Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Исходя из огромной сложности сетей взаимодействия макромолекул в клетках (рис. 3.83), можно прийти к очевидному умозаключению, что на раскрытие всего их функционального значения у ученых мужей уйдет не одно столетие напряженного труда. Заключеиие Белки способны образовывать необычайно искусные химические механизмы, функции которых в значительной степени зависят от тонких химических свойств их поверхности. Участки связывания лигандов формируют на поверхности белка полости, в которьсх точно размещенные боковьсв цепи амино- 290 Часть 1.
Введение в мир кпетки дучи наделены средствами подобного роди, такие белки могут действовать как устройства «ввода-вывода», которые служат своего рода передатчиками информации, факторами сборки, моторами или прикрепленными к мембране насосами. Высокоэффективные белковые машины образуются путем включения большого числа различных молекул белки в более крупные ансамбли, в которых полностью согласованы аллостерические движения отдельных компонентов. Как теперь известно, такие машины осуществляют многие наиболее важные процессы в клетках.
Белки подвергаются множеству обратимых посттрансляционных модификаций, таких как ковалентное присоединение фосфатной или ацетильной группы к боковой цепи определенной минокислоты. Прикрепление таких модифицирующих групп используется для регулирования активности белка, изменения его конформации, связывания с другими белками и размещения в клетке. Типичный белок в клетке способен взаимодействовать с более чем пятью различными партнерами. Вооружившись новыми технологиями протеомики, биологи имеют возможность анализировать тысячи белков в одной серии экспериментов. Один из важнейших результатов — создание подробных карт белковых взаимодействий, которые призваны в конечном счете описать все взаимодействия, связывающие между собой тысячи различных белков, наполняющих клетку.
Задачи Какие из утверждений являются верными? Обоснуйте свой ответ 3.1. Все цепи в 0-листе представляют собой спираль с двумя аминокислотами на виток. 3.2. Полипептидные петли, которые выступают на поверхности белка, часто образуют участки связывания других молекул. 3.3. Любой фермент достигает максимальной скорости при высокой концентрации субстрата, потому что он имеет строго определенное число активных участков, с которыми субстрат связывается.
3.4. Более высокая концентрация фермента соответствует более высокому числу оборотов. 3.5. Ферменты наподобие аспартатгранскарбамоилазы, которые подвергаются кооперативным аллостерическим переходам, неизменно содержат большое число идентичных субьединиц. 3.6.
Непрерывное присоединение и удаление фосфатов протеинкиназами и протеинфосфатазами расточительно в плане расхода энергии — так как их со вместное действие потребляет АТР, — но это необходимое условие эффективного регулирования путем фосфорилирования. Обсудите следующие задачи 3.7. Обсудите следующее утверждение. «На создание набора, включающего по одной молекуле каждого возможного вида полипептидной цепи длиной 300 аминокислот, ушло бы больше атомов, чем существует во Вселенной». Принимая во внимание размеры Вселенной, считаете ли вы, что данное высказывание в принципе может быть верным? Так как подсчет числа атомов — мудреное дело, рассмотрим эту задачу с точки зрения массы. Масса обозримой части Вселенной оценивается примерно в 10ко граммов, плюс-минус один.два порядка величины.
Если принять среднюю массу аминокислоты равной 110 дальтон, то какова была бы масса одной молекулы каждого возможного вида полипептидной цепи длиной 300 аминокислот? Превышает ли она массу Вселенной? 3.8. Общепринятая методика идентификации белков, состоящих в дальнем родстве, заключается в следующем: по базе данных с использованием короткой сигнатурной последовательности, наличие которой свидетельствует об определенной функции белка.
Почему лучше проводить поиск по короткой последовательности, а не по длинной? Разве не будет больше вероятность искомого события при со впадении длинных последовательностей из базы данных? 3.9. Так называемый мотив 1се!сЬ состоит из четырехцепочечного !)листа, который образует структуру, известную под названием Р пропеллера. Обычно он повторяется четыре семь раз, образуя тем самым повторяющийся домен 1се!сЬ в многодоменном белке. Один из таких повторяющихся доменов 1се!сЬ изображен на рис. О3.1.
Как бы вы классифицировали этот домен — как домен «встроенного» или «сьемного» типа? 3.10. Титин, обладающий молекулярной массой 3 10в дальтон, является наи более крупным из доселе описанных полипептидов. Молекулы титина простираются от толстых мышечных волокон к телофрагме; они, как думают, действуют подобно пружинам, поддерживающим толстые волокна сосредоточенными в саркомере.
Титин состоит из большого числа повторяющихся последовательностей иммуногло булина (!д) длиной 89 аминокислот, каждая из этих последовательностей свернута в домен длиной около 4 нм (рис. О3.2, а). Вы подозреваете, что подобное пружине повеление титина обусловлено по следовательным разворачиванием (и сворачиванием) отдельных доменов !8. Вы проверяете лу гипотезу, используя атомно силовой микроскоп, который позволяет ухватиться за один конец белковой молекулы и тянуть за него с точно измеряемой силой.
