Белки
Структура белка.
СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БЕЛКОВ
Строение аминокислот, входящих в состав белка. Классификация аминокислот, основанная на свойствах их радикалов. Пептидная связь, особенности её образования, правила написания и номенклатура пептидов. Растворимость пептидов в воде и органических растворителях. Понятие об уровнях структурной организации белковых молекул, типы химических связей, стабилизирующих каждый уровень. Примеры фибриллярных и глобулярных белков. Физико-химические свойства белков молекулярная масса, изоэлектрическая точка, растворимость в воде. Взаимодействие белков с лигандами как основа функционирования белков. Понятие о простых и сложных белках. Понятие о методах разделения белков: Примеры использования методов разделения белков в медицине и фармации. Уровни структурной организации белков. Типы связей, формирующих каждую структуру. Варианты структурной организации в пределах каждого уровня. Принято выделять четыре уровня структурной организации белковой молекулы: Рассмотрим особенности каждого из этих уровней. Первичной структурой белка называют последовательность чередования аминокислот в полипептидной цепи. Имейте в виду, что даже небольшие изменения первичной структуры белка могут значительно изменять его свойства. Примером заболеваний, развивающихся в результате изменения первичной структуры белка, являются гемоглобинопатии гемоглобинозы. В эритроцитах здоровых взрослых людей присутствует гемоглобин А Hb А. В крови некоторых людей содержится аномальный изменённый гемоглобин - гемоглобин Hb S. Как известно, основная функция гемоглобина -транспорт кислорода к тканям. Эритроциты принимают при этом серповидную форму, быстро разрушаются, вследствие чего развивается малокровие серповидно-клеточная анемия]. Установлено, что последовательность аминокислотных остатков полипептидной цепи белка несёт в себе информацию, необходимую для формирования пространственной структуры белка. Установлено, что каждой полипептидной последовательности соответствует только один стабильный вариант пространственной структуры. До последнего времени считалось, что формирование пространственной структуры белка происходит самопроизвольно, без участия каких-либо компонентов. Однако сравнительно недавно обнаружилось, что это справедливо только для сравнительно небольших белков порядка аминокислотных остатков. При этом образуются водородные связи между СО-и NH-группами пептидного остова одной цепи или смежных полипептидных цепей. Внутреннюю часть этого стержня создаёт туго закрученный пептидный остов, радикалы аминокислот направлены наружу. При этом СО-группа каждого аминокислотного остатка взаимодействует с NH-группой четвёртого от него остатка. На один виток спирали приходится 3,6 аминокислотных остатка, а шаг спирали составляет 0,54 нм рисунок 2. Если в пределах одного витка примерно 4 аминокислотных остатка находятся два таких радикала или более , они взаимодействуют и деформируют спираль. Образуется при помощи водородных связей в пределах одной или нескольких полипептидных цепей. Пептидные цепи могут быть расположены в одном направлении параллельно или в противоположных направлениях антипараллельно , напоминая меха аккордеона. Боковые радикалы находятся выше и ниже плоскости слоя. Обратите внимание на то, что тип вторичной структуры белка определяется его первичной структурой. Например, в месте расположения остатка пролина атомы пирролидинового кольца в пролине лежат в одной плоскости пептидная цепь делает изгиб, и водородные связи между аминокислотами не образуются. Поэтому белки с высоким содержанием пролина например, коллаген не способны образовывать а-спираль. Радикалы аминокислот, несущие электрический заряд, также препятствуют спирализации. Основную роль в образовании третичной структуры белка играют водородные, ионные, гидрофобные и дисульфидные связи, которые образуются в результате взаимодействия между радикалами аминокислот. По форме молекулы и особенностям формирования третичной структуры белки делят на глобулярные и фибриллярные. В процессе образования глобулы гидрофобные радикалы аминокислот погружаются во внутренние области, гидрофильные радикалы располагаются на поверхности молекулы. При взаимодействии с водной фазой полярные радикалы образуют многочисленные водородные связи. Белки удерживаются в растворённом состояния за счёт заряда и гидратной оболочки. В организме глобулярные белки выполняют динамические функции транспортную, ферментативную, регуляторную, защитную. К