Peptider ( græsk πεπτος "ernæringsmæssig") - en familie af stoffer, hvis molekyler er bygget af to eller flere aminosyrerester forbundet i en kæde af peptid (amid) bindinger -C (O) NH -. Normalt refererer til peptider bestående af α-aminosyrer, dog udelukker udtrykket ikke peptider afledt af andre aminocarboxylsyrer [1] .
Peptider, hvis sekvens er kortere end ca. 10-20 aminosyrerester, kan også kaldes oligopeptider (fra andre græske ὀλίγος "få"); med en længere sekvenslængde kaldes de polypeptider (fra græsk πολυ- "mange"); polypeptider kan have ikke-aminosyredele, såsom kulhydratrester, i molekylet. Proteiner kaldes sædvanligvis polypeptider indeholdende cirka 50 aminosyrerester [2] med en molekylvægt på mere end 5000 [3] , 6000 [4] eller 10000 [5] [6] daltons .
I 1900 havde den tyske organiske kemiker Hermann Emil Fischer en hypotese om, at peptider er sammensat af en kæde af aminosyrer dannet af bestemte bindinger, og allerede i 1902 modtog han uigendrivelige beviser for eksistensen af en peptidbinding, og i 1905 udviklede han en generel metode . hvorved det blev muligt at syntetisere peptider i laboratoriet. Gradvist studerede videnskabsmænd strukturen af forskellige forbindelser, udviklede metoder til at adskille polymermolekyler i monomerer og syntetiserede flere og flere peptider [7] .
Grænsen mellem oligopeptider og polypeptider (den minimumsstørrelse, ved hvilken et peptidmolekyle ophører med at blive betragtet som et oligopeptid og bliver et polypeptid) er ret konventionel. Kilder, der afgrænser oligo- og polypeptider, definerer som regel grænsen mellem oligopeptider og polypeptider som 10 (ifølge Chemical Encyclopedia [4] ) eller 10-20 (ifølge IUPAC-definitionen [1] ) aminosyrerester. Nogle gange trækkes der slet ikke en klar linje (f.eks. er størrelsen af oligopeptider ifølge Lehningers lærebog [6] flere , og polypeptider er mange aminosyrerester), og formelt oligopeptidmolekylet oxytocin , bestående af 9 aminosyrerester , kan omtales som et polypeptid.
Proteiner kan betragtes som peptider, hvis masse overstiger 5000-10.000, og (eller) længden overstiger 50-90 aminosyrerester. Denne grænse er også betinget, men i hovedkilderne til referenceinformation, hvor denne grænse er angivet (inklusive IUPAC), ligger den inden for de specificerede grænser. Masseområdet er i overensstemmelse med størrelsesområdet ved at erstatte den gennemsnitlige masse af aminosyreresten (110 Da).
Peptider blev først isoleret fra proteinhydrolysater opnået ved fermentering.
I 1953 syntetiserede V. Du Vigno oxytocin , det første polypeptidhormon . I 1963 , baseret på konceptet om fast-fase peptidsyntese (P. Merrifield ), blev automatiske peptidsynthesizere skabt. Anvendelsen af polypeptidsyntesemetoder har gjort det muligt at opnå syntetisk insulin og nogle enzymer .
Til dato er mere end 1500 typer peptider kendt, deres egenskaber er blevet bestemt, og syntesemetoder er blevet udviklet.
Peptider syntetiseres konstant i alle levende organismer for at regulere fysiologiske processer. Peptiders egenskaber afhænger hovedsageligt af deres primære struktur - sekvensen af aminosyrer, såvel som af molekylets struktur og dets konfiguration i rummet ( sekundær struktur ).
Et peptidmolekyle er en sekvens af aminosyrer: to eller flere aminosyrerester forbundet med en amidbinding udgør et peptid. Antallet af aminosyrer i et peptid kan variere meget. Og efter deres antal skelner de:
Forbindelser indeholdende mere end hundrede aminosyrerester omtales almindeligvis som proteiner. Denne opdeling er dog vilkårlig; nogle molekyler, for eksempel hormonet glukagon, som kun indeholder niogtyve aminosyrer, kaldes proteinhormoner. Ifølge den kvalitative sammensætning skelner de:
Peptider er også opdelt efter den måde, aminosyrer er forbundet med:
En kæde af gentagne atomer kaldes en peptidrygrad: (—NH—CH—OC—). Stedet (—CH—) med et aminosyreradikal danner en forbindelse (—NH—C(R1)H—OC—), kaldet en aminosyrerest. Den N-terminale aminosyrerest har en fri a-aminogruppe (—NH), mens den C-terminale aminosyrerest har en fri a-carboxylgruppe (OC—). Peptider adskiller sig ikke kun i aminosyresammensætning, men også i mængde, såvel som placeringen og forbindelsen af aminosyrerester i polypeptidkæden. Eksempel: Pro-Ser-Pro-Ala-Gis og His-Ala-Pro-Ser-Pro - på trods af den samme kvantitative og kvalitative sammensætning har disse peptider helt forskellige egenskaber .
