e di altro tipo;

4) a seconda della struttura spaziale:

- fibrillari (sono usati dalla natura come materiale strutturale),

- globulare (enzimi, anticorpi, alcuni ormoni, ecc.).

AMINOACIDI, LORO PROPRIETÀ
Aminoacidi sono chiamati acidi carbossilici contenenti un gruppo amminico e un gruppo carbossilico. Gli amminoacidi naturali sono acidi 2-amminocarbossilici o α-amminoacidi, sebbene esistano amminoacidi come β-alanina, taurina, acido γ-amminobutirrico. In generale, la formula per un α-amminoacido è la seguente:


Gli α-amminoacidi al 2 ° atomo di carbonio hanno quattro diversi sostituenti, cioè tutti gli α-amminoacidi, ad eccezione della glicina, hanno un atomo di carbonio asimmetrico (chirale) ed esistono sotto forma di due enantiomeri - l- E D-aminoacidi. Gli amminoacidi naturali lo sono l-riga. D Gli α-amminoacidi si trovano nei batteri e negli antibiotici peptidici.

Tutti gli amminoacidi in soluzioni acquose possono esistere come ioni bipolari e la loro carica totale dipende dal pH del mezzo. Viene chiamato il valore di pH al quale la carica totale è zero punto isoelettrico. Nel punto isoelettrico, l'amminoacido è uno zwitterione, cioè il suo gruppo amminico è protonato e il gruppo carbossilico è dissociato. Nella regione del pH neutro, la maggior parte degli amminoacidi sono zwitterioni:


Gli amminoacidi non assorbono la luce nella regione visibile dello spettro, gli amminoacidi aromatici assorbono la luce nella regione UV dello spettro: triptofano e tirosina a 280 nm, fenilalanina a 260 nm.

Le proteine ​​danno una serie di reazioni cromatiche dovute alla presenza di alcuni residui amminoacidici o gruppi chimici comuni. Queste reazioni sono ampiamente utilizzate per scopi analitici. Tra questi, i più noti sono la reazione della ninidrina, che consente la determinazione quantitativa di gruppi amminici in proteine, peptidi e amminoacidi, nonché la reazione del biureto, che viene utilizzata per la determinazione qualitativa e quantitativa di proteine ​​e peptidi . Quando una proteina o un peptide, ma non un amminoacido, viene riscaldato con CuSO 4 in una soluzione alcalina, si forma un composto complesso di rame di colore viola, la cui quantità può essere determinata spettrofotometricamente. I test del colore per i singoli amminoacidi vengono utilizzati per rilevare i peptidi contenenti i corrispondenti residui di amminoacidi. Per identificare il gruppo guanidinico dell'arginina, viene utilizzata la reazione di Sakaguchi: quando interagiscono con a-naftolo e ipoclorito di sodio, le guanidine in un mezzo alcalino danno un colore rosso. L'anello indolico del triptofano può essere rilevato dalla reazione di Ehrlich - un colore rosso-violetto quando reagito con p-dimetilammino-benzaldeide in H 2 SO 4 . La reazione di Pauli permette di identificare residui di istidina e tirosina, che reagiscono con l'acido diazobenzensolfonico in soluzioni alcaline, formando derivati ​​di colore rosso.

Il ruolo biologico degli amminoacidi:

1) elementi strutturali di peptidi e proteine, i cosiddetti aminoacidi proteinogenici. La composizione delle proteine ​​comprende 20 amminoacidi che sono codificati dal codice genetico e sono inclusi nelle proteine ​​durante la traduzione, alcuni di essi possono essere fosforilati, acilati o idrossilati;

2) elementi strutturali di altri composti naturali - coenzimi, acidi biliari, antibiotici;

3) molecole segnale. Alcuni degli amminoacidi sono neurotrasmettitori o precursori di neurotrasmettitori, ormoni e istoormoni;

4) i metaboliti più importanti, ad esempio alcuni aminoacidi sono precursori di alcaloidi vegetali, oppure fungono da donatori di azoto, oppure sono componenti vitali della nutrizione.

La nomenclatura, il peso molecolare e i valori di pK degli amminoacidi sono riportati nella Tabella 1.

Tabella 1
Nomenclatura, peso molecolare e valori pK degli amminoacidi

Gli amminoacidi differiscono nella loro solubilità in acqua. Ciò è dovuto alla loro natura zwitterionica, nonché alla capacità dei radicali di interagire con l'acqua (per essere idratati). A idrofilo includono radicali contenenti gruppi funzionali privi di carica cationici, anionici e polari. A idrofobo- radicali contenenti gruppi alchilici o arilici.

A seconda della polarità R-i gruppi distinguono quattro classi di amminoacidi: non polari, polari non caricati, caricati negativamente e caricati positivamente.

Gli amminoacidi non polari includono: glicina; amminoacidi con catene laterali alchiliche e ariliche - alanina, valina, leucina, isoleucina; tirosina, triptofano, fenilalanina; amminoacido - prolina. Tendono ad entrare nell'ambiente idrofobo "dentro" la molecola proteica (Fig. 1).

Riso. 1. Amminoacidi non polari
Gli amminoacidi con carica polare includono: amminoacidi con carica positiva - istidina, lisina, arginina (Fig. 2); amminoacidi caricati negativamente - acido aspartico e glutammico (Fig. 3). Di solito sporgono verso l'esterno nell'ambiente acquoso dello scoiattolo.

I rimanenti aminoacidi formano la categoria dei polari scarichi: serina e treonina (aminoacidi-alcoli); asparagina e glutammina (ammidi dell'acido aspartico e glutammico); cisteina e metionina (amminoacidi contenenti zolfo).

Poiché i gruppi COOH degli acidi glutammico e aspartico sono completamente dissociati a pH neutro, sono chiamati glutammato E aspartato indipendentemente dalla natura dei cationi presenti nel mezzo.

Un certo numero di proteine ​​​​contengono amminoacidi speciali formati modificando amminoacidi ordinari dopo la loro inclusione nella catena polipeptidica, ad esempio 4-idrossiprolina, fosfoserina, acido -carbossiglutammico, ecc.

Riso. 2. Amminoacidi con gruppi laterali carichi
Tutti gli amminoacidi formati durante l'idrolisi delle proteine ​​in condizioni abbastanza blande mostrano attività ottica, cioè la capacità di ruotare il piano della luce polarizzata (ad eccezione della glicina).

Riso. 3. Amminoacidi con gruppi laterali carichi
Tutti i composti che possono esistere in due forme stereoisomeriche, gli isomeri L e D, hanno attività ottica (Fig. 4). Le proteine ​​​​contengono solo l-aminoacidi.

l-alanina D-alanina
Riso. 4. Isomeri ottici dell'alanina

La glicina non ha un atomo di carbonio asimmetrico, mentre la treonina e l'isoleucina contengono ciascuna due atomi di carbonio asimmetrici. Tutti gli altri amminoacidi hanno un atomo di carbonio asimmetrico.

La forma otticamente inattiva di un amminoacido è chiamata racemato, che è una miscela equimolare D- E l-isomeri, ed è indicato dal simbolo DL-.

M

I monomeri degli amminoacidi che costituiscono i polipeptidi sono chiamati residui amminoacidici. I residui amminoacidici sono collegati tra loro da un legame peptidico (Fig. 5), nella cui formazione prendono parte il gruppo -carbossilico di un amminoacido e il gruppo α-amminico di un altro.
Riso. 5. Formazione del legame peptidico
L'equilibrio di questa reazione è spostato verso la formazione di amminoacidi liberi e non del peptide. Pertanto, la biosintesi dei polipeptidi richiede catalisi e consumo di energia.

Poiché il dipeptide contiene gruppi carbossilici e amminici reattivi, altri residui di amminoacidi possono essere attaccati ad esso con l'aiuto di nuovi legami peptidici, con conseguente formazione di un polipeptide, una proteina.

La catena polipeptidica è costituita da sezioni che si ripetono regolarmente - gruppi NH-CHR-CO che formano la catena principale (scheletro o spina dorsale della molecola) e una parte variabile, comprese le caratteristiche catene laterali. R-gruppi di residui di amminoacidi sporgono dallo scheletro peptidico e formano in larga misura la superficie del polimero, determinando molte delle proprietà fisiche e chimiche delle proteine. La rotazione libera nello scheletro peptidico è possibile tra l'atomo di azoto del gruppo peptidico e il vicino atomo di carbonio α, nonché tra l'atomo di carbonio α e il carbonio del gruppo carbonilico. A causa di ciò, la struttura lineare può acquisire una conformazione spaziale più complessa.

Viene chiamato un residuo amminoacidico che ha un gruppo α-amminico libero N-terminale e con un gruppo -carbossilico libero - CON-terminale.

La struttura dei peptidi è solitamente rappresentata con N- FINE.

A volte i gruppi terminali -ammino e -carbossilico si legano tra loro, formando peptidi ciclici.

I peptidi differiscono per il numero di amminoacidi, la composizione degli amminoacidi e l'ordine in cui gli amminoacidi sono combinati.

I legami peptidici sono molto forti e per la loro idrolisi chimica sono necessarie condizioni difficili: alta temperatura e pressione, ambiente acido e tempi lunghi.

In una cellula vivente, i legami peptidici possono essere rotti da enzimi proteolitici chiamati proteasi o idrolasi peptidiche.

Proprio come gli amminoacidi, le proteine ​​sono composti anfoteri e si caricano in soluzioni acquose. Ogni proteina ha il proprio punto isoelettrico - il valore di pH al quale le cariche positive e negative della proteina sono completamente compensate e la carica totale della molecola è zero. A valori di pH superiori al punto isoelettrico, la proteina porta una carica negativa, mentre a valori di pH inferiori al punto isoelettrico è positiva.
SEQUENATORI. STRATEGIA E TATTICA DELL'ANALISI DELLA STRUTTURA PRIMARIA
Determinare la struttura primaria delle proteine ​​si riduce a scoprire l'ordine in cui gli amminoacidi sono disposti nella catena polipeptidica. Questo problema viene risolto utilizzando il metodo sequenziamento(dall'inglese. sequenza-sotto sequenza).

In linea di principio, la struttura primaria delle proteine ​​può essere determinata mediante analisi diretta della sequenza amminoacidica o decifrando la sequenza nucleotidica dei geni corrispondenti utilizzando il codice genetico. Naturalmente, la combinazione di questi metodi fornisce la massima affidabilità.

In realtà il sequenziamento al suo livello attuale consente di determinare la sequenza di amminoacidi nei polipeptidi, la cui dimensione non supera diverse decine di residui di amminoacidi. Allo stesso tempo, i frammenti polipeptidici studiati sono molto più corti di quelle proteine ​​naturali con cui abbiamo a che fare. Pertanto, è necessario il taglio preliminare del polipeptide originale in brevi frammenti. Dopo aver sequenziato i frammenti risultanti, devono essere ricollegati nella sequenza originale.

Pertanto, la determinazione della sequenza proteica primaria è ridotta ai seguenti passaggi principali:

1) scissione della proteina in diversi frammenti di una lunghezza disponibile per il sequenziamento;

2) sequenziamento di ciascuno dei frammenti ottenuti;

3) assemblaggio della struttura completa della proteina dalle strutture stabilite dei suoi frammenti.

Lo studio della struttura primaria di una proteina consiste nelle seguenti fasi:

– determinazione del suo peso molecolare;

– determinazione della composizione amminoacidica specifica (composizione AA);

- definizione N- E CON-residui amminoacidici terminali;

- scissione della catena polipeptidica in frammenti;

- scissione della catena polipeptidica originaria in altro modo;

– separazione dei frammenti ottenuti;

– analisi amminoacidica di ogni frammento;

– definizione della struttura primaria del polipeptide, tenendo conto delle sequenze sovrapposte dei frammenti di entrambe le scissioni.

Poiché non esiste ancora un metodo per stabilire la struttura primaria completa di una proteina su un'intera molecola, la catena polipeptidica è soggetta a una scissione specifica da parte di reagenti chimici o enzimi proteolitici. La miscela dei frammenti peptidici formati viene separata e per ciascuno di essi vengono determinate la composizione amminoacidica e la sequenza amminoacidica. Dopo aver stabilito la struttura di tutti i frammenti, è necessario scoprire l'ordine della loro disposizione nella catena polipeptidica originale. Per fare ciò, la proteina viene scissa con un altro agente e si ottiene un secondo insieme diverso di frammenti peptidici, che vengono separati e analizzati in modo simile.

1. Determinazione del peso molecolare (i seguenti metodi sono discussi in dettaglio nell'argomento 3):

- per viscosità;

- in base alla velocità di sedimentazione (metodo dell'ultracentrifugazione);

– cromatografia su gel;

– elettroforesi in PAAG in condizioni dissocianti.

2. Determinazione della composizione AA. L'analisi della composizione amminoacidica include l'idrolisi acida completa della proteina o del peptide di interesse con acido cloridrico 6N. acido cloridrico e determinazione quantitativa di tutti gli amminoacidi nell'idrolizzato. L'idrolisi del campione viene effettuata in fiale sigillate sotto vuoto a 150°C per 6 ore La determinazione quantitativa degli amminoacidi in un idrolizzato proteico o peptidico viene effettuata utilizzando un analizzatore di amminoacidi.

3. Determinazione dei residui di N- e C-amminoacidi. Nella catena polipeptidica di una proteina, da un lato, è presente un residuo amminoacidico recante un gruppo α-amminico libero (ammino o N-terminale) e, dall'altro, un residuo con un gruppo α-carbossilico libero (carbossilico o CON-residuo terminale). L'analisi dei residui terminali gioca un ruolo importante nel processo di determinazione della sequenza amminoacidica di una proteina. Nella prima fase dello studio, consente di stimare il numero di catene polipeptidiche che compongono la molecola proteica e il grado di omogeneità del farmaco oggetto di studio. Nelle fasi successive, attraverso l'analisi N-residui amminoacidici terminali controllano il processo di separazione dei frammenti peptidici.

Reazioni per la determinazione dei residui amminoacidici N-terminali:

1) uno dei primi metodi per determinare N-terminale di residui amminoacidici è stato proposto da F. Sanger nel 1945. Quando il gruppo α-ammino di un peptide o di una proteina reagisce con il 2,4-dinitrofluorobenzene, si ottiene un derivato dinitrofenile (DNF) di colore giallo. La successiva idrolisi acida (5,7 N. HCl) porta alla scissione dei legami peptidici e alla formazione di un derivato DNP N-amminoacido terminale. L'amminoacido DNP viene estratto con etere e identificato mediante cromatografia in presenza di standard.

2) metodo di dasilazione. La più grande applicazione per la determinazione N-terminali sono attualmente trovati con il metodo dansil sviluppato nel 1963 da W. Gray e B. Hartley. Come il metodo della dinitrofenilazione, si basa sull'introduzione di una "etichetta" nei gruppi amminici della proteina, che non viene rimossa durante la successiva idrolisi. Il suo primo passo è la reazione del dansil cloruro (1-dimetilamminonaftalene-5-solfocloruro) con il gruppo amminico non protonato di un peptide o di una proteina per formare il dansil peptide (DNS peptide). Nella fase successiva, il peptide DNS viene idrolizzato (5,7 N HC1, 105°C, 12-16 h) e rilasciato N-terminale α-DNS-amminoacido. Gli amminoacidi DNS hanno un'intensa fluorescenza nella regione ultravioletta dello spettro (365 nm); solitamente 0,1 - 0,5 nmol di una sostanza sono sufficienti per la loro identificazione.

Esistono numerosi metodi che possono essere utilizzati per determinare come N-residuo amminoacidico terminale e sequenza amminoacidica. Questi includono la degradazione di Edman e l'idrolisi enzimatica con aminopeptidasi. Questi metodi saranno discussi in dettaglio di seguito quando si descrive la sequenza amminoacidica dei peptidi.

Reazioni per la determinazione dei residui amminoacidici C-terminali:

1) tra i metodi chimici per la determinazione CON-residui amminoacidici terminali, meritano attenzione il metodo dell'idrazinolisi proposto da S. Akabori e l'ossazolone. Nel primo di questi, quando un peptide o una proteina viene riscaldato con idrazina anidra a 100-120°C, i legami peptidici vengono idrolizzati per formare amminoacidi idrazidi. CON-l'amminoacido terminale rimane come amminoacido libero e può essere isolato dalla miscela di reazione e identificato (Fig. 6).

Riso. 6. Scissione del legame peptidico con idrazina
Il metodo ha una serie di limitazioni. L'idrazinolisi distrugge glutammina, asparagina, cisteina e cistina; l'arginina perde il gruppo guanidina per formare ornitina. Le idrazidi di serina, treonina e glicina sono labili e facilmente convertibili in amminoacidi liberi, rendendo difficile l'interpretazione dei risultati;

2) Il metodo dell'ossazolone, spesso indicato come metodo del segno del trizio, si basa sull'abilità CON-il residuo amminoacidico terminale sotto l'azione dell'anidride acetica va incontro a ciclizzazione con formazione di ossazolone. In condizioni alcaline, la mobilità degli atomi di idrogeno in posizione 4 dell'anello ossazolonico aumenta notevolmente e possono essere facilmente sostituiti dal trizio. I prodotti di reazione formati come risultato della successiva idrolisi acida di un peptide o di una proteina triziati contengono un CON-amminoacido terminale. La cromatografia dell'idrolizzato e la misurazione della radioattività consentono l'identificazione CON l'amminoacido terminale del peptide o della proteina;

3) più spesso da determinare CON I residui amminoacidici terminali utilizzano l'idrolisi enzimatica con carbossipeptidasi, che consente anche l'analisi della sequenza amminoacidica C-terminale. La carbossipeptidasi idrolizza solo quei legami peptidici che si formano CON-amminoacido terminale avente un gruppo α-carbossilico libero. Pertanto, sotto l'azione di questo enzima, gli amminoacidi vengono scissi in sequenza dal peptide, a partire da CON-terminale. Ciò consente di determinare la posizione relativa dei residui di amminoacidi alternati.

Come risultato dell'identificazione N- E CON I residui terminali del polipeptide ricevono due importanti punti di riferimento per la determinazione della sua sequenza amminoacidica (struttura primaria).

4. Frammentazione della catena polipeptidica.

metodi enzimatici. Per la scissione specifica delle proteine ​​in determinati punti, vengono utilizzati sia metodi enzimatici che chimici. Tra gli enzimi che catalizzano l'idrolisi delle proteine ​​in determinati punti, i più utilizzati sono la tripsina e la chimotripsina. La tripsina catalizza l'idrolisi dei legami peptidici situati dopo i residui di lisina e arginina. La chimotripsina scinde preferenzialmente le proteine ​​​​dopo i residui di aminoacidi aromatici: fenilalanina, tirosina e triptofano. Se necessario, la specificità della tripsina può essere aumentata o modificata. Ad esempio, il trattamento di una proteina in esame con anidride citraconica provoca l'acilazione dei residui di lisina. In una tale proteina modificata, la scissione avverrà solo in corrispondenza dei residui di arginina. Inoltre, nello studio della struttura primaria delle proteine, è ampiamente utilizzata la proteinasi, che appartiene anche alla classe delle serina proteinasi. L'enzima ha due massimi di attività proteolitica a pH 4,0 e 7,8. La proteinasi scinde i legami peptidici formati dal gruppo carbossilico dell'acido glutammico con un alto rendimento.

I ricercatori hanno anche a loro disposizione un ampio set di enzimi proteolitici meno specifici (pepsina, elastasi, subtilisina, papaina, pronasi, ecc.). Questi enzimi sono utilizzati principalmente per un'ulteriore frammentazione dei peptidi. La loro specificità di substrato è determinata dalla natura dei residui amminoacidici che non solo formano un legame idrolizzabile, ma anche più distante lungo la catena.

Metodi chimici.

1) tra i metodi chimici di frammentazione delle proteine, il più specifico e più comunemente utilizzato è il taglio con bromuro di cianogeno ai residui di metionina (Fig. 7).

La reazione con il bromuro di cianogeno procede con la formazione di un derivato cianosulfonico intermedio della metionina, che si trasforma spontaneamente in condizioni acide in omoserina imminolattone, che a sua volta idrolizza rapidamente con la rottura del legame imminico. con il risultato di CON-estremità dei peptidi, il lattone di omoserina viene ulteriormente parzialmente idrolizzato a omoserina (HSer), risultando in ogni frammento di peptide, ad eccezione di CON-terminale, esiste in due forme: omoserina e omoserina lattone;

Riso. 7. Scissione della catena polipeptidica con bromuro di cianogeno
2) sono stati proposti numerosi metodi per il taglio delle proteine ​​al gruppo carbonilico del residuo di triptofano. Uno dei reagenti utilizzati per questo scopo è N- bromosuccinimmide;

3) reazione di scambio di tiolo disolfuro. Come reagenti vengono utilizzati glutatione ridotto, 2-mercaptoetanolo, ditiotreitolo.

5. Determinazione della sequenza dei frammenti peptidici. Questo passaggio stabilisce la sequenza amminoacidica in ciascuno dei frammenti peptidici ottenuti nel passaggio precedente. A tale scopo viene solitamente utilizzato un metodo chimico sviluppato da Per Edman. La scissione secondo Edman si riduce solo a ciò che è etichettato e scisso N-residuo terminale del peptide e tutti gli altri legami peptidici non sono interessati. Dopo aver identificato la scissione N-l'etichetta del residuo terminale viene inserita in quella successiva, che ora è diventata N-terminale, un residuo che viene staccato allo stesso modo, passando attraverso la stessa serie di reazioni. Pertanto, suddividendo residuo dopo residuo, è possibile determinare l'intera sequenza amminoacidica del peptide utilizzando un solo campione per questo scopo. Nel metodo Edman, il peptide interagisce prima con il fenilisotiocianato, che è attaccato al gruppo α-amminico libero N- residuo finale. Il trattamento del peptide con acido diluito freddo porta alla scissione N-residuo terminale sotto forma di un derivato della feniltioidantoina, identificabile mediante metodi cromatografici. Il resto del valore del peptide dopo la rimozione N-il residuo terminale appare intatto. L'operazione viene ripetuta tante volte quanti sono i residui nel peptide. In questo modo è possibile determinare facilmente la sequenza amminoacidica di peptidi contenenti 10-20 residui amminoacidici. La determinazione della sequenza amminoacidica viene effettuata per tutti i frammenti formati durante la scissione. Successivamente, sorge il problema successivo: determinare in quale ordine si trovavano i frammenti nella catena polipeptidica originale.

Determinazione automatica della sequenza amminoacidica . Un risultato importante nel campo degli studi strutturali delle proteine ​​fu la creazione nel 1967 di P. Edman e J. Bagg sequenziatore– un dispositivo che esegue la scissione automatica sequenziale con alta efficienza N-residui amminoacidici terminali secondo il metodo di Edman. I sequenziatori moderni implementano vari metodi per determinare la sequenza degli amminoacidi.

6. Scissione della catena polipeptidica originale in un altro modo. Per stabilire l'ordine dei frammenti peptidici risultanti, viene prelevata una nuova porzione della preparazione del polipeptide originale e viene scissa in frammenti più piccoli in qualche altro modo, mediante il quale vengono scissi i legami peptidici resistenti all'azione del reagente precedente . Ciascuno dei peptidi corti ottenuti viene sottoposto a scissione sequenziale secondo il metodo Edman (come nella fase precedente), e in questo modo viene stabilita la loro sequenza amminoacidica.

7. Stabilimento della struttura primaria del polipeptide, tenendo conto delle sequenze sovrapposte dei frammenti di entrambe le scissioni. Le sequenze di amminoacidi nei frammenti peptidici ottenuti con due metodi vengono confrontate per trovare peptidi nel secondo insieme in cui le sequenze delle singole sezioni coinciderebbero con le sequenze di alcune sezioni dei peptidi del primo insieme. I peptidi della seconda serie di regioni sovrapposte consentono di unire nell'ordine corretto i frammenti peptidici risultanti dalla prima scissione della catena polipeptidica originale.

A volte la seconda scissione del polipeptide in frammenti non è sufficiente per trovare siti sovrapposti per tutti i peptidi ottenuti dopo la prima scissione. In questo caso, viene utilizzato un terzo e talvolta un quarto metodo di scissione per ottenere una serie di peptidi che forniscono una copertura completa di tutti i siti e stabiliscono l'intera sequenza amminoacidica nella catena polipeptidica originale.

Le sostanze biologicamente attive sono chiamate sostanze organiche che possono modificare il tasso metabolico nel corpo. Tra questi ci sono molecole organiche relativamente semplici (ad esempio ammine naturali) e composti macromolecolari molto complessi (ad esempio proteine ​​​​con proprietà enzimatiche).

Biologicamente attivi includono enzimi, ormoni, vitamine, antibiotici, feromoni, pesticidi, stimolanti biogenici e altre sostanze. Sono usati per curare persone e animali da fattoria, proteggere le piante, regolare il numero di individui, ad esempio ridurre il numero di insetti attirandoli in trappole con feromoni sessuali, ecc.

Gli stimolanti biogenici si formano nel corpo in condizioni avverse - durante traumi, radiazioni, infiammazioni.

I fitoncidi, che uccidono i microrganismi, formano un gruppo separato tra le sostanze biologicamente attive. Sono stati scoperti dallo scienziato sovietico B.P. Tokin. I fitoncidi sono sostanze di origine vegetale. I phytoncides attivi si trovano nelle cipolle e nell'aglio: i vapori e gli estratti da essi uccidono Vibrio cholerae, bacillo della difterite e microbi piogeni. Vale la pena masticare l'aglio per alcuni minuti, poiché la maggior parte dei batteri che vivono nella cavità orale muore. Secondo il nome generico latino dell'aglio - allium - il suo principio attivo si chiama allicina. L'acido usnico - phytoncide dal lichene usnea - inibisce i batteri tubercolari.

Molti phytoncides vengono rilasciati dalle piante allo stato gassoso. Le foglie di ribes, noce, quercia, ontano, acacia gialla secernono l'esenale, che uccide i protozoi in concentrazioni molto piccole.

La resistenza di patate e carote alle malattie fungine è determinata dal phytoncide in esse contenuto: l'acido clorogenico. La malattia "muffa della neve" sui cereali, causata dal fungo Fusarium, distrugge il phytoncide di benzossazolina, che si forma nei tessuti dei cereali quando vengono danneggiati.

Tutte le sostanze biologicamente attive, inclusi i phytoncides, sono classificate come prodotti del metabolismo secondario, considerando proteine, carboidrati e grassi come primari nel metabolismo (vedi Lipidi). Tuttavia, il ruolo di queste sostanze nel corpo non è secondario: dopotutto, dipende da loro per la sopravvivenza in condizioni estreme e quando interagiscono con le specie vicine.

Inoltre, per noi, spesso determinano il gusto dei cibi vegetali, è per loro che ci rivolgiamo alla farmacia verde della natura.

Un ruolo importante nella vita degli animali è svolto dai feromoni, prodotti da ghiandole specializzate o cellule speciali (vedi Sistema endocrino). Queste sostanze biologicamente attive rilasciate dagli animali nell'ambiente influenzano il comportamento e talvolta la crescita e lo sviluppo di individui della stessa specie o anche di altre specie. I feromoni possono essere singoli composti chimici, ma più spesso è una combinazione di più sostanze. In animali diversi, di solito sono diversi. I feromoni includono attrattivi sessuali - sostanze attraenti che promuovono l'incontro di un maschio e una femmina; sostanze di allarme, raccolta, ecc. L'importanza dei feromoni nella vita degli insetti è particolarmente grande. Negli insetti sociali regolano anche la composizione della colonia e le attività specifiche dei suoi membri.