Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Поперечные — 8 — 8-связи образуются в белках в тех случаях, когда два остатка цистеина в одной и той же цепи или в разных цепях подвергаются действию окис- лителя. При определении аминокислотной последовательности белка по ряду практических соображений сначала следует разорвать все — 5 — 8-связи. Поскольку зто процесс, обраттьый окислению, его проводат при помощи восстановителя. ЧАСТЪ 1, Ы)ОМОЛЕКУЛЫ Оьжпгние -Я вЂ” Н + Н вЂ” 3— Впсс ~ та»ьзенгж а) Один из стандартных способов разрыва лисульфидных мостиков состоит в обработке белка избыл.ком 2-меркаптоэтанола )НБСН,СН,ОН). Объясните, на чем основан этот способ. б) Один из недостатков указанного способа заключается в том, что после разрыва поперечных цистиновых связей они могут образоваться вновь. Почему это праисхолит? 9.
77ериодичиигть ригполажгиич ))-слала в нитях щелки. Химическое исследование продукта, полученного в результате частичного пщролиза фпброина шелка, вырабатываемого гусеницами шелкопряда ВавЬух вогй показало. что в полипептндной цепи этого белка много раз повторяется сегмент из шести остатков [ — О!у-.Бег-.О!у — А)а- С!у А1а )„. Вместе с тем из данных рспт~ еноструктурного анализа следует, что основнан структурная единица повторяется в фиброине с интервалам 0,70 нм )см. текст]. Однако при этом были выявлены еще две повторяющиеся едннипы с периодами 0.35 и 0,57 нм, соответствующие расс"таяниям между б-слоями. Прелложпте схему расположения указанных сегментов нз шести остатков, из которой бь! следовалн эти расстояния межлу )3-слоямн в фнброине шелка.
10. Биктериародоягил йг гик лурп!Рлий .иеибрины. При благоприятных внешних условиях бактерия Ни!оЬиггепит Ьи)оЬшв. растущая в среде, содержащей высокие концентрация солей, синтезирую. мембранный белок !мол. масса 26000), известный пад названием бактернородопснн. Молекулы этого белка, нменяцего пурпурный пнет, обусловленный присутствием в них рсгипаля, образунп в клеточной мембране агрегаты в внле пурпурных <гзаплаток». Бактериоралапсин действую как активируемый светом протонный насос и таким образом снабжает клетки энергией.
Было показано, что зтог белок состоит нз семи параллельных а-спи- ральн ых сегментов, пронизывающих мембрану бактериальной клетки .гозпциной 4„5 нм. Рассчитайте минимальное число аминокислот, которое должно содержаться в одном сегменте и-спирали, чтобы он мог полностью пронизывать мембрану. Оцените. какая доля аминокислотных остатков бакгериорадопсина участвует в образовании а-спиральных се!ментов !срелняя молекулярная масса одного аминокислотного остатка равна 110).
Привалите обоснование ваших расчетов. Биосиивез кгмлигеяи. Коллаген, количественно преобладающий над всеми другимн белками в организме млекопитающих, имеет необычный аминокислотный состав. В отличие от большинства других белков он очень богат пролином и гидракснпролином !см. рис. 7-13).!1оскольку гидрокснпролнн не входи! в число 20 аминокислот, обычно прнсуптвующих в белках, е! о вклкзчение в коллаген может итти двумя путями: 1) путем ферментативного гидроксилнрования пролина в гидроксипролнн перед его включением в коллаген и 21 путем гндроксилирования пролнна, уже включенного в состав коллагена.
Для того чтобы слелазь выбор между этими двумя возможное"гями, были выполнены следующие эксперименты. Сначала в организм крысы с пищей вводили '»С-пралнн и нз хвоста выделяли коллаген. При этом оказалось, что новосинтезнрованный коллаген ралиоактивен. Затем точно так же вводили '»С-гидроксипролнн, но в этом случае в новосинтезированном коллагене радноактивносзи не было обнарукено. Как на основе этих экспериментов сделать выбор между двумя рассматриваемыми возможностями'> 12, 7!итоггниог лгигтлие они~пений. вызывик» гпих гизовую гингреиу.
Патогенные анаэробные бактерии С!озггййив ргч?ппиег!з, являющиеся возбудителями газовой гангрены, при которой происходит. разрушение тканей. выделянп фермент, эффективно катализирующий гидролиз цептилной связи !красный цвет) в изображенной ниже последовательности: 1-! О Х вЂ” О!у - Рго т'--- -З--- ферм. --Х- СО, -г Н,)Ч О!у. Рго-. г'- тле Х и т' любая нз 20 аминокислот. Каким образом этот секретируемый фермент помогает бактерии проникать в ткани человека? Почему этот фермент не приносит вреда самой бактерии? ГЛАВА 8 ГЛОБУЛЯРНЫЕ БЕЛКИ: СТРУКТУРА И ФУНКЦИЯ ГЕМОГЛОБИНА В глобулярных белках полипептндная цепь свернута в компактную глобулу.
Белки этого класса, значительно более сложные по конформации. чем фибриллярные белки, способны выполнять самые разнообразные биологичесхие функции, причем их активность носит не статический, а динамический харак.гер. К глабулярным белкам относятся почти все из 2000 или лаже большего числа известных ферментов.
Некоторые глобулярные белки выполняют транспортные функции: вместе с током крови они переносят кислород, питательные вешества и неорганические ионы; к этому же классу белков принадлежат антитела, гормоны„а также компоненты мембран и рибосом. Из этой главы мы узнаем. как сверт.ываются в пространстве полипептидные цепи некоторых глобулярных белков и каким образом амипокислотная последовательность определяет их трехмерную структуру. Мы увидим также, что нативная свернутая конформация глобулярных белков служит необходимой предпосылкой их биологической активности.
