Tvorba peptidové vazby: Jak, proč, kde, vyčerpávající fakta o tom.

K tvorbě peptidové vazby dochází, když se dvě aminokyseliny spojí dohromady a vytvoří vazbu, takže v podstatě jde o spojení aminokyselin.

Na základě počtu aminokyselin, které se spojují nebo kombinují peptidovou vazbu, lze klasifikovat jako dipeptidovou vazbu (dvě aminokyseliny se spojí a vytvoří peptidovou vazbu), tripeptid (tři aminokyseliny se spojí a vytvoří peptidovou vazbu). Když se mnoho aminokyselin spojí a vytvoří vazbu, nazývají se polypeptidy.

Oligopeptidy jsou krátké peptidy, které se skládají z méně než 10 aminokyselin. Důležitý bod, který je třeba poznamenat, že dipeptid by neměl být zaměňován s počtem vazeb ("di" zde neznamená počet vazeb, pouze odkazuje na počet aminokyselin, které se kombinují). Jako my vědět, že aminokyseliny jsou monomery tvořící protein a jsou považovány za stavební kameny proteinů (velmi nezbytné pro tvorbu proteinů).

Existuje 20 velmi důležitých aminokyselin, které spolu tvoří vazby v různých druzích kombinací za vzniku mnoha různých proteinů. Jmenovitě - alanin (ala), arginin (arg), asparagin (asn), asparagová (asp), cystein (cys), glutamin (gln), kyselina glutamová (glu), glycin (gly), histidin (his), isoleucin ( ile), leucin (leu), lysin (lys), methionin (met), fenylalanin (phe), prolin (pro), serin (ser), thereonin (thr), tryptofan (trp), tyrosin (tyr) a valin (val).

Vědci, kteří navrhli, aby se aminokyseliny spojily a vytvořily peptidovou vazbu, byli Hofmeister a Emile Fischer. Tvorba vazby mezi dvěma aminokyseliny (peptidová vazba), nebo dvě aminokyseliny se spojí a vytvoří peptidovou vazbu dehydratací, což znamená, že dojde ke ztrátě molekuly vody. Jedná se tedy o kondenzační reakci.

Přečtěte si více o: Je Tetraedral Polar: Proč, kdy a podrobná fakta

Kroky tvorby peptidové vazby:

Kroky zapojené do tvorby peptidové vazby jsou podrobně diskutovány v části níže.

První dehydratace (ztráta H₂O molekula) a poté se aminokyseliny spojí. Podívejme se, jak se to stane. Zvažte příklad kombinace glycinu a alaninu (aminokyseliny). N atomy amoniaku (alanin) mají částečně kladný náboj. Můžeme také říci alfa karbonylovou skupinu glycinu a alfa amino skupinu alaninu.

Takže dusík bude fungovat jako nukleofil a uhlík bude fungovat jako elektrofil. Dusík daruje svůj nízký pár, což povede k vytvoření vazby mezi dusíkem a uhlíkem.

OH a H připojené k uhlíku a dusíku budou eliminovány jako voda (H₂O) molekula. Vazba mezi uhlíkem a dusíkem je známá jako amidová vazba/vazba (kde se aminokyseliny spojují dohromady). Tento speciální typ/druh vazby se nazývá peptidová vazba.

Jedna volná aminoskupina je známá jako amino konec nebo N konec a druhá volná karboxylová skupina konce je známá jako karboxy konec nebo C konec. Každá aminokyselina vytvořeného polypeptidu/dipeptidu se nazývá zbytek.

Charakteristika peptidové vazby

Dvojná vazba charakter peptidu.

Vyvodil to linus Pauling a další spolupracovníci. Podívejme se na obrázek, můžete si všimnout, že v a) první struktuře. Vazba uhlík-dusík je dvojná vazba, kde dusík má nesdílený pár elektronů a uhlík-kyslík má dvojnou vazbu. Nyní, když přejdeme k b) druhé struktuře, uhlík-kyslík je jednoduchá vazba a uhlík-dusík je dvojná vazba. Takže, která z těchto struktur bude ta správná?

Je uhlíkový dusík jednoduchá vazba nebo dvojná vazba? Délka vazby pozorovaná pro jednoduchou vazbu uhlík-dusík je 1.47A a délka vazby pro dvojnou vazbu uhlík-dusík je 1.27 A. Ale skutečná délka vazby uhlík-dusík v peptidovém řetězci má být 1.32 A.