глобулярным белкам относятся:. Между соседними полипептидными цепями имеется много поперечных ковалентных сшивок. Переходу в раствор препятствуют неполярные радикалы аминокислот и сшивки между пептидными цепями. В организме выполняют главным образом структурную функцию, обеспечивают механическую прочность тканей. К фибриллярным белкам относятся:. Четвертичная структура белка - размещение в пространстве взаимодействующих между собой субъединиц, образованных отдельными полипептидными цепями белка. Четвертичная структура - высший уровень организации белковой молекулы, к тому же необязательный - более половины известных белков её не имеют. В некоторых белках такие субъединицы одинаковы или имеют сходное строение, а другие белки состоят из субъединиц с цепями разных типов. Каждый из протомеров синтезируется в виде отдельной полипептидной цепи, которая сворачивается в глобулу и затем объединяется с другими путём самосборки. Каждая субъединица содержит участки, способные взаимодействовать с соответствующими участками других субъединиц. Эти взаимодействия осуществляются посредством водородных, ионных и гидрофобных связей между радикалами аминокислот, входящих в состав разных цепей. Более подробно структурная организация и функционирование олигомерных белков будут рассмотрены в следующей теме на примере гемоглобина рисунок 2. Небелковая часть гемоглобина — гем — показана синим цветом. Известны также белки, модекула которых состоит из двух или более полипептидных цепей, соединённых дисульфидными связями инсулин, тромбин. Подобные белки нельзя олигомерными. Такие белки образуются из единой полипептидной цепи в результате частичного протеолиза - локального расщепления пептидных связей. Аллостерическими свойствами, характерными для олигомерных белков, такие белки не обладают. Специфическое взаимодействие белков с лигандами. Белки играют важнейшую роль в организме, выполняя многообразные биологические функции. Запомните наиболее важные из них и примеры соответствующих белков, изучив таблицу 2. Обратите внимание на то, что в основе функционирования любого белка лежит его способность к избирательному взаимодействию со строго определёнными молекулами или ионами лигандами. Например, для ферментов, катализирующих химические реакции, лигандами будут вещества, участвующие в этих реакциях субстраты , для транспортных белков - транспортируемые вещества и т. Лиганд способен взаимодействовать не со всей поверхностью белковой молекулы, а только с определённым её участком, который представляет собой центр связывания или активный центр. Этот центр формируется пространственно сближенными радикалами аминокислот на уровне вторичной или третичной структуры белка. Между функциональными группами лиганда и центра связывания образуются нековалентные водородные, ионные, гидрофобные , а также ковалентные связи. Комплементарностью лиганда и центра связывания можно объяснить высокую специфичность избирательность взаимодействия белок - лиганд. Важно отметить, что изменение пространственной структуры белка в процессе денатурации см. Роль шаперонов в защите белков от денатурации в условиях клетки. Как известно из курса биофизической химии, белки как высокомолекулярные соединения образуют коллоидные растворы. Стабильность растворов белков в воде определяется следующими факторами:. Под действием различных физических и химических факторов может происходить осаждение белков из коллоидных растворов. Чаще всего для действия факторов, вызывающих осаждение белков, характерно сочетание двух или всех трёх перечисленных механизмов. Денатурацию белка могут вызвать:. Обратите внимание, что при определённых условиях возможно восстановление исходной нативной конформации белка после удаления фактора, вызвавшего денатурацию. Этот процесс получил название ренаживации. Как вам уже известно, различные белки отличаются друг от друга по своим физико-химическим свойствам и биологической активности. На этих различиях основаны широко используемые в медицине и биотехнологии методы разделения белковых смесей на фракции и выделения отдельных белков. Запишите в тетрадь схему, представленную на рисунке 3 и запомните сущность перечисленных методов. Крупные белковые молекулы не способны диффундировать внутрь гранул сефадекса и элюируются выходят из колонки в первую очередь. В то же время молекулы небольшого размера проникают через поры гранул, задерживаются в них и движутся в колонке с более низкой скоростью рисунок 2. Метод гель-фильтрации эффективно используется и при очистке