Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Для кривой, соответствующей Рш = 1,0 кПа, определите, как сю|ьно изменяется 6 прн увеличении РО„от 0,02 до 0,04 кПа и от 4 до 8 кПа. б) Кооперативное связывание лигапда с мультисубъединичным белком. Используя уравнение 5-14, постройте кривую связывания белка с лиганлом в случае Кк = 10 мкМ и и = 3. Обратите внимание на определение К„в уравнении 5-16. На том же графике изобразите кривую для Кз = 20 мкМ и и = 3. Теперь измените п на 4 и посмотрите, как повсдут себя обе кривые. Постройтс график Хилла для каждого случая (уравнение 5-16).
Определите значение 0 прк !Ц = 40 мкМ в случае К„= 10 мкМ и п = 3. в) Проанализируйте данные уравнения, изменяя все использованные в них параметры. Анализ экспериментальных данных 16. Функции белка. В 1980-е гп структуры актина и миозина были известны только в ограниченном разрешении, как изображено на рис. 5-28, а, б. Было известно, что фрагмент миозина 51 связывастся с актнпом и гидролизует АТР ио постоянно велись дебаты по поводу участка в молекуле мнозина, в котором возникает сокращение. Были предложены две конкурирующие модели, описывающие механизм возникновения сокращения в молекуле миозина. В «шарнирной ьюдсли» фрагмент 51 связывался с актином, но тяговое усилие создавалось в результате сокращения «шарнирного участка» в хвосте молекулы миозина. Шарнирный участок Анализ экспериментальных данных 1267! расположсн в области тяжелого меромиозина, примерно там, гдс трипсин отщепляет легкий мероынозин (см.
рис. 5-27, 6). На рис. 5-27, а этой области соответствует подпись «лве суперскрученпые и-спиралим В «модели 51» предполагалось, что тяговое усилие формируется в самой 5! -«головке», а «хвост» служит лишь лля поддержания структуры молекулы. Было проведено множество экспериментов, но окончательно механизл» сокращения понят не был. В 1987 г. Джеймс Спудич и его сотрудники из Стэнфордского университета опубликовали работу, которая хотя и не дала окончательного ответа на вопрос, но указала путь его решения. Техника рекомбинантных ДНК пе была тогда развита настолько, чтобы изучать механизм сокрагпения в условиях 1н о(гю, поэтому Спулич с сотрудниками предложили интересную модель для исследований 1н п(тго.
Водоросль №геПа имеет чрезвычайно длинные клетки — часто ло нескольких сантиметров в длину и около 1 мм в диаметре. Волокна актина протянуты вдоль длинной оси этих клеток, так что клетки можно разрезать вдоль танин образом, чтобы увидеть волокна. Спулич обнаружил, что в присутствии АТР покрытые ииозином пластиковые шарики перемещаются вдоль актиновых волокон, точно так, как миозин в сокращающейся мышце. Было предложено усовершенствовать способ прикрепления миозина к шарикам. «П!ариками» служили агрегаты убитых бактерий ЯарНу(ососсиз аигеиз. На поиерхности этих клеток находится белок, который связывается с Гс-фрагментом антител (рис.
5-21, а). Антитела, в свою очередь, связываются с несколькими (нсизвестными) участками в «хвосте» молекулы миозина. Комплекс, состоящий из шариков, антител и интактных молекул миозина, в присутствии АТР перемещался вдоль актиновых волокон клеток №геПа. а) Изобразите схематично, как на молекулярном уровне мог бы выглядеть комплекс шарики- антитела-миозип. б) Почему лля перемещения шариков вдоль антиповых волокон необходим АТР? в) Спудич с сотрудниками использовали антитела, связывающиеся с «хвостом» молекулы миозина. Почему этот эксперимент пе удался бы, если бы они использовали антитела, связывающиеся с «головкой» 51, которая обычно связана с актином? Почему эксперимент не удался бы, если бы они использовали антитела, связываюгциеся с актином? Чтобы понять, в какой части молекулы миозина возникает движущая сила сокращения, Спулич с сотрудниками использовали трипсин, расщепляющий миозин на лве части (см.
рис. 5-27): 1) тяжелый меромиозин (НММ), образующийся при краткосрочном воздействии трипсина, и 2)короткийтяжелыймеромиозии(5НММ)„ образующийся при более длительной обработке НММ трипсином. НММ содержит в себе «головку» 51 и часть «хвоста», включая шарнирную область; БНММ содержит «головку» 51 и более короткий участок «хвост໠— без шарнирной области. При краткосрочном действии трипсина в результате расщепления единственной пептилной связи в молекуле миозина образуются НММ и легкий меромиозин (рис. 5-27).
