timin_o_a_lektsii_po_obschey_biokhimii (1) (832543), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Белковая буферная система участвует в регуляции кислотно-щелочного состояния.У Р О В Н И О Р Г АН И З АЦ И И Б Е Л К О В О Й С Т Р У К Т У Р ЫБелок – это последовательность аминокислот, связанных друг с другом пептиднымисвязями. Если количество аминокислот не превышает 10, то новое соединение называетсяпептид; если от 10 до 40 аминокислот – полипептид, если более 40 аминокислот – белок.Линейная молекула белка, образующаяся при соединении аминокислот в цепь, являетсяпервичной структурой.
Образно ее можно сравнить с обычной нитью, на которую навешено до нескольких сотен бусинок двадцати различных цветов (по числу аминокислот). После-Аминокислоты и белки12довательность и соотношение аминокислот в первичной структуре определяет дальнейшееповедение молекулы: ее способность изгибаться, сворачиваться, формировать те или иныесвязи внутри себя.Формы молекулы, создаваемые при свертывании, последовательно могут приниматьвторичный, третичный и четвертичный уровень организации.На уровне вторичной структуры белковые "бусы" способны укладываться в виде спирали (подобно дверной пружине) и в виде складчатого слоя, когда "бусы" уложены змейкойи удаленные части "бус" оказываются рядом.Укладка белка во вторичную структуру плавно переходит в формирование третичнойструктуры. Третичная структура – это отдельные глобулы, в которых белок уложен компактно, в виде трехмерного клубка.Некоторые белковые глобулы существуют и выполняют свою функцию не поодиночке,а группами по две, три и более штук.
Такие группы образуют четвертичную структуру белка.ПЕРВИЧНАЯСТРУКТУРАЭто последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Учитывая, что в синтезебелков принимает участие 20 аминокислот и средний белок содержит 500 аминокислотныхостатков, то можно говорить о невообразимом количестве потенциально возможных белков.В организме человека обнаружено около 100 тысяч различных белков.Первичная структура белков задается последовательностью нуклеотидов в ДНК. Выпадение, вставка, замена нуклеотида приводит к изменению аминокислотного состава и, следовательно, структуры синтезируемого белка.Например, при серповидноклеточной анемии в 6 положении -цепи гемоглобина происходит замена Глу на Вал. Это приводит к синтезу HbS – такого гемоглобина, который вbiokhimija.ruТимин О.А.
Лекции по общей биохимии (2018г)13дезоксиформе полимеризуется и образует кристаллы. В результате эритроциты деформируются, приобретают форму серпа (банана), теряют эластичность и при прохождении через капилляры разрушаются. Это в итоге приводит к анемии, снижению оксигенации тканей и ихнекрозу.Если изменение последовательности аминокислот носит не летальный характер, а приспособительный или хотя бы нейтральный, то такой белок может передаться по наследству иостаться в популяции.
В результате возникают новые белки и новые качества организма. Такое явление называется полиморфизм белков.К примеру, возникновение групп крови АВ0 связано с тремя вариантами фермента, осуществляющего присоединение к олигосахариду мембран эритроцитов либоN-ацетилгалактозы (группа А), либо галактозы (группа В), либо фермент не присоединяет дополнительные сахаридные группы (группа 0).Последовательность и соотношение аминокислот в первичной структуре определяетформирование вторичной, третичной и четвертичной структур.ВТ ОРИЧНАЯСТРУКТУРАВторичная структура – это способ укладки полипептидной цепи в упорядоченнуюструктуру, при которой аминокислоты взаимодействуют через пептидные группы.Формирование вторичной структуры вызвано стремлением пептида принять конформацию с наибольшим количеством водородных связей между пептидными группами.
Вторичная структура определяется:o устойчивостью пептидной связи,o подвижностью С-С связи,o размером аминокислотного радикала.Все это вкупе с аминокислотной последовательностью приводит к строго определеннойконфигурации белка.Можно выделить два возможных варианта вторичной структуры: -спираль(структура) и -структура (-складчатый слой).
Вторичная структура образуется при участии только водородных связей между пептидными группами: атом кислорода одной группыреагирует с атомом водорода следующей, одновременно кислород этой пептидной группысвязывается с водородом еще одной и т.д. В одном белке, как правило, одновременно присутствуют -спираль и -структура.
В глобулярных белках преобладает -спираль, в фибриллярных – -складчатый слой. -С П И РА ЛЬПравозакрученная спираль, образуется при помощи водородных связей между пептидными группами 1-го и 4-го, 4-го и 7-го, 7-го и 10-го и так далее аминокислотных остатков.Формированию спирали препятствуют пролин и гидроксипролин, которые обусловливают “перелом” цепи, ее резкий изгиб.Высота витка составляет 0,54 нм и соответствует 3,6 аминокислотных остатков, 5 полных витков соответствуют 18 аминокислотам и занимают 2,7 нм. -С К ЛА Д ЧА ТЫЙС ЛОЙПри формировании -структуры аминокислоты одной белковой цепи взаимодействуютдруг с другом при помощи водородных связей между пептидными группами.
В этом способе укладки белковая молекула лежит "змейкой", удаленные отрезки цепи оказываются поблизости друг от друга. В результате пептидные группы ранее удаленных аминокислот белковой цепи оказываются рядом и способны взаимодействовать при помощи водородных связей.Аминокислоты и белки14Ориентация реагирующих участков может быть параллельна (когда соседние цепи идутв одном направлении) или антипараллельна (цепи идут в противоположном направлении).Под направлением белковой цепи понимают направление от N-конца (N-концевойаминокислоты) к C-концу (С-концевой аминокислоте).Таких взаимодействующих друг с другом участков одного белка может быть от двух допяти.ТРЕТ ИЧНАЯСТРУКТУРАТретичная структура – это укладка полипептидной цепи в глобулу ("клубок"). Четкойграницы между вторичной и третичной структурами провести нельзя, в основе третичнойструктуры лежат стерические взаимосвязи между аминокислотами, отстоящими далеко другот друга в цепи.
Благодаря третичной структуре происходит еще более компактное формирование цепи.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)15Наряду с -спиралью и -структурой в третичной структуре обнаруживается такназываемая неупорядоченная конформация, которая может занимать значительную частьмолекулы. В разных белках наблюдается разное соотношение типов структур. Например,инсулин содержит 52% -спирали и 6% -структуры, трипсин – 14% -спирали и 45%-структуры.Аминокислоты принимают участие в формировании третичной структуры, образуя связи между своими функциональными группами (радикалами):o водородные – между ОН-, СООН-, NH2-группами радикалов аминокислот,o дисульфидные – между остатками цистеина,o гидрофобные – между остатками алифатических и ароматических аминокислот,o ионные – между СООН-группами глутамата и аспартата и NH2-группами лизина и аргинина,o псевдопептидные – между дополнительными СООН-группами глутамата и аспартата идополнительными NH2-группами лизина и аргинина.ЧЕТ ВЕРТ ИЧНАЯСТРУКТУР АЕсли белки состоят из двух и более полипептидных цепей, связанных между собойнековалентными (не пептидными и не дисульфидными) связями, то говорят, что они обладают четвертичной структурой.
Такие агрегаты стабилизируются водородными связями,ионными и электростатическими взаимодействиями между остатками аминокислот, находящихся на поверхности глобулы.Подобные белки называются олигомерами, а ихиндивидуальные цепи – протомерами (мономерами,субъединицами). Если белки содержат 2 протомера, тоони называются димерами, если 4, то тетрамерами ит.д. Например, гемоглобин – белок эритроцитов, переносящий кислород, состоит из 4 гемсодержащих субъединиц – 2 -субъединицы и 2 -субъединицы в гемоглобиневзрослых,2-субъединицыи2-субъединицы в фетальном гемоглобине.Лактатдегидрогеназа – фермент, принимающийактивное участие в окислении глюкозы при мышечном сокращении, также включает 4 субъединицы – Н (heart) и М (muscle) в разных сочетаниях: Н4, Н3М1, Н2М2, Н1М3, М4.
Всего 5изоферментов.Аминокислоты и белки16Креатинкиназа – фермент, участвующий в регенерации АТФ при мышечном сокращении, состоит из 2 субъединиц – В (brain) и М (muscle) в разных сочетаниях: ВВ, ВМ, ММ.Всего 3 изофермента.Взаимодействие протомеров друг с другом осуществляется по принципу комплементарности, т.е. их поверхность подходит друг другу по геометрической форме и по функциональным группам аминокислот (возникновение ионных и водородных связей).Так как субъединицы в олигомерах очень тесно взаимодействуют между собой, то любое изменение конформации какой-либо одной субъединицы обязательно влечет за собойизменение других субъединиц.
Этот эффект называется кооперативное взаимодействие.Например, у гемоглобина такое взаимодействие субъединиц в легких ускоряет в 300 раз присоединение кислорода к гемоглобину. В тканях отдача кислорода также ускоряется в 300 раз.Присоединение в легких первой молекулы кислорода к одной из субъединиц гемоглобина изменяет ее конформацию. В результате она начинает влиять на следущую субъединицу, облегчая присоединение к ней кислорода. После этого они вдвоем влияют на третьюсубъединицу и так далее.
В тканях первая молекула кислорода отделяется от своей субъединицы не очень легко, вторая уже быстрее и так далее.Дезоксиформа гемоглобина обозначается как Т-форма, напряженная (англ. tense), онаобладает существенно более низким сродством к кислороду. Оксигенированная форма, илиR-форма (англ. relaxed), обладает высоким сродством к кислороду.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВК свойствам белков относят амфотерность, растворимость, способность к денатурации,коллоидные свойства.АМФОТ ЕР НОСТ ЬТак как белки содержат кислые и основные аминокислоты, то в их составе всегда имеются свободные кислые (СОО–) и основные (NH3+) группы.Заряд белка зависит от соотношения количества кислых и основных аминокислот.
Поэтому, аналогично аминокислотам, белки заряжаются положительно при уменьшении рН, иотрицательно при его увеличении. Если рН раствора соответствует изоэлектрической точкебелка, то заряд белка равен 0.Если в пептиде или белке преобладают кислые аминокислоты (глутамат и аспартат), топри нейтральных рН заряд белка отрицательный и изоэлектрическая точка находится вкислой среде. Для большинства природных белков изоэлектрическая точка находится в диапазоне рН 4,8-5,4, что свидетельствует о преобладании в их составе глутаминовой и аспарагиновой аминокислот.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)17Если в белке преобладают основные аминокислоты (лизин и аргинин) –при нейтральных рН заряд обусловленэтими, положительно заряженными,аминокислотами.Амфотерность имеет значение длявыполнения белками некоторых функций, например, их буферные свойства,т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