белков от низкомолекулярных примесей. Метод основывается на измерении скорости седиментации осаждения белковых частиц под действием центробежной силы, создаваемой в ультрацентрифуге. Скорость седиментации частиц пропорциональна их молекулярной массе. Белки не способны проходить через такую мембрану, поэтому данный метод применяется для очистки белков от неорганических соединений. Поэтому электрофоретическая подвижность белков, связанных с ДСН, будет пропорциональна их молекулярной массе. На различии белков по электрическому заряду основаны методы высаливания, ионообменной хроматографии, электрофореза, изоэлектрического фокусирования. Эта скорость зависит от величины заряда белка при данном значении рН. Каждый белок разделяемой смеси будет располагаться на колонке в участке со значением рН, соответствующем его изозлектрической точке см. В качестве носителя в данном случае применяется силикагель с ковалентно присоединёнными углеводородными радикалами. Чем выше гидрофобность белковой молекулы, тем прочнее она связывается с частицами модифицированного силикагеля. Поэтому при элюции вначале выделяются наиболее гидрофильные белки, а в последнюю очередь - наиболее гидрофобные рисунок 2. Например, для выделения нужного фермента можно использовать адсорбенты, с которыми ковалентно связан его субстрат, кофермент или специфический эффектор; для извлечения из разделяемой смеси гормонов применяют связывание их иммобилизованными рецепторами и наоборот. При пропускании смеси белков через биоспецифический сорбент нужный белок удерживается аффинной колонкой, в то время как все остальные компоненты проходят через неё, не задерживаясь. Затем осуществляется элюция специфически связанного белка рисунок 2. H 2 N-ала 1 -цис 2 -фен 3 -арг 4 -сер 5 -гли 6 -тре 7 -вал 8 -асп 9 -тир 10 -мет 11 -ала 12 - гис 13 -лей 14 -иле 15 -три 16 -про 17 -про 18 -глу 19 -лиз 20 -ала 21 -асп 22 -арг 23 -мет 24 -СООН. Определите, какие связи, стабилизирующие третичную структуру белка, могут образовать между собой следующие пары радикалов аминокислот: Адсорбцию проводили при рН 8,0. Укажите направление движения при электрофорезе на бумаге при значении рН, равном 4,0, для следующих белков: Поэтому на участке от про до мет спирализация цепи затруднена. Способность радикалов аминокислот образовывать те или иные связи определяется свойствами этих радикалов. Поэтому в случаях а и д могут возникать гидрофобные взаимодействия между двумя неполярными радикалами; в случаях б и г - водородные связи между двумя полярными незаряженными радикалами; в случаях в и ж - ионные связи между двумя противоположно заряженными радикалами; в случае е - дисульфидная связь см. Компоненты белковой смеси выходят из колонки для гель-фильтрации в порядке убывания их молекулярной массы. Используя данные таблицы 2. При разделении смеси белков на анионообменнике в первую очередь элюируются положительно заряженные белки, затем нейтральные и отрицательно заряженные. Используя значения рI для перечисленных белков таблица 2. Угрожающее состояние у детей. Dendrit Лекции, учебники, справочники для студентов-медиков. Главная Галерея Расписание Контакты. Уровни структурной организации белковой молекулы. К глобулярным белкам относятся: Содержат много остатков аргинина и лизина. К фибриллярным белкам относятся: В его составе преобладают аминокислоты глицин, пролин, гидроксипролин. Стабильность растворов белков в воде определяется следующими факторами: В основе реакций осаждения белков могут лежать следующие механизмы: Денатурацию белка могут вызвать: Для денатурированных белков характерно: Запомните некоторые примеры использования процесса денатурации белков в медицине: Свойства белковой молекулы и методы фракционирования белков. Для разделения белков по молекулярной массе наиболее часто применяют методы гель-фильтрации, ультрацентрифугирования, диализа и диск-электрофореза. Для белка с первичной структурой: ПРЕДМЕТЫ Анатомия Акушерство и гинекология БЖД, медицина катастроф Биохимия Биология Гистология Гигиена Госпитальная терапия Госпитальная хирургия Детская хирургия Дерматовенерология Диагностика в хирургии Инфекционные болезни Культурология Лабораторная диагностика Латынь Летняя практика Лучевая диагностика ЛОР Медицинская информатика Микробиология Неврология Общая хирургия Общественное здоровье Общий уход Онкология Формирование здоровья детей Патологическая анатомия Патофизиология Поликлиническая педиатрия Правоведение Пропедевтика внутр. Методы выделения и количественного определения белков.
Первичная структура белка — последовательность расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи. В белках отдельные аминокислоты связаны друг с другом пептидными связями , возникающими при взаимодействии a-карбоксильных и a-аминогрупп аминокислот. К настоящему времени расшифрована первичная структура десятков тысяч разных белков. Для определения первичной структуры белка методами гидролиза выясняют аминокислотный состав. Затем определяют химическую природу концевых аминокислот. Следующий этап - определение последовательности аминокислот в полипептидной цепи. Для этого используют избирательный частичный химический и ферментативный гидролиз. Возможно применение рентгеноструктурного анализа, а также данных о комплементарной нуклеотидной последовательности ДНК. Вторичная структура белка — конфигурация полипептидной цепи, то есть способ упаковки полипептидной цепи в определенную конформацию. Процесс этот протекает не хаотично, а в соответствии с программой, заложенной в первичной структуре. Стабильность вторичной структуры обеспечивается в основном водородными связями, однако определенный вклад вносят ковалентные связи — пептидные и дисульфидные. Наиболее вероятным типом строения глобулярных белков считают a-спираль. Закручивание полипептидной цепи происходит по часовой стрелке. Для каждого белка характерна определенная степень спирализации. Тип конфигурации полипептидных цепей, обнаруженных в белках волос, шелка, мышц, получил название b-структуры. Сегменты пептидной цепи располагаются в один слой, образуя фигуру, подобную листу, сложенному в гармошку. Слой может быть образован двумя или большим количеством пептидных цепей. Третичная структура белка — пространственная ориентация полипептидной спирали или способ укладки полипептидной цепи в определенном объеме. Первый белок, третичная структура которого была выяснена рентгеноструктурным анализом - миоглобин кашалота рис. В стабилизации пространственной структуры белков, помимо ковалентных связей, основную роль играют нековалентные связи водородные, электростатические взаимодействия заряженных групп, межмолекулярные ван-дер-ваальсовы силы, гидрофобные взаимодействия и т. По современным представлениям, третичная структура белка после завершения его синтеза формируется самопроизвольно. Основной движущей силой является взаимодействие радикалов аминокислот с молекулами воды. При этом неполярные гидрофобные радикалы аминокислот погружаются внутрь белковой молекулы, а полярные радикалы ориентируются в сторону воды. Процесс формирование нативной пространственной структуры полипептидной цепи называют фолдингом. Из клеток выделены белки, названные шаперонами. Они участвуют в фолдинге. Описан ряд наследственных заболеваний человека, развитие которых связывают с нарушением вследствие мутаций процесса фолдинга пигментозы, фиброзы и др. Методами рентгеноструктурного анализа доказано существование уровней структурной организации белковой молекулы, промежуточных между вторичной и третичной структурами. Домен - это компактная глобулярная структурная единица внутри полипептидной цепи рис. Открыто много белков например, иммуноглобулины , состоящих из разных по структуре и функциям доменов, кодируемых разными генами. Все биологические свойства белков связаны с сохранностью их третичной структуры, которую называют нативной. Белковая глобула не является абсолютно жесткой структурой: Эти изменения не нарушают общей конформации молекулы. На конформацию молекулы белка оказывают влияние рН среды, ионная сила раствора, взаимодействие с другими веществами. Любые воздействия, приводящие к нарушению нативной конформации молекулы, сопровождаются частичной или полной потерей белком его биологических свойств. Четвертичная структура белка - способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладающих одинаковой или разной первичной, вторичной или третичной структурой, и формирование единого в структурном и функциональном отношениях макромолекулярного образования. Белковую молекулу, состоящую из нескольких полипептидных цепей, называют олигомером , а каждую входящую в него цепь - протомером. Олигомерные белки чаще построены из четного числа протомеров, например, молекула гемоглобина состоит из двух a- и двух b-полипептидных цепей рис. Субъединичное строение свойственно многим ферментам. Белковые молекулы, входящие в состав белка с четвертичной структурой, образуются на рибосомах по отдельности и лишь после окончания синтеза образуют общую надмолекулярную структуру. Биологическую активность белок приобретает только при объединении входящих в его состав протомеров. В стабилизации четвертичной структуры принимают участие те же типы взаимодействий, что и в стабилизации третичной. Некоторые исследователи признают существование пятого уровня структурной организации белков. Это метаболоны - полифункциональные макромолекулярные комплексы разных ферментов, катализирующих весь путь превращений субстрата синтетазы высших жирных кислот, пируватдегидрогеназный комплекс, дыхательная цепь. Поделиться Поиск по сайту. Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Следующая. Интересно знать Усиление отдельно стоящих фундаментов Светочувствительный аппарат глаза Класс Земноводные, или Амфибии Упражнения на перекладине Советы для родителей Память и ее тренировка Как защитить себя ВКонтакте? Категории Архитектура Биология География Искусство История Информатика Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Охрана труда Политика Правоотношение Разное Социология Строительство Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика. Орг - год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. Глобулярные домены в g-кристаллине белке хрусталика глаза человека.
Глобальные проблемы современности на английском языке
Как сделать макияж в домашних условиях фото
Характеристика на завуча начальной школы
Фотообои цветы каталог
Зачем воруют детей