г) Почему трипсин в первую очередь атакует именно эту пептилную связь в молекуле миозина? Спулич с сотрудниками приготовили комплексы шариков, антител и миозипа, варьируя количество миозипа, НММ и 5НММ, и измеряли скорость их перемещения вдоль актиновых волокон №геПа в присутствии АТР Ниже па графике схематично представлены результаты этого эксперимента. 2 и Й ь « о о о о ив О О Частота связывания мнознна илн фрагментов мнознна с шариками л) Какая из моделей («51» или «шарнирная модель») согласуется с полученными результатами? Объясните свой ответ. [268[ Часть 1.
5. Функции белков е) Объясните, почему скорость перемещения шариков возрастала с увеличением плотности миозина. ж) Объясните, почему при высокой плотности миозина скорость перемещения шариков больше нс увеличивалась. При наиболее полном расщеплении трипсином, необходимом для получения ЯНММ, происходило также расщепление полипептидной цепи миозина в области «головки» Б1. з) Учитывая эту информацию, объясните, каким образом Я4ММ все же был способен перемещать шарики вдоль актинового волокна.
и) Даже после расщепления цепи третичная структура «головки» Я в ЯНММ оставалась неизменной. Объясните, каким образом белок может оставаться интактпым и функционировать даже после того, как полипсптидпая цепь расгцсплена и уже не является непрерывной. Литература Нупев, Т.К., В1ое1с, Я.М., т»гЪ1ге, В.Т., й Ярпг11еЬ,.~.А.
(1987) 81оеегпепс о1 пгуовш 1гаяптепгв ш ейпк г[опга|пе 1п- ео1»Ы гп 1огсерпк1псс1оп. Сей 48, 953 963. Данное условие могло выполняться, если бы молекулы при соединении ферментами находились на несколько большем расстоянии друг от друг чем при ковалентной связи, но на более близком расстоянии, чем свобо ные молекулы в равновесии... Если говорить в рамках фишеровской м дели ключа и замка, то ключ не совсем подходит к замку, а подвергает в нем некоторой деформации. Дж.
Б. С. Холдейн. Епхутез, тр Катализ формально может быть описан как стабилизация переходно состояния посредством тесного связывания с катализатором. В. П. Дженкс. Статья е журнале Аб»апсез ш Епхутпо1ооу, >9 Ферменты 6.1. Введение ЕУО б.г. Как работают ферменты г73 6,3. Ферментативная кинетика как подход к пониманию механизма действия ферментов 285 6.4. Примеры ферментативных реакций 300 6.5. Регуляторные ферменты 319 ля существования жизни необходимо выполнение двух основных условий. Вопервых, живой организм должен обладать способностью к самов<юпроизвсдснию (эту тему мы рассмотрим далее в части П1). Во-вторых, организм должен уметь эффективно и сслективно ката-лизировать химические реакции.
Основополагающая роль катализа, возможно, удивляет щудентов, начинающих изучать биохимию, однако значение катализа очень просто продемонстрировать. Как говорилось в гл. 1, живая система кспользует энергию окружающей среды. Например, многие из нас в качестве источника энергии потребляют значительное количество сахарозы (столового сахара) либо в виде сладостей и напитков, либо в чистом виде. Превращение саха- розы в СО, и Н>О в присутствии кислорода — это зкзергонический процесс, сопровождающийся выаюбождением большого количества свобод- ной энергии, которая позволяет пам думать, лвигаться, ощущать вкус и видеть.
(А пакет сахара на полке может храниться годал<и, не преврап<аясь в сколько-нибудь заметной степени в СО> и Н>О.) Хотя этот химический процесс является благоприятным с термодинамической точки зрения, он протекает крайне медленно! Однако, попадая в организм человека (или любого другого живого существа), сахароза высвобождает запасеннук> в ией энергию за считанные секунды. Здесь и проявляется катализ. Вез катализаторов такис химические реакции, как окисленис глюкозы, не могли бы протекать со значительными скоростями, а следовательно, и поддерживать жизнь. Таким образом, данную главу мы посвятим каталитическим реакциям в биологических системах и ферментам — самым удивительным и высокоспециализированным белкам. Ферменты обладал>т чрезвычайно высокой каталитичсской активностью, часто намного превышающей активность синтетических или неорганических катализатор<>в. Они проявляют высокую специфичность к субстратам, многократно ускоряют химические реакции и действуют в водных растворах в мягких условиях (температура и рН).
Иэ небиологических катализаторов лишь немногие обладают подобными свойствами. Фермент — ключевой участник любого биологического процесса. Действуя последовательно, ферменты катализируют сотни реакций, при- 1270~ Часть1. б. Ферменты 6.1. Введение Джеймс Самнер, 1887-1955 Дж. Б.С. Холдейн, 1892-1964 Эдуард Бухнер, 18бО-1917 водящих к расщеплению питательных веществ, получению и превращению химической энергии, а также к синтезу биологических макромолекул из простых прсдшествепников.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