Для фрагмента титина из семи повторякицихся доменов !8 этот эксперимент дает пилообразную кривую сила — растяжение, представленную на рис. О3.2, б. При повторении данного эксперимента в растворе 8 М мочевины (денатуратор белков) пики не появляются, а измеряемое растяжение становится намного сильнее при тех же растягивающих усилиях. Если эксперимент повторяется после введения в белок поперечных сшивок путем его обработки глугаральдегидом, пики так же отсутствуют, по растяжение статювится намного меныпе при заданных растягиваюнщх усилиях. рт А. Согласукзтся ли эти данные с вы бб двинутой вами гипотезой о том, что пружи ноподобное гюведение титина обусловлено последовательным 1зазворачтшанием отдель ных доменов !8? Объясните ход ваших рас бб айаг суждений.
В. Соответствует ли величина растяже ния, вызванного каждым предполагаемым Рис. с)ЗД». Повторяющийся домен ке!съ галактооксида- зы у О. гзелдгогдез 1к задаче 3 Э). Обозначены все семь отдельных б-пропеллеров. И- и С-концы обозначены, соответственно буквами М и С. ограничен слоем толщиной 4 нм, непосредственно примыкающим к мембране, [Для решения этой задачи допустите, что мембрана не имеет толщины. Объем сферы ранен (4 3)лайз.] В. Мишень (Х) для фосфорилирования белком Згс пребывает в мембране. Объясните, почему мутантный Згс не вызывает разрастания клеток.
3 13. Некоторое антитело связывается с другим белком с константой равно песня К = 5.10э (моль,'литр) '. Когда оно связывается со вторым, родственным первому, белком, оно образует на три водородные связи меньше, в силу чего кон станта связывания уменьшается на 2,8 ккал моль. Какова величина К связывания антитела со вторым белком? (Изменение свободной энергии связано с константой равновесия уравнением Лт»' = — 2,3тс Т 18 К, где тс равна 1,98.10 з ккал (моль.
К), а Т равна 3! 0 К.) 3.14. Белок ЯшрВ связывается с опреде ленными видами тРНК, а именно тмРНК, с тем Ф чтобы удалять неполные белки, кодируемые укороченными (1гппса1сч] — отсюда: тмРНК) Ъ о. 0,75 молекулами мРНК бактерий. Если связыва ние ЗшрВ с тмРНК представить графически % О.В в виде зависимости поли связанных молекул и тмРНК от концентрации ЯшрВ, то получает ся симметричная 3 образная кривая наподо 8 сс бие изображенной на рнс. ЩЗ.
Эта кривая о „ представляет собой графическое отображе ш н ш' то' ние очень полезной зависимости между Кз и концентрацией н поэтому часто использу ется. Обгцее выражение для доли связанно Рис. цз.з. з-ооразная кривая зависимости го лнганда выводится из уравнения для К доли связанной тмрнк от концентрации (Кз = =- [Рг][Ц. [Рг — Ц) путем подстановки ([1.]тот [1-1) вместо [Рг — 1.1 и последующей перестановки. Поскольку общая кош1ентрация лиганда([Е] т) равна сумме таковых для свободного лиганда ([Е]) и связанного лиганда ([Рг — Ц), имеем концентрация Язлрв, моль/литр доля связанного = [Ц [1 ], = [Рг] ([Рг] + Кз).
Для ЯгпрВ и тмРНК доля связанного = [тмРНК] [тмРНК1 о = [ЯтрВ] '([ЯшрВ] + Кз). Используя зти соотношения, вычислите долю связанной тмРНК при концен грации ЯшрВ, равной 10'Кш 10»К„, 10зКкь 1О'Кш Кю 1О 'Кш 10 зКш 10 »К, и 10' зКгг 3.15. Многие ферменты подчиняются простой кинетике Миха»лиса — Ментен, выражаемой в общем виде уравнением скорость = 1',„[8] ([Я]е К ), где Г ,„ — максимальная скорость,[3! — концентрация субстрата, а К вЂ” кон станта Михаэлиса. с!есть 1. йееденне е ааер кяетян Было бы весьма поучительно подставить несколько значений [5! в это уравнение, чтобы увидеть, как данная величина влияет на скорость. Каковы скорости при 151, равной нулю, К и бесконечности? 3.16. Фермент гексокиназа присоединяет фосфат к Р-глюкозе, но игнорирует ее зеркальное отображение — 1 -глюкозу.
Предположим, что вам удалось синтезировать гексокиназу исключительно из Р-аминокислот, которые являются зеркальным отображением нормальных 1.-аминокислот. А. Опираясь на допущение о том, что фермент «1)» свернется в устойчивую конформацию, какое отношение, можно ожидать, он составит к нормальному ферменту «1»? В. Предполагаете ли вы, что фермент «Р займется присоединением фосфата к !=глюкозе, игнорируя при этом Р-глюкозу? 3.17. Каким, по вашему предположению, образом молекула гемоглобина способна эффективно связывать кислород в легких и при этом эффективно высвобождать его в тканях? 3.18. Синтез пуриновых нуклеотидов АМ Р и ОМ Р идет по разветвленному пути, начинающемуся с рибозо-5-фосфата (К5Р), как схематично показано на рис. О3.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