Takže peptidová vazba není ani jednoduchá, ani dvojná vazba, důvodem jsou rezonanční charakteristiky nebo rezonanční vlastnost vazby uhlík-dusík, která z ní dělá speciální vazbu s 1.32 A, což omezuje rotaci, protože má charakter částečné dvojné vazby. Není to tedy ani jeden vazba ani dvojitá Vzhledem k této parciální dvojné vazbě to omezuje rotaci vazby uhlíku a dusíku a hraje tak roli v trojrozměrné struktuře molekuly proteinu.

Peptidová vazba díky charakteru parciální dvojné vazby je tuhý a proto to zabraňuje volné rotaci kolem vazby uhlíku a dusíku a peptidová vazba je planární povahy, protože všech šest atomů, které se podílejí na peptidové vazbě (počínaje C ₁ do C ₂ všechny leží ve stejné rovině). Peptidová vazba je tedy rovinná. (Protože všech šest atomů leží ve stejné rovině).

Peptidová vazba má trans konfiguraci:

Důvod, proč má konfiguraci trans a nikoli konfiguraci cis, protože pokud je v konfiguraci cis, bude docházet ke sterické zábraně nebo sterické interferenci kvůli přítomnosti postranních řetězců na r skupinách. Pokud jsou všechny skupiny r přítomny na stejné straně, bude existovat stérická překážka, proto a peptidová vazba má trans konfiguraci a je nenabitý, ale je polární, ačkoli je nenabitý, má polaritu a tato polarita je způsobena rezonancí nebo delokalizací elektronů.

Přečtěte si více o: 4 Příklady jednoduchých kovalentních vazeb: Podrobné poznatky a fakta

Mechanismus tvorby peptidové vazby:

Mechanismus tvorby peptidové vazby je poměrně jednoduchý. Existuje mnoho metod, ale ten, který je pohodlný, se používá běžně.

• Vidíme, že dusík má osamocený pár, takže v reakci působí jako nukleofil a uhlík ostatních aminokyselin působí jako elektrofil.
• Dusík daruje svůj osamocený pár (to znamená, že dojde k útoku nukleofilu na elektrofil). To vede k vytvoření vazby mezi atomem jedné aminokyseliny a atomem N jiné aminokyseliny.
• V tomto procesu jsou OH, který je připojen k uhlíku a H, který je připojen k atomu dusíku, odstraněny jako H₂O molekula. Toto je dehydratační/eliminační krok.
• Projekt vytvořená peptidová vazba je stabilní díky rezonanci.
• Výsledná peptidová vazba je pevná a rovinná.

Existuje mnoho metod, ale zde budeme diskutovat o nich syntéza peptidů na pevné fázi metoda a její mechanismus. Ve zkratce je známý jako SPPS a byl objeven Robertem Brucem Merrifieldem (v roce 1962). Připravil/syntetizoval peptid tím, že vzal/použil pevné polystyrenové kuličky jako nosič.

SPPS je tedy jedním z opakovaných cyklů deprotekce N-konce a kopulační reakce. Ve kterém se provádí deprotekce, ochrana a kopulační reakce. Zjednodušeně můžeme říci, že aminokyselina a pryskyřičný nosič jsou vzaty, takže aminokyselina se naváže na pryskyřičný nosič. Ochrana NH₂ kde je ochranná skupina připojena k atomu dusíku. Pak se musíte spojit s jinou aminokyselinou. Takto se přidá mnohem více aminokyselin, které vytvoří řetězec aminokyselin (cyklus se znovu a znovu opakuje).

Poté je připojená chráněná skupina odstraněna. Po syntéze je surový peptid vyčištěn od pevného nosiče. Pevný nosič je speciální typ polystyrenu, ve kterém jsou některé aromatické kruhy, které mají chlormethylové skupiny. Tento polymer je známý jako pryskyřice Merrifield který vzniká kopolymerací styrenu s p-chlormethylstyrenem.

KROK 1: Ochrana aminokyseliny pomocí chránících skupin.

KROK 2: Ošetření pevným polymerem.

KROK 3: BOC se odstraní pomocí CF₃COOH

KROK 4: II je přidána BOC chráněná aminokyselina aminokyselina vázaná na polymer.