Далее мы рассмотрим химические и биологические свойства содержащегося в эритроцитах белка гемоглобина, который играет роль переносчика кислорода, и в связи с этим коснемся некоторых медицинских вопросов. На примере гемоглобина мы проиллюстрируем. каким образом трехмерная структура глобулярных белков приспособлена к выполнению их важных биологических функций. 8.1. Полнпептпдиые цепи глобулярных белков свернуты в плотную компактиуго структуру Сушествуют две группы дапньж, которые с очевидностью свидетельствуют о том, что полипептидные цепи глобулярных белков плотно свернуты и что такая конформация важна лля выполнения этими белками их биологических функций.
Первая группа данных касается деиинггринин нативных глобулярных белков. происходящей при их нагревании. воздействии экстремальными значениями рН или при обработке их мочевиной (разд. 6.12). В процессе дена~ урации сгруктура ковалентного остова глобулярного белка остается неповрежденной. но полипепз.идная цепь развертывается и принимает беспорядочную, нерегулярную и подверженную изменениям пространственную конфармацию. Денатурированный глобулярный белок, как правило, стагювится нерастворимым в водных системах при рН около 7 и обычно утрачивает свою биологическую активность.
))торым доказательством свернутой конформации глобулярных белков служит сравнение длины их полипеггпиных цепей с реальными размерами их молекул. рассчитанными по результатам физико-химических измерений. Например, сывороточный альбумин )мол. масса 64 500) имеет одну гюлнпептидную цепь, состоящую из 584 аминокислотных. остатков. Если бы эта пепь находилась в полностью вытянутой ))-конформации, 188 ЧАСТЬ 1.
БИОМОЛБКУЛЫ 1 584 остатка в и-спиральной ферма 90 х 1,1нм Бычий сывараточный альбумии в ннтивиай глабулвриай фс1гые 1Зх Энн 584 остатка в р-конформации 200 х 0,5 нн Рнс. 8-1. Рязмеры молекулы бычьего сыварата»наго нльбуминя я его нвтнвной глобул ярнай конформвцнн. Сыворатачный яльбумин содержит 584 остатка в своей единственной палипептидной цепи.
Слева покаянны приблизительные размеры, которые им«ля бы зтв полипептилняя цепь. если бы аня преясгявляля собой сплогнную о спираль или целиком няколилясь в вытянутой 0-конформации. действительные размеры молекулы нятнвного сьмораточн ага яльбум пня пакязяны справа, ее длина составляла бы почти 200нм, а толщина — окало 0,5 нм. Если бы она была свернута в сплошную п-спиралтч она имела бы длину примерно 90 им и толщину 1,1 нм (рис. 8-1). Однако физико-химические измерения показывают, что максимальный размер молекулы нативного сывороточного альбумина составляет около 13 нм, а диаметр — примерно 3 нм (рис.
8-1). Отсюда ясно, что полипептидная цепь сывороточного альбумина должна быть очень плотно свернута, иначе молекула этого белка не могла бы иметь указанные выше размеры. В настоящее время твердо установлено, что всв глобулярные белки компактно свернуты специфическим образом, благодаря чему и возникает их биологическая активность. Способ свертывания полипвлтидных цепей глобулярных белков в комппктную сферическую глобулу мы буделг нозывоть третичной структурой.
Возникает ряд очевидных вопросов. Как можно установить способ свертывания цепей в глобулярных белках? Одинакова ли укладка полнпептидных цепей во всех глобулярных белках? Какие силы удерживают цепь в свернутой конформации? 8.2. Рентгеноструктурньзй анализ миоглобинв— выдающееся достижение в исследовании белков Ответ на поставленные выше вопросы дал один из самых эффективных методов — метод рентгеноструктурного анализа, прн помощи которо~о, как мы уже видели, удалось установить структуру ряда фибриллярных белков.
Однако рентгеноструктурный анализ глобулярных белков представляет значительна более трудную задачу„чем ренттеноструктурный анализ фибриллярных белков, вытянутых вдоль одной оси и, как правило, имеющих периодическую структуру. Чтобы установить трехмерную структуру глобулярных белков по их рентгенограммам, необходимо сделать множество расчетов с привлечением мошной вычислительной техники, Первьгй значительный успех в изучении трехмерной структуры глабулярных белков был достигнут в результате рентгеноструктурного исследования лтоглобина, проведенного в 50-х гадах в Англии Джаном Кендрью и его коллегами. Миаглобин — относительно небольшой кисло- ГЛ.
8. ГЛОБУЛЯРНЫЕ БЕЛКИ: ГЕМОГЛОБИН Структура тима боковая проекпия $ ! Н вЂ” Ее Ох сй Плоскость мОлокухы порфиринп Остаток гнети»а»»~н род-связывающий белок (мол, масса 1б700), присутствующий в мышечных клетках. Его функция состоит в том, что он запасает связанный кислород и способствует его переносу в митохондрии, которые потребляют кислород в процессе окисления поступающих в клетку питательных веществ. В молекуле миоглобина имеется одна полипептидная цепь, состоищая из 153 аминокислотных остатков с установленной последовательностью, и одна гемагрунпа, или гемгкомплекс протопорфирюга с железом (рис. 8-2), содержащийся также в гемоглобине — кислород-связывающем белке зритроцитов. Присутствием гемогруппы объясняется густой красно-коричневый цвет, характерный для миоглобина и гемоглобина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