En peptid (amid) binding er en type kemisk binding, der opstår som et resultat af interaktionen mellem α-aminogruppen i en aminosyre og α-carboxygruppen i en anden aminosyre. Amidbindingen er meget stærk og brydes ikke spontant under normale cellulære forhold (37°C, neutral pH). Peptidbindingen ødelægges ved indvirkning af specielle proteolytiske enzymer (proteaser, peptidhydrolaser) på den [10] .
Peptidhormoner og neuropeptider regulerer for eksempel de fleste af processerne i den menneskelige krop, inklusive dem, der er involveret i celleregenereringsprocesser. Peptider af immunologisk virkning beskytter kroppen mod toksiner, der er kommet ind i den. En passende mængde peptider er nødvendig for, at celler og væv fungerer korrekt. Men med alder og patologi opstår der en mangel på peptider, hvilket signifikant accelererer vævsslid, hvilket fører til aldring af hele organismen. I dag har man lært at løse problemet med peptidmangel i kroppen. Cellens peptidpulje genopfyldes med laboratoriesyntetiserede korte peptider.
Dannelsen af peptider i kroppen sker inden for få minutter, mens kemisk syntese i laboratoriet er en ret langvarig proces, der kan tage flere dage, og udviklingen af en synteseteknologi tager flere år. På trods af dette er der dog ret tungtvejende argumenter for at udføre arbejde med syntese af analoger af naturlige peptider. For det første, ved kemisk at modificere peptider, er det muligt at bekræfte hypotesen om primær struktur. Aminosyresekvenserne af nogle hormoner er blevet kendt netop gennem syntesen af deres analoger i laboratoriet.
For det andet gør syntetiske peptider det muligt at studere mere detaljeret sammenhængen mellem strukturen af en aminosyresekvens og dens aktivitet. For at belyse forholdet mellem den specifikke struktur af peptidet og dets biologiske aktivitet blev der udført en enorm mængde arbejde på syntesen af mere end tusind analoger. Som et resultat var det muligt at finde ud af, at udskiftning af kun én aminosyre i peptidstrukturen kan øge dens biologiske aktivitet flere gange eller ændre dens retning. En ændring i længden af aminosyresekvensen hjælper med at bestemme placeringen af de aktive centre af peptidet og stedet for receptorinteraktion.
For det tredje, på grund af modifikationen af den oprindelige aminosyresekvens, blev det muligt at opnå farmakologiske præparater. Skabelsen af analoger af naturlige peptider gør det muligt at identificere mere "effektive" konfigurationer af molekyler, der forstærker den biologiske effekt eller gør den længere.
For det fjerde er den kemiske syntese af peptider økonomisk levedygtig. De fleste terapeutiske lægemidler ville koste ti gange mere, hvis de var lavet af et naturprodukt.
Ofte findes aktive peptider i naturen kun i nanogram mængder. Desuden kan metoder til oprensning og isolering af peptider fra naturlige kilder ikke fuldstændigt adskille den ønskede aminosyresekvens fra peptider med den modsatte eller anden virkning. Og i tilfælde af specifikke peptider syntetiseret af den menneskelige krop, kan de kun opnås ved syntese i laboratoriet.
Peptider, der har høj fysiologisk aktivitet, regulerer forskellige biologiske processer. I henhold til den bioregulatoriske handling er peptider normalt opdelt i flere grupper:
Imidlertid er denne opdeling betinget, da virkningen af mange peptider ikke er begrænset til nogen retning. For eksempel forbedrer vasopressin , ud over vasokonstriktor og antidiuretisk virkning, hukommelsen.
PeptidhormonerPeptidhormoner er den mest talrige og mest forskelligartede klasse af hormonforbindelser, som er biologisk aktive stoffer. Deres dannelse sker i specialiserede celler i kirtelorganerne, hvorefter de aktive forbindelser kommer ind i kredsløbssystemet for transport til målorganer. Når målet er nået, påvirker hormoner specifikt visse celler og interagerer med den tilsvarende receptor .
NeuropeptiderNeuropeptider er forbindelser syntetiseret i neuroner , der har signalegenskaber. Virkningen af neuropeptider på centralnervesystemet er meget forskelligartet. De virker direkte på hjernen og styrer søvnen, påvirker hukommelsen, adfærden, indlæringsprocessen og har en smertestillende effekt.
Tachykinin peptiderDe mest undersøgte peptider involveret i immunresponset er tuftsin , thymopotin II og thymosin α1. Deres syntese i cellerne i den menneskelige krop sikrer immunsystemets funktion .
| Klasser af organiske forbindelser | |
|---|---|
| kulbrinter | |
| Iltholdig | |
| Nitrogenholdig | |
| Svovl | |
| Fosforholdig | |
| halogenorganisk | |
| organosilicium | |
| Organoelement | |
| Andre vigtige klasser | |
| Hovedgrupper af biokemiske molekyler | |
|---|---|