ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 43
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Строение, cвойства и функции белков
Белки- полимеры, мономерами которых являются аминокислоты (20 а-аминокислот- протеиногенные аминокислоты)
Строение и свойства аминокислот
-
Наличие амино и карбоксильной групп, радикала -
Пролин (циклическая структура), глицин не имеет ассиметричного атома углерода -
Л и Д изомерные формы (в белке только Л) могут переходить друг в друга
Классификация аминокислот
По хим строению радикалов: алифатические (+карбокисльная, амино, тиольная, амидная, гидроксильная, гуанидиновая), ароматические и гетероциклические
По строению соединений получаемых при расщеплении аминокислоты:
| Глюкопластичные - глюкоза | Кетопластичные – кетоновые тела |
| Гли ала сер тре вал асп глу арг гис мет | Лей изо тир фен |
Могут ли синтезироваться в организме:
| Заменимые | Незаменимые |
| | Гис изо лей лиз мет фен тре три вал (в днтстве арг и гист) |
По Растворимости в воде: в зависимости от полярности(->H2O)/не полярности (друг к другу) их радикала
| Не полярные (< р-мость) | Полярные (> р-мость) | ||
| Не заряженные | Заряженные + | Заряженные - | |
| Алифатические | Гидроксильные | Карбоксильная | аминогруппа |
| Ароматические кольца | Амидные | | |
| | Тиольная | | |
Изменение суммарного заряда от PH среды:
| Карбксо группа | нейтральная | аминогруппа |
| -1 | 0 изоэлектрическая точка | +1 |
| Кислая среда | нейтральная | щелочная |
| +1 | 0 (цвиттер ион) | -1 |
Модифицированные аминокислоты в белках: модификация осуществляется после синтеза белка
Химические реакции для обнаружения аминокислот:
| название | На что |
| Нингидриновая | А-аминокислоты (количество по цвету) |
| Сакагучи | Гуанидиновая группа |
| Фоля | Тиольная группа |
| Миллона | Тирозин |
На белки
| биуретовая | Обнаружение и коллич опред белков от 2 аминокислот |
| Ксантопротеиновая | |
Пептидная связь. Строение и биологическая роль пептидов
Между а-карбоксильной и а-амино группами соседних аминокислот
| 10 | 10-50 | 50 и более |
| Олигопептиды | полипептиды | белки |
-
Мономеры- аминокислотные остатки -
Пептидный остов- цепь повторяющихся в полипептидной цепи -NH-CH-CO- -
Ин на С конце, Ил на N конце
Х-ка пептидной связи
-
Частично двойная связь -
Плоскости пептидных групп под углом друг к другу -
Связь между а углеродом и а-амино или а-карбоксо группой свободно вращается -
Пептидные связи в транс конфигурации (=> боковые радикалы далеко дод) -
Очень прочные
Образуется пептидная связь:
| Обычно | Необычно |
| а-аминогруппа и а-карбоксо группа | Глутатион через гамма-карбоксо группу |
Структура белков
Конформация белков- пространственная структура за счет внутримолекулярных взаимодействий
Информация в первичной последовательности аминокислот
Первичная структура
Первичная структура- Это линейная последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи индивидуальная для определённого белка
Синтез: ДНК-мРНК-Рибосома- первичная структура белка
Связи: Пептидные связи и дисульфидные мостики
Методы изучения первичной структуры белка:
Определение АК состава белка:
Кислотный гидролиз- НСl 6 mol/L 110 C 24ч (глутамин и аспарагин -> глутаминовая и аспарагиновая к-ты)
Разделение путем ионообменной хроматографии:
Закачка: катионообменная смола (SO3- et Na+), кислая среда PH 3,0, АКы (в виде катионов тк PH 3,0)
Высобождение: вымывание (элюирование): > ионная сила NaCl и PH (для каждой АК индивидуальна)=> ослабевает заряд и связь с катионообменной смолой
Количественный анализ полученных фракций: отдельные фракции +нингидрин = красно-фиолетовое окрашиваение (интенсивность зависит от количесва), которое определяет количество АК по спектрофотометрическому методу измерения света (автоматизирован- АК анализатор)
Определение АК последовательности
-
ФИТЦ связывася с N концевой АК => ослабевт пептидная связь -> гидролизуют избирательно -> ФИТЦ-АК1-> индификация хроматографическими методами
Автоматизирован- секвенатор (10-20 АК) -
Перекрывающиеся фрагметы (описаны ниже)
Большие последовательности расщепляют:
-
Ферментативное по специфическим участкам - Трипсин (пептидные связи карбоксо групп аргинина и лизина -
Химическое по специфическим участкам: бромциан (пептидыне связи карбоксо группы метионина)
Вторичная структура
Вторичная структура- пространственная(!)структура в р-те взаимодействия между функциональными группами в составе пептидного остова
Связи: водородные, ионные и гидрофобные
А-спираль
-
Пептидный остов в виде спирали (водородные связи О карбоксо и N аминогрупп) -
3.6 АК остатка на 1 виток -
Водородные связи слабые но их много (спираль стянута), уменьшена длина -
Гидрофильных группы пептидного остова (!!!) мало тк уходят на водородные связи=> <гидрофильность -
После разрыва длина увеличивается -
Радикалы на наружной поверхности направлены в стороны и не обр водородных связей
Нарушение а-спирали
-
Пролин- нет вращения и нет атома водрода (нет водородной связи) и влечет изгиб или петлю -
Близко расположенные одинаково заряженные радикалы -
Близко расположенные объемные радикалы
Б-структура:
-
Водородные связи между пептидными связями (расположены параллельно)
Одной (которая делает изгиб) или Несколькими
-
В виде гормошки -
Межцепочные и внутрицепочные -
Параллельные (NN et CC) и антипараллельные (NC)
Нерегулярные вторичные структуры:
-
Беспорядочные клубки -
Менее упорядочены, но в каждом индивидуальной белке фикс конформация
Содержание разных типов вторичных структур в белках:
-
А (миоглобии гемоглобин) -
А и б -
Б -
Незначительное количство регулярных структур
Третичная структура белков
Третичная структура белков- трехмерная пространственная структура за счет взаимодействия между радикалами аминокислот (могут располагаться на большом расстоянии дод)
Образуется благодаря: изгибам полипептидной цепи в участках содержащих пролин, дикарбоновые и диаминовые к-ты
Связи:
-
Гидрофобные: энергетически выгодная форма (минимум свободной энергии)- гидрофобные радикалы внутри-> стремяться объединиться-> гидрофобные взаимодействия-> гидрофобное ядро (гидрофильные радикалы образовали водородные связи с водой во вторичной структуре) -
Гидрофилные радикалы внтури гидрообного ядра:
Ионные между + и – заряженными радикальными группами
Водородные между гидрофильными незаряженными группами (OH CONH2 SH)
-
Ковалентные дисульфидные мостики
Конформационная лабильность белков- склонность к небольшим изменениям в конформации за счет разрыва одних и образования других слабыхсвязей
Гидрофобные и ионные и водородные слабые связи могут разрушаться
Денатурация- разрыв большого количества слабых связей -> разрушение нативной конформации -> образованию беспорядочных клубков -> потеря функции (Первичная структура не нарушается)->гидрофобные радикалы на поверхности-> гидрофобное взаимодействие-> снижение растворимости и образование осадка-> нет компактной структуры=> доступ протеолитические ферменты расщепляют пептидные связи
Факторы денатурации:
-
>Т 50 и более С -
Встряхивание раствора -
Органические вещества разрыв предыдущих сязей и образование новых -
Кислоты и щелочи меняют связи -
Соли тяжелых ме связываются с группами и меняют конформацию -
Детергенты-имеют гидрофобный УР !!! и гидрофильную группу (амфифильные). Гидрофобные между собой- меняют конформацию, гидрофильные удерживают в растворенном виде
Супервторичная структура белков
,,,,,,,,
Доменная структура белков- участок полипептидной цепи который приобрел приобрел конформацию глобулярного белка независимоот других
-
200 аминокислот имеют 2-3 домена -
Можно разделить протеолитичесукими ферметами (легко разрушается) -
Некоторые могут сохранять биологические своства
Четвертичная структура белка
Четвертичная структура белка-количество и взаиморасположение полипептидных цепей в пространстве
Мономеры- 1 ППЦ или 2ППЦ (соединенные ковалентно)
Олигомерные белки- 2 и более ППЦ (протомеры или субъедииницы) соедиенные слабыми ионными одородными и гидрофобными
Сборка олигомерных белков:
Узнавание (контактные участки- радикалы аминокислот)-> путем комплементарности (хим и пространственное соответствие поверхностей)->образование слабых связей где много гидрофобных.
Формирование трехмерной структуры белка в клетке
Фолдинг белков- процесс сворачивания полипептидной цепи в правильную пространственную структуру
Белки- продукты одного гена имеют идентичную аминокислотную последовательность и в одинаковых условиях!!!- конформацию и функцию
Ренативация белков- денатурированные белки могут восстанавливать конформацию при удалении денатурирующего агента
Фундаментальный принцип молекулярной биологии: аминокислотная последовательность белков определяет их конформацию и специфическую функцию
Структура и функциональная роль шаперонов в фолдинге белков
Промежуточные нестабильные конформации имеют на поверхности гидрофобные радикалы (у стабильных внутри) => к ним могут присоединяться белки - шапероны (стабилизируют конформацию, обеспечивая фолдинг белков)
Ш-90,70,60,40, 30
| конститутивные | Индуцибельные (белки теплового шока БТШ) |
| >синтез не зависит от стрессовых воздействий | >синтез от стрессовых воздействий |
Роль шаперонов в фолдинге белков:
Ш-70 дает защиту быстро появляющемуся Н концу для формирования конформации
Ш-60 в пространстве для выскомолекулярных белков со сложной конформацией
БТШ защищают белки от денатурирующих воздействий: стрессовый фактор-> >синтез БТШ->соединяются с денатурирующими белками гидрофобными связями=> препятствуя полной денатурации