Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 84
Текст из файла (страница 84)
(!995) Тц|пь: 8|апс ргосснв |п сйагйс о| вцьс1е ц1|гаьсп|с|цге апд е!аьйсцу. ус|сисе 270, 293-296. Исследование структуры н функций некоторых самых крупных белков. Мойоу, ).Е. 6< Ншйе1, С. (2003) Муояп п|осогь»ай< Йс <гаПс. 5<зенте 300, 2045- 2046. Каушепс, 1. (1996) ТЬе ьспксцга1 Ьаяь о1Йс вуоя п АТ Разе асс!г!су. !.
В|о!. СЬет. 271, 15850 . 15853. Исследование мехацнзл|а мышечного сокращсння с точки зрения структурных изменений. Кауп|епс, 1. е Но!деп, Н.М. (1994) ТЬе Йгсе-дсшспяопа! ьспксцте о| а во!ссц!аг пюсог. Ттндь В|осйет. 5с|. 19, 129-134. Брод|ей, „).А. (1994) Но» хххо1есц!аг пюсав»ог!<..На<иге 372,515-518. На|с, К.В. (2003) ТЬе во!ссц|ат шо|ог соо!Ьох 1аг |пстасе|- Ьдаг папьроп. Се!1112, 467 480. Вопросы и задачи 1. Связь между сродством и константой диссоциации. Белок А связывает лиганд Х в центре связывания с константой лиссоциации Кц = 10 ь М.
Белок В связывает ли| анд Х в центре связывания с константой диссоциации К„= 10-ч М. Какой белок обладает большим сродством к лиганлу Х? Объясните свой ответ. Выразите константу лиссоциации Кл через константу ассоциации К, и определите константы ассоциации для обоих белков А и В. 2. Отрицательная кооперативность. В какой из описанных ниже ситуаций график Хилла покажет значение пц < 1? Поясните свой отвст в кажлом случае.
а) Белок состоит из нескольких субъсдиниц, каждая из которых имеет один центр связывания лиганла. Связывание лиганла с олним центром ослабляет сродство к лиганду других центров. [264[ Функции белков 1,0 6 0,6 б) Белок состоит из единственного полипсптида с лвумя центрами связывания лиганда, имеющими разное сродство к лиганду. в) Белок состоит из сдипственного полипептила с олним центром связывания лиганда. В результате очистки получают гетерогенный прспарат белка: часть белка децатурирована и в результате имеет более низкое сродство к лиганду.
3. Сродство гемоглобина к кислороду. Каким будет влияние следующих изменений на сродст-во гемоглобина к кислороду? а) Снижение значения рН крови с 7,4 до 7,2. б) Снижение парциального давления С02 в легких с б кПа (при задержке дыхания) ло 2 кПа (в норме). в) Увеличение содержания БФГ с 5 мМ (на нормальных высотах) до 8 мМ (на болыпих высотах). г) Увеличение содержания СО от 1,0 части на миллион (ррш) в нормальном воздухе в помсщепии до 30 ррш в помещении с плохой печной тягой.
4. Обратимое связывание лиганда. Белок кальциневрин связывается с белком кальмодулином с константой скорости 8,9 . 10з М 'с ' и константой диссоциации Кз = 10 пМ. Рассчитайтс константу скорости диссоциацни (гж 5. Кооперативность действия гемоглобина. При определенных условиях гемоглобин диссоциирует на четырс субъединицы. Отдельная 0-субъединица связывает кислород, однако кривая связывания имеет гиперболический, а не Я-образный вид.
Кроме того, на связывание кислорода с отдельной сь-субъедипицей не влияст присутствие Н', СО2 и БФГ Что на основании данных наблюдений можно сказать о природе кооперативности гемоглобина? 6. Сравнение свойств гемоглобина матери и плода. Изученис переноса кислорода в организме беременных женщин показало, что кривые связывания кислорода гемоглобином матери и плода„полученные при одних и тех же условиях, сильно различаются. Эритроциты плода содержат структурный вариант гемоглобина (НЬЕ), состоящий нз двух а- и двух у-субъедипнц (гхлуд), в то время как гемоглобин матери (НЬА) состоит из двух гх- и лвух [1-субъелиниц (па[)д).
