1631210420-51809e5945ab35d4cdee1bdd13f237d3 (Лекция 2 - Строение и биологические функции белков), страница 3

следующие слайды).28 февраля 1901 г. – 19 августа 1994 г.«Он истинный гений» Эйнштейн о Лайнусе Полинге•••Лайнус Полинг занимался изучением атомной физики иквантовой теории и создал теорию химической связи,открыл понятие гибридизации атомных орбиталей,возбуждения атома.В 1951 г. состоялось знаменитое совещание по химии,где громили "паулингистов-ингольдистов",проповедующих "буржуазную теорию резонанса вхимии. Академия наук СССР обсудила работы Полинга ипришла к выводу, что его резонансная теорияхимической связи противоречит идеям марксизма иявляется антинаучной.В 1954 году «за изучение природы химической связии его применение к объяснению строения сложныхмолекул» Полинг был удостоен Нобелевской премиипо химии••«Однажды, когда я работал в Оксфорде (делобыло в апреле 1948 года), я заболел, и последвух дней в постели, проведенных за чтениемфантастики и детективов, я подумал:„А не открыть ли мне α-спираль?“, или чтото вроде этого.

Чтобы понять, как устроенаполипептидная цепь с учётом всехтребований структурной химии и какводородные связи поддерживают структурубелка, я взял лист бумаги навроде этого<берет лист бумаги> и нарисовал на немполипептидную цепь в распрямлённойконформации (кстати, этот лист осталсяу меня до сих пор). Я стал складывать листбумаги так, чтобы угол между Cα-атомамисоседних остатков составлял около 110°<складывает листок>, и после несколькихпопыток сложил его таким образом, чтобыкаждая NH и CO группа участвовалав образовании связи N-H···O=C.

Я понял, чтоэта структура, присутствующая в белках,выделенныхизволос,рога,ногтейи мышечных волокон, называемая αспиралью, содержит 3.6 аминокислотныхостатка на один виток спирали.»Так что открытие альфа-спирали заняло всегонесколько часов игры с бумагой». После этогоон выздоровел, сразу пошел на работу и черезнесколько месяцев опубликовал восемьстатей одновременно в журнале «Докладыамериканской Академии Наук» или PNASКОНФОРМАЦИЯ БЕЛКОВКаждая полипептидная цепь может принимать огромноемножество конформаций.

В результате взаимодействийфрагментов самой цепи и боковых радикалов некоторыеконформации оказываются термодинамическипредпочтительными, и белок приобретает определеннуюпространственную структуру. Следует оговориться, что вусловиях теплового движения речь не может идти о строгофиксированных координатах атомов в молекуле белка.Однако возможна такая ситуация, что эти координаты вобласти некоторого энергетического (илитермодинамического) минимума варьируют в оченьнебольших пределах. В этом смысле и говорится, чтомолекула белка имеет определенную пространственнуюструктуру или конформацию. При изменении условийможет происходить переход от одной устойчивойконформации к другой – направленный конформационныйпереход.Если полипептидная цепь белка содержит более 200аминокислот, как правило, ее пространственная структураформирована в виде двух или более доменов.Домен – области в третичной структуре белка сопределенной структурной автономией.СУПЕРВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВСравнение конформаций разных по первичной структуре и функциям белков выявило наличие уних похожих сочетаний элементов вторичной структуры.

Такой специфический порядокформирования вторичных структур называют супервторичной структурой белков. Она формируетсяза счет межрадикальных взаимодействий.В структуре типа β-бочонка каждая β-структура (обозначена на рис. стрелкой) расположена внутри исвязана со спиральным участком полипептидной цепи, находящемся на поверхности молекулы.В «лейциновой застежки-молнии» лейциновые остатки располагаются через каждые 6 аминокислотодин от другого. Так как каждый виток спирали содержит 3,6 аминокилотных остатка, радикалылейцина находятся на поверхности каждого второго витка.

Примером соединения белков с помощью«лейциновой застежки-молнии» могут служить гистоны. Гистоны – ядерные белки, в составкоторых входит большое количество положительно заряженных аминокислот. Молекулы гистоновобъединяются в комплексы, состоящие из 8 мономерных белков с помощью «лейциновых застежекмолний», несмотря на то, что все мономеры имеют сильный положительный заряд.Супервторичная структура в виде β-бочонка.А – триозофосфатизомераза; Б - доменпируваткиназыОгромное разнообразие белков обеспечивает и множествофункций, ими выполняемых, и многоообразие организмов.По признаку сходства выполняемых белками функций ихможно разделить на следующие большие группы.Учебник: Северин «Биохимия» стр. 56-67.Функции белков:•1) транспортная (гемоглобин эритроцитов,сывороточный альбумин);•2) структурная (коллаген входит в состав тканей,участвует в образовании хрящей и сухожилий);•3) защитная (иммуноглобулины, обладающиеспособностью узнавать и связывать чужеродныемолекулы, вирусные частицы и бактерии);•4) регуляторная (регуляторные белки-гормоныучаствуют в поддержании постоянства внутреннейсреды организма, (инсулин и глюкагон, например,регулирует уровень сахара в крови; регуляторныеДНК-связывающие белки определяют активностьгенов;•5) рецепторная (белки-рецепторы обеспечиваютузнавание клеткой веществ и других клеток);•6) белки-ферменты катализируют все химическиереакции в организме;•7) сократительная (миозин участвует в сокращениискелетных мышц);•8) белки – источник аминокислот;•9) энергетическая (при распаде 1 г белка выделяется17 кдж энергии).Существует большое количество белков, имеющихуникальные функции, которые не вошли в эту довольнопростую классификацию.Структура и функции гемоглобина.Читать.

Учебник: Северин «Биохимия» стр. 45-55.АЛЬБУМИНТранспортная функция на примере человеческогосывороточного альбумина.ТРАНСПОРТНЫЙ БЕЛОК для:- Транспорт жирных кислот (питание клеток)- Эвакуация гидрофобных токсинов- Перенос медиаторов, интермедиаторов- Транспорт лекарствОнкотическоедавлениеАккумулирование биомаркеровНЕ УПУСТИ МОМЕНТ !!! Если будетекушать много сладкого, карбонильнаягруппа сахара будет взаимодействовать саминогруппами белка, вы получитегликированный белок и нарушите егофункции. Гликирование белков приводит кдиабету.буминаСТРУКТУРНЫЕ БЕЛКИ.Некоторые белки, расположенные определенным образом в тканях, придают им форму, создают опору,определяют механические свойства данной ткани, например, фибриллярный белок коллаген.Читать.

Учебник: Северин «Биохимия» стр. 56-58.ЗАЩИТНЫЕ БЕЛКИЧитать. Учебник: Северин «Биохимия» стр. 61-67.Некоторые белки, в частности иммуноглобулины, обладают способностью узнавать и связыватьчужеродные молекулы, вирусные частицы и бактерии. Кроме того, комплекс чужеродной частицы симмуноглобулином легко узнается и уничтожается клетками иммунной системы.Белки-ферменты катализируют все химические реакции в организме.Читать. Учебник: Северин «Биохимия» стр.56-58.ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ И ПРЯМОЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕЗАМИНИРОВВАНИЕТрансаминирование аминокислотАСПАРТАТ АМИНОТРАНСФЕРАЗЫ – катализирует реакцию переаминирования между оксалоацетатом и глутаматомАЛАНИН АМИНОТРАНСФЕРАЗА?Трансаминирование – один из начальных этапов катабализмааминокислот, первая стадия непрямого дезаминирования.Образующиеся кетокислоты могут затем окисляться в циклелимонной кислоты и использоваться для глюконеогенеза.Зачем определяют активность аспартат- и аланин-трансаминаз вкрови?Этот анализ важен и необходим для уточнения возможныхзаболеваний и патологий, таких как:Все виды гепатитов и некротические заболевания печени;Перерождение паренхиматозной ткани в фиброзную – цирроз(алкоголизм);Онкопроцесс в печени, метастазы;Неотложные кардиологические состояния – инфаркт миокарда;Аутоиммунные, в том числе наследственные заболевания миодистрофия Дюшена-Беккера;Вирусные поражения лимфосистемы, в том числе мононуклеоз;Холестатический синдромВ норме АСТ составляет 0-31 Ед/л у женщин и 0-41 Ед/л у мужчинНормальное содержание АСТ в крови черепахи составляет 50-130ед/лПовышение АЛТ (глутамат-пируват-транаминаза), превышающееповышениеАСТ(глутамат-оксалоацетат-трансаминаза),характерно для повреждения печени; если же показатель АСТповышается больше, чем повышается АЛТ, то это, как правило,свидетельствует о проблемах клеток миокарда (сердечной мышцы).PHCNNHO(CH2)4NH CH COМеханизм действия сериновых протеаз.Методичка: стр.

25-27. Учебник: Северин «Биохимия» стр. 96-97Механизм действия сериновых протеаз.Учебник: Северин «Биохимия» стр. 96-97.На первой стадии гидролиза пептидов химотрипсином –ацилирования – в результате атаки субстрата гидроксиломSer-195 образуется тетраэдрическое промежуточноесоединение. Вследствие нуклеофильной атаки пептиднойсвязи субстрата происходит разрыв этой связи собразованием ковалентно-модифицированного серина –ацилхимотрипсина.

Другой пептидный фрагментвысвобождается в результате разрыва водородной связимежду пептидным фрагментом и His-57 активного центрахимотрипсина. Заключительный этап гидролизапептидной связи белков – деацилирование химотрипсина вприсутствии молекулы воды с высвобождением второгофрагмента гидролизуемого белка и исходной формыфермента.ПЕРЕВАРИВАНИЕ БЕЛКОВ В КИШЕЧНИКЕВ поджелудочной железе синтезируются проферменты ряда протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, проэстераза,прокарбоксипептидазы А и В.

В кишечнике они путем частичного протеолиза превращаются в активные ферменты:трипсин, химотрипсин, эластазу и карбоксипептидазы А и В. Место синтеза проферментов и место их активациипространственно разделены. Такой механизм образования активных ферментов необходим для защиты секреторныхклеток желудка и поджелудочной железы от самопереваривания. Последний этап переваривания – гидролизнебольших пептидов, происходит под действием аминопептидаз и дипептидаз, которые синтезируются клеткамитонкого кишечника в активной форме.Ферменты, участвующие в переваривании белков в кишечнике, обладают специфичностью к определеннымаминокислотам в белке.Трипсин гидролизует преимущественно пептидные связи, образованные катионогенными аминокислотами-Arg-X-, -Lys-XХимотрипсин – пептидные связи ароматических аминокислот-Phe-X-, -Tyr-X-, -Trp-XЭластаза – связь –Gly-AlaКарбоксипептидазы отщепляют С-концевые аминокислотыАминопептидаза отщепляют N-концевые аминокислотыРЕЦЕПТОРНЫЕ БЕЛКИ.Белки-ферменты катализируют все химические реакции в организме.Читать.

Учебник: Северин «Биохимия» стр. 326-327.Сигнальные молекулы (гормоны, нейромедиаторы)действуют на внутриклеточные процессы черезвзаимодействие со специфическими рецепторами. Так,гормоны (Gs), циркулирующие в крови, находят клеткимишени и воздействуют на них, специфично связываясьс белками-рецепторами (Rs), обычно встроенными вмембрану.1. Гормон (Gs ), взаимодействует со специфическиммембранным рецептором Rs.2. Комплекс гормон-рецептор влияет на конформациюнаходящегося рядом G-белка, вызывая диссоциациюего на субъединицы и замену в альфа-субъединицеГДФ на ГTФ.3. альфа-Субъединица, связанная с ГТФ, активируетаденилатциклазу (АЦ), которая катализирует синтезцАМФ из АТФ.4.