KROK 5: BOC chránící skupina se odstraní jako v kroku 3

POZNÁMKA: Kroky 4 a 5 se opakují, aby se přidalo mnoho aminokyselin a vytvořil se dlouhý peptidový řetězec.

KROK 6: Dokončený polypeptid se odstraní z polymeru přidáním bezvodého HF.

Co katalyzuje tvorbu peptidové vazby?

Enzym, který katalyzuje tvorbu peptidové vazby (během procesu syntézy proteinu je peptidyltransferáza. Peptidyltransferáza (aminoacyltransferáza), která je zodpovědná za tvorbu peptidových vazeb (mezi sousedními aminokyselinami) využitím tRNA. (Během doby proces translace biosyntézy proteinů).

Víme, že peptidová vazba vyžaduje katalyzující enzym pro průběh reakce.

Tvorba peptidové vazby je hydrolytická reakce.

Vodná reakce je chemická reakce, při které molekula vody rozbije chemické vazby (jednu nebo více). Voda bude ve většině případů působit jako nukleofil.

Tvorba peptidové vazby není hydrolytická reakce, ale dehydratační reakce, kdy během procesu spojení 2 aminokyselin dochází ke ztrátě/eliminaci molekuly vody. Dochází tak k procesu dehydratace. Jedná se o kondenzační reakci aminokyselin (jedna aminokyselina je alfa-aminoskupina další aminokyseliny.

Takže obecně při dehydratační reakci dochází k tomu, že se jedna hydroxylová skupina a jeden atom vodíku jiné skupiny spojí dohromady a vytvoří molekulu vody a jsou eliminovány. Takže při tvorbě peptidové vazby dochází k podobné reakci. Jedná se tedy o dehydratační reakci a ne o hydrolytickou reakci.

Tvorba peptidové vazby v aminokyselinách.

Aminokyseliny mohou být klasifikovány na základě funkčních skupin (struktura jádra), jako jsou alfa, beta, gama a delta. Na základě jejich polarit, úrovní pH. Typy skupin postranních řetězců (alifatické, hydrofobní, aromatické, přítomnost vředů atd.)

Přímá reakce je považována za dehydrolyzační reakci, protože je termodynamicky nepříznivá. To znamená, že k vytvoření peptidové vazby je potřeba vložit energii. Aminokyseliny se spojí a vytvoří peptidovou vazbu. Nukleofilní útoky na elektrofil (N na C) a a vzniká vazba. Hydroxyskupina uhlíku a vodíku N se spojí a odstraní se jako voda.

Je tvorba peptidové vazby spontánní?

Dá se říci, že tvorba peptidové vazby není spontánní proces, proč se nepodívat.

Formace peptidová vazba při teplotě 25 stupňů Celsia není příznivá z důvodu vyšší změny entalpie (kolem 1.5 kcal/mol). Důvodem této hodnoty je to, že ionizace volné kyseliny a aminových skupin probíhá při neutrálním pH. Víme, že přenos protonu z kyseliny na zásadu zahrnuje velké množství negativní změny entalpie, její obrácení k neutralizaci obou bude mít pozitivní změnu entalpie.

Protože jsou produkty neutrální, není možné získat zpět energii. Energie vazby (neutrální karboxylová kyselina, amin) se neliší od vody a amidu, takže můžeme jasně vidět, že dominuje neutralizace.

Takže amid může vznikat při teplotě 60 stupňů Celsia, protože požadovaná změna entalpie může překonat změnu entalpie (při této konkrétní teplotě).

Kde vzniká peptidová vazba?

Je vidět, že k tvorbě peptidové vazby dochází v organele buňky nazývané ribozom a rRna. Je to chemická vazba, která se vyskytuje mezi 2 molekulami (aminokyselinami).

Takže kterákoli z aminokyselin se může spojit a vytvořit peptidovou vazbu a pak tvoří proteiny, které jsou pro nás velmi důležité.

Víme, že téměř všechny naše buňky v těle jsou tvořeny bílkovinami, a proto vazba aminokyselin/peptidů hraje velmi důležitou roli.

Také čtení:

• Struktura disulfidové vazby
• Co je to disulfidová vazba
• Peptidová vazba versus fosfodiesterová vazba
• Je o2 trojná vazba
• Peptidová vazba versus disulfidová vazba
• Vazba adeninu a uracilu
• Peptidová vazba versus esterová vazba
• Je peptidová vazba vodíková vazba
• Tvorba peptidové vazby 2
• Struktura esterové vazby