а) Какой гемоглобин (НЬА или Н!гЕ) и почему имеет более высокое сродство к кислороду в физиологических условиях? б) В чем физиологический смысл раазичнош сродства к кислороду этих вариантов гемоглобина? в) Если из препаратов НЬЛ и НЪЕ тщательно улалить БФГ то эксперимснтальныс кривые связывания кислорола слвинутся влево (следовательно, изменится и сродство к кислороду).
Но теперь НЬА имеет более высокое сродство к кислороду, чем НЬЕ Если вновь лобавить БФГ, то кривые связывания кислорода всрнутся к исходным положениям, как показано на рисунке. Какое влияние оказывает БФГ па сролство гемоглобина к кислороду? Как с помощью данной информации объяснить разлнчиос сродство к кислороду гсмоглобинов матери и плола? 2 4 6 8 О рО, (кПк) 7. Различные формы гемоглобина. В при- И роде существует почти 500 форм гемоглобина. Большинство из них различаются всего одним амннокислотпым остатком в полипсптидной цепи.
Наличие некоторых форм сопряжено с определенными заболеваниями, однако далеко не все варианты гемоглобина вызывак>т оолезнь. Ниже перечислены некоторые формы ьемоглобина НЬ5 (серповидный гемоглобин): На! замещает С!и на поверхности молекулы; НЬ Сочггольп: отсутствует ионная пара, стабилизирующая состоянис Т; НЬ Мешр[йз: одно полярное незаряженное основание на поверхности молекулы заменено вз другое, близкое по размеру; Биохимия в Интернете !266! НЬ В>ЬЬа: Рго замещает 1сп в о-спиральном участке; НЬ М>1шапйее: Ип аамещает та); НЬ Ргот!ог!епсс: Аяп заменяет 1.уя, обычно пах<>- дящийся в центральной полости тетрамера; НЬ РЬ>!!у: РЬе замещает Туг, что приводит к нарушению водородных связей на поверхности аА. Объясните, какой вариант (варианты) и почему: а) с наименыпей вероятностью связан с проявлением патологических симптомов; б) ил>еет другое значение р1, чем НЬА; в) с наибольшей вероятностью обладает пониженным сродством к БФГ и повышенным сродством к кислороду.
8. Связывание кислорода и структура гемоглобина. Группа биохимиков с помощью генно- инженерных методов пытается модифнцнровазь область контакта между отдельными субъеднницами гемоглобина. Получившиеся варианты гемоглобина су>цествуют в растворе главным образом в виде гх>В>-димеров и очень небольшого количества тетрамерпых форм. Такой гемоглобин снльпсс или слабес связывает кислород? Объясните свой ответ. 9.
Обратимое связывание антител. Антнтело связывается с антигеном с константой Кв = 5 1О "М. При какой концентрации антнгеца параметр 0 будет равен: а) 0,2; б) 0,5; в) 0,8; г) 0,8? !0. Использование антител при изучении связи структуры и функции белков. Мопокяональные аш итела связываются с С-активом, по не связываются с Р-активом. Что в связи с этим вы можете сказать об эпигоне„узнаваемом данными анти- телами? 11.
Иммунная система и вакцины. Организму хозяина требуется определенное время, иногда несколько дней, чтобы сформировать ячмунный ответ на новый антиген. А с помощью клеток памяти иммунная реакция на ранее уже встречавшийся патоген развивается очень быст- ро. Вакцины, действие которых направлено против определенной вирусной инфекции, могут содержать в себе ослабленный или убитый вирус, а также отдельные белки из защитной оболочки вируса. При введении в организм человека вакцина обычно не вызывает инфекции или болезненного состояния, но лишь яобучаетя иммунную систему распознавать данные вирусные частицы, стимулируя образование клеток памяти.
Если через какое-то время человек столкнется с данной инфекцией, то эти клетки будут связывать вирусные частицы и способствовать формированию быстрого ил>мунного ответа. Некоторые патогены, в том числе и ВИЧ, выработали механизмы борьбы с иммунной системой, что делает сложным или практически невозможным созлание против них эффективных вакцин. Какую стратегию может применять патоген, чтобы ускользать от уничтожения иммунной системой? Считайте, что антитела и (или) Т-клеточные рецепторы способны связываться с лк>бой структурой, которая появляется на поверхности патогена, а также что связанный патогсн обязательно уничтожается. 12. О трупном окоченении.
Когда высшее позвоночное животное умирает, его мышцы лишаются АТР и теряют эластичность — это состояние называется трупным окоченением. Объясните молекулярные основы данноп> явления. 13. Другой взгляд на саркомеры. Толстые и тонкие нити в саркомере организованы таким образом„что шесть тонких нитей обычно окружают каждую толстую нить, образуя в поперечном срезе гексаэдр. Изобразите поперечный срез миофнбриллы в следующих точках: а) вдоль линии М; б) в области полосы 1; в) в плотной области полосы А; г) в менее плотной области полосы А, прилегающей к линии М (см. рис.
5-29, б, в). Биохимия в Интернете 14. Лизоцим н антитела. Чтобы лучше понять действие белков в клетке, полезно рассмотреть взаимодействие белков с другими компонентами клетки в трехмерном изображении. К счастью, теперь это можно сделать с помощью белковых баз (266! Часть 1. 5. Функции белков данных в Интернете программ визуализации трехмерной структуры молекул. Некоторые программы требуют скачивания и отладки, другие плохо работают под определенными операционными системами и браузерами, некоторыс требуют использования коммандной строки, интерфейс других более удобен.
Мы советуем зайти па сайт вил; пшззз.еоп/ппсгоЬ1о/газшо! и искать информацик> о программах ВазМо1, Ргогс!и Ехр!огег и !п1о! Г!гзг С!апсе. Выберите программу визуализации, наиболее подходящую для вашей операционной системы, браузера и уровня необходимой точности. Затем скачайте и установите те программы н платины, которые могут вам понадобиться. В данном примере вы будете изучать взаимодействия фермента лизоцима (гл. 4) и ГаЬ- фрагмента антител против лизоцима. Используйте идентификационный номер РОВ 1НЭЬ для изучения структуры комплекса ГаЬ-фрагмента 1дС! с лизоцимом (комплекс антиген/антитело). Ответьте на следующие вопросы, используя информацию из таблиц структур (зггпсгпгс зпшшагу раде) в базе Ргоге!и Васа Вапк (ггььза: гсзЬ.огд) и посмотрите на изображение структуры, используя КазМо1, Ргогеш Ехр!огсг или )пю! Г!гзг С!апсе.
а) Какие цепи в трехмерной модели принадлежат фрагменту антитела, а какие антигену (лизоциму)? б) Какая вторичная структура преобладает в данном ГаЬ-фрагменте? в) Сколько аминокислотпых остатков содержится в легких и тяжелых цепях ГаЬ-фрагмснта? В молекуле лизоцима? Какая доля молекулы лизоцима реагирует с антнгснсвязывающим участком фрагмента антитела? г) Идентифицируйте специфические аминокислотные остатки в молекуле лизоцима и в вариабельных областях легких и тяжелых цепей ГаЬ-фрагмента, которые расположены в области взаимодействия антителаи антигена. Расположены ли этн области рядом в первичных последовательностях полипептидных цепей? 15.
Изучение обратимых взаимодействий белков с лигандами с помощью динамических графиков. й! Для решения этого задания воспользуйтесь графинани для уравнений 5-8, 5-ЗЗ, 5-зе и 5-зб. а) Обратимое связывание лиганда с простым белком (без кооперативности). Для урав- пения 5-8 постройтс графики в координатах 8 от ! Ц (соответственно вертикальная и горизонтальная оси), соответствующие значениям Кь равным 5, 10, 20 и 100 лзкМ. Предположите, что эти четыре константы соотвстствуют связыванию четырех разных белков с лигандом 1.. Какой из данных белков обладает более высоким сродством к лигацду? Рассмотрите график для Ка = 10 мкМ.
Как сильно увеличивается 0 при увеличении [Ц от 0,2 до 0,4 мкМ? Как сильно увеличивается 0 нрн увеличении !Ц от 40 до 80 мкМ? Вы можете сделать то же упражнение для уравнения 5-11. Переведите ! Ц в РО„а Кк в Рго Проанализируйте кривые для значений Ряь равных 0,5, 1,0, 2,0 и 10 кПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
