Первинна структура бiлкiв. Гомологiчнi бiлки. Просторова структура бiлкiв. Поняття конформацiї i конфiгурацiї та зв'язок цих понять. Конформації коротких пептидів у розчинах.

Первинна структура — пептидна або амінокислотна послідовність, тобто послідовність амінокислотних залишків в пептидному ланцюжку. В основі утворення первинної структури лежать пептидні зв'язки. До складу білка входять як кислі, так і лужні амінокислоти, тому будь-який білок має амфотерні властивості. Саме первинна структура кодується відповідним геном і у найбільшій мірі визначає властивості готового білка.

Гомологічні білки (що виконують одну функцію і мають загальне еволюційне походження, наприклад, гемоглобіни) різних організмів мають в багатьох місцях ланцюжка різні амінокислотні залишки, які називають варіабельними, напротивагу консервативним, спільним залишкам

Виконання білками певних специфічних функцій залежить від просторової конфігурації їх молекул, крім того, клітці енергетично невигідно тримати білки в розгорнутій формі, у вигляді ланцюжка, тому поліпептидні ланцюга піддаються укладанню, набуваючи певну тривимірну структуру, або конформацію.

Конфігурація— це певне просторове розташування атомів в молекулі.

У витоках стереохімії лежить гіпотеза Вант-Гоффа (1874) про тетраедрічну конфігурацію атома вуглецю. Якщо всі чотири заступники у атома вуглецю однакові, то його просторова модель є правильним тетраедром, в центрі якого знаходиться атом вуглецю, а у вершинах розташовуються заступники. Валентні кути при цьому рівні 109,5°. Такий кут прийнято називати нормальним.

У sp2-гибридизованного атома вуглецю три заступники (з одним з яких він зв'язаний подвійним зв'язком знаходяться з ним в одній площині. По відношенню до такого атома вуглецю і розташування його зв'язків використовують термін площинна конфігурація.

КОНФОРМАЦІЇ З'ЄДНАНЬ З ВІДКРИТИМ ЛАНЦЮГОМ

Конформації — це просторове розташування атомів в молекулі певної конфігурації, обумовлене поворотом навколо однієї або декількох одинарних.Таким чином виникають різні конформаційні ізомери (конформери). Їх взаємні переходи здійснюються без розриву зв'язків. За мінімальний відлік торсіонного кута умовно прийнято рахувати 60°. Тоді при повному обороті на 360° виходитимуть шість конформації.Конформації, в яких заступники знаходяться один щодо одного в найближчому положенні, володіють найвищою енергією і називаються затуленими.Конформації, в яких заступники розташовані найбільш далеко один від одного в просторі, володіють якнайменшою енергією і називаються загальмованими.Напруга, викликана взаємодією протистоячих зв'язків, називається торсіонною напругою, або напругою Пітцера. У звичних умовах легко відбувається перехід від однієї конформації до іншої.Етан є простим з'єднанням, у якого з'являється можливість існування конформації. У складніше побудованих з'єднань виникає взаємне відштовхування об'ємистих заступників, яке підвищує енергію системи, тобто робить систему більш напруженої.

Напруга, що виникає при розташуванні заступників на відстані, приблизна рівному сумі їх ван-дер-ваальсових радіусів, називається ван-дер-ваальсовим напругою.Конформацій Би і Е з кутом 60° між двома СН3-группами називаються скошеними, або гош -конформациямі.Увеліченіє енергії взаємодії двох метальних груп при розташуванні їх під кутом 60° називається скошеною, гош-бутановою взаємодієюУ довгих вуглецевих ланцюгах' обертання може відбуватися навколо декількох З — Із зв'язків. Тому вуглецевий ланцюг може приймати різноманітні конформаційСтабілізуюча роль водневих зв'язків, а також інших видів взаємодій виявляється особливо виразно при формуванні конформацій ланцюгів високомолекулярних з'єднань. У клешнеподібній конформації зближуються в просторі атоми вуглецю, віддалені один від одного в зигзагоподібному ланцюзі. Такими зближуючими виявляються, наприклад, кожен перший і п'ятий або кожен перший і шостий атоми вуглецю. Між функціональними групами, що знаходяться у зближуючих вуглецевих атомів, може відбуватися взаємодія, в результаті якого виходитимуть різні циклічні похідні. Наприклад, глутаровая кислота при нагріванні легко втрачає молекулу води за рахунок зближуючих карбоксильних груп, утворюючи циклічний глутаровий ангідрид.