Классификация простых и сложных белков.

Простые белки построены только из аминокислот. Сложные белки построены из двух компонентов - простой белок и небелковое вещество, называемое простетической группой. Простетические группы прочно связаны с белковой частью молекулы. Гликопротеины (содержат углеводы). Нуклеопротеины (содержат

нуклеиновые кислоты). Гликопротеин - представитель группы сложных соединений, в состав которых входит белок и углевод (например, галактоза или манноза). Примерами гликопротеинов являются некоторые ферменты, гормоны и антигены.

Нуклеопротеин - присутствующее в клетках соединение, в состав которого входят нуклеиновая кислота и белок. Рибосомы представляют собой нуклеопротеины, в состав которых входит РНК; хромосомы представляют собой нуклеопротеины, в состав которых входит ДНК, гистоновые и негистоновые белки. Молекулярная масса нуклеиновых кислот сильно варьирует, но в целом очень большая, особенно у ДНК. В ядре клетки человеческого организма содержится 46 молекул ДНК, в составе каждой из них - 3, 5 млрд пар мононуклеотидов. Общее количество белков, закодированных в человеческой ДНК, не превышает 100 тыс. Сложные белки. Липо- и фосфопротеины. Структура и функции на примере липопротеинов плазмы крови и казеина молока. Все липиды, за исключением свободных жирных кислот, попадают в плазму в форме макромолекулярных комплексов, называемых липопротеидами. Липопротеин - представитель группы сложных белков, присутствующих в лимфе и плазме крови, которые представляют собой соединения белков с липидами Липопротеин - это сферические частицы, состоящие из гидрофобной сердцевины и гидрофильной оболочки. Сердцевина содержит неполярные липиды - триглицериды и эфиры холестерина. Оболочка построена из полярных липидов - холестерина и фосфолипидов, причем заряженные концы этих молекул обращены наружу. Кроме того, в состав оболочки входят белки, нековалентно связанные с фосфолипидами и холестерином, - апопротеины. Апопротеины поддерживают структуру липопротеидных частиц и обеспечивают их взаимодействие с рецепторами липопротеидов. Циркулируя в крови, липопротеидные частицы обмениваются между собой поверхностными липидами и апопротеинами. Апопротеины служат " визитной карточкой" липопротеидов, поскольку рецепторы липопротеидов на разных клетках распознают только определенные апопротеины. В плазме крови человеканаходится несколько фракций липопротеинов, различающихся по плотности: 1) хиломикроны; 2) пре-β -ЛП (липопротеины очень низкой плотