сутствуют нековалентные взаимодействия между атомами и группами, а все пространственные формы молекулы оказываются легко взанмопревращающпмися и способными вступать в контакт с растворителем. Гидрофобные R-группы белков в концентрированных растворах мочевины и гуанидингидрохлорида становятся менее экранированными, и, следовательно, денатурация такого рода вызывает нарушение гидрофобных взаимодействий. Это согласуется с фактом повышенной растворимости гидрофобных соединений в концентрированных водных растворах мочевины и гуанидингидрохлорида.

Неводные растворители, по всей вероятности, также способны денатурировать белки, вызывая нарушения гидрофобных взаимодействий; это имеет место, например, в водно-спиртовых растворах. В некоторых неводных растворителях белки часто приобретают конформацию с большим содержанием спирален. Детергенты образуют с полипептидами прочные комплексы, вызывая глубокие структурные перестройки, как это было уже показано на примере додецилсульфата натрия (разд. 5.1.7).

Денатурация растворенных белков обычно происходит при температуре 50—60°С и требует различного времени, но точное значение температуры, вызывающей конформационный переход, варьируется в широких пределах для различных белков. Например, некоторые ферменты инактивируются даже при охлаждении от 30 до 0°С (холод-лабильные ферменты). Тепловая денатурация часто оказывается обратимой, но во многих случаях агрегация белка сопровождается его осаждением из раствора. Причиной денатурации белков может быть также изменение рН. Понятно, что характер электростатических взаимодействий в полипептидных цепях белков существенным образом зависит от рН. Однако весьма сложно объяснить, почему данный белок денатурирует при одном значении

6. БЕЛКИ. Ш.

205

рН, а не при другом. Например, пепсин (р/<1) денатурирует быстро при нейтральных рН, а рибонуклеаза (р/ = 7,8) и лизоцим (р/= 10,6) не претерпевают конформационных перестроек даже при рН 2. Большинство белков устойчиво лишь в достаточно узкой области рН.

ЛИТЕРАТУРА

Книги

Alexander P., Lundgren ?. P., eds., A Laboratory Manual of Analytical Methods in Protein Chemistry Including Polypeptides, vol. 4, Pergamon Press, New York, 1966.

Anfinsen С. В., Jr., Anson M. L., Edsall J. Т., Richards F. M., eds. Advances in Protein Chemistry, Academic Press, Inc., New York. (Ежегодное издание, том I которого опубликован в 1944 г.)

Bailey I. L., Techniques of Protein Chemistry, 2d ed., American Elsevier Publishing Company, Inc., New York, 1967.

Bier M., Electrophoresis, 2d ed., Academic Press Inc., New York, 1968.

Bodanszky M., Klausner Y. S., Ondetti ?. ?., Peptide Synthesis, 2nd ed., Inter-science Publishers, division of John Wiley & Sons, Inc., New York, 1976.

Cohn ?. I., Edsall I. Т., Proteins, Amino Acids, and Peptides as Ions and Dipolar Ions, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1942.

Dayhoff M., ed., Atlas of Protein Sequence and Structure, vol. 5, National Biomedical Research Foundation, 1972; Supplement 1 to vol. 5, and Supplement 2 to vol. 5. (В сборнике приведены последовательности белков и нуклеиновых кислот, опубликованные до 1976 г. включительно.)

Dickerson R. ?., Gets I., The Structure and Action of Proteins, W. A. Benjamin, Inc., Publishers, Menlo Park, Calif., 1969.

Edsall I. Т., Wyman J., Biophysical Chemistry, vol. I, Thermodynamics, Electrostatics, and the Biological Significance of the Properties of Matter, Academic Press, Inc., New York, 1958.

Fasman G. D., ed., Handbook of Biochemistry and Molecular Biology: Proteins, 3 vols., 3d ed., The Chemical Rubber Co. Press, Cleveland, Ohio, 1976.

Heftmann E., ed., Chromatography, 3d ed., Reinhold Publishing Corporation, New York, 1975.

Hirs С. H. W., ed., Enzyme Structure, in: S. P. Colowick, N. O. Kaplan, eds., Methods in Enzymology, vol. XI, Academic Press, Inc., New York, 1967.

Hirs С. H. W., Timashaff S. N.. eds. Methods in Enzymology, vol. XXV, pt. B, Academic Press, Inc., New York, 1972.

Means G. E., Feeney R. E., Chemical Modification of Proteins, Holden-Day, Inc., Publisher, San Francisco, 1971.

Meister ?.. Biochemistry of the Amino Acids, 2d ed., 2 vols., Academic Press, Inc., New York, 1965.

Neurath H., ed., The Proteins: Composition, Structure and Function, 2d ed.,

vols. I—V. Academic Press, Inc., New York, 1963—1968. Neurath H., Hill R. L., eds., The Proteins, 3d ed., vols. I—III, Academic Press, Inc.,

New York. 1975—1977. Reich E., Rifkin D. В., Shaw E., eds., Proteases and Biological Control, Cold Spring

Harbor Conf. Cell Proliferation, vol. 2, Cold Spring Harbor, N. Y., 1975. Schachman ?. Ultracentrifugation in Biochemistry, Academic Press, Inc. New

York, 1959.

Schroder E., Lubke K. The Peptides, 2 vols., Academic Press, Inc., New York, 1965—1966.

Schroeder W. E., The Primary Structure of Proteins, Harper & Row, Publishers, Incorporated, New York, 1968.

206

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

Svedberg Т., Pedersen К. О., The Ultracentrifuge, Oxford University Press, Fair Lawn, N. J., 1940.

Tanford C, Physical Chemistry of Macromolecules, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1961.

Tanford C, The Hydrophobic Effect, Wiley-Interscience, New York, 1973.

Williams C. ?., Chase M. W., eds., Methods in Immunology and Immunochemistry, 3 vols.. Academic Press, Inc., New York, 1967—1971. (Это издание содержит отличные краткие обзоры, касающиеся многих методов, применяющихся в химии белка.)

Williams J. W., ed., Ultracentrifugation Analysis, Academic Press, Inc., New York, 1963.

Work T. S., Work E. Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, North-Holland Publishing Company, Amsterdam. (Публикация этой серии начата в 1969 г. и продолжается в настоящее время.)

Обзорные статьи

Beychok S., Circular Dichroism of Biological Macromolecules, Science, 154, 1288— 1299, 1966.

Hartley B. S., Strategy and Tactics in Protein Chemistry, Biochem. J., 119, 805— 822, 1970.

Heinrikson R. L., Kromer K. J., Recent Advances in the Chemical Modification and Covalent Structural Analysis of Proteins, Progr. Bioorg. Chem., 3, 141—265, 1974.

Holmes К. C, Blow D. M. The Use of X-ray Diffraction in the Study of Protein and Nucleic Acid Structure, Methods Biochem. Anal., 13, 113—239, 1965.

Kendrew J. C, The Three-dimensional Structure of a Protein Molecule, Sci. Am., 205, 96—110, December 1961.

Phillips D. C, The Three-dimensional Structure of an Enzyme Molecule, Sci. Am., 215, 78—90, November 1966.

Vickery H. В., The History of the Discovery of the Amino Acids, II: a Review of Amino Acids Described since 1931 as Components of Native Proteins, Adv. Protein Chem., 26, 81—171, 1972.

Vickery H. В., Schmidt C. L. ?., The History of the Discovery of the Amino Acids, Chem. Revs., 9, 169—318, 1931.

Глава 7

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Структура а свойства

Нуклеиновые кислоты могут быть разделены на два класса: рибонуклеиновые кислоты (РНК), содержащие рибозу, и дезоксири-бонуклеиновые кислоты (ДНК), в состав которых входит дезоксн-рибоза. Те и другие являются линейными полимерами нуклеотидов (см. ниже), образующимися с помощью фосфодиэфирных связей между 5 -фосфатом одного нуклеотида и З'-гидроксидной группы сахара соседнего нуклеотида.

7.1. Компоненты нуклеиновых кислот

Нуклеотиды состоят из трех компонентов: пиримидинового или пуринового основания, связанного с углеводом (рибозой или дезок-сирибозой), и фосфата, этерифицирующего сахар по атомам С-2', С-3' или С-5'. Этерификация по С-5' наиболее распространена.

7.1.1. Пиримидины

Все пиримидины являются производными гетероциклического соединения — пиримидина. Его структура и общепринятая нумерация атомов в кольце указаны ниже-

?

I II

ас^есн

?

1ИРИМИДИН

Основные пиримидины, найденные в РНК,— урацил и цитозин; в ДНК — тимин и цитозин. В некоторых нуклеиновых кислотах

208

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

найдены метилированные и другие производные пиримидина (разд. 7.3.1). о О

с с

??'" ХСН HN^ ХС-СН3

I II I II

0=Сх /СН о=с /JCH

? XN ? · ?

урацил (2,4,-диокси- тимин (5-метип-2,4-Эиокси-пиримидин) пиримидин)

NH, ??2 I I

N СН N С—СН3

I II I II 3

0=С /СН 0=cv. /сн

? N

? ?

цитозин (2-окси-4-амино- 5-метшщитозин (5-метил-

пиримидин) 2-окси-4-аминопиримидин)

Биологическая роль пиримидинов не ограничена нуклеиновыми кислотами. Некоторые пиримидиновые нуклеотиды играют важную роль в процессах обмена углеводов и липидов (часть третья). Витамин В] (тиамин) —пиримидиновое производное (гл. 12). В последние годы некоторые синтетические пиримидины широко используются в качестве биорегуляторов. Аллоксан (2,4,5,6-тетраоксипи-римидин) вызывает искусственный диабет у животных (гл. 15). Тиоурацил и подобные соединения применяются для лечения ги-пертиреоза (гл. 42). 0^

II I

HN^^Y^O N^^CH II I II

0=С /С=0 S=C ^CH

? ? ? ?

)Э.ллоксан 2-тиоурацил

Все пиримидины способны к превращению типа лактнм-лактам-ной таутомерии и могут быть представлены в одной из форм, как показано для урацила. При нейтральных и кислых значениях рН лактамная форма преобладает.

ОН О

I II

N^^CH HN^^Ch I II I II

НО—С. /СН о=с /СН

? N ?

лактимная форма лактамная форма црацил

7. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

209

7.1.2. Пурины

Пурин, давший название всей группе, содержит шестичленное пиримидиновое кольцо, сочлененное со вторым кольцом, образованным еще двумя атомами азота и одним атомом углерода. Аденин и гуанин — основные пурины обоих типов нуклеиновых кислот.

н

I Д ?н

? ?

пурин

??2

N Г-

HC,

?

?1

? ?

аденин (6-аминопурин)

О

II

./С

;сн

HN

H2N-C ?? ?

гуанин (2-амино-6-окситил>ин)

Более ограниченное распространение имеют гипоксантин и различные метилированные и другие производные аденина и гуанина (разд. 7.3.1). Другими важными пуринами являются ксантин и мочевая кислота.

??

I

НС

о II

ч ^ N

'СН

?

гипоксантин '6-оксипурин)

?

сн

? ?

?

ксантт. (2,6-диоксипурин)

ОН I

?

с—ОН

мочевая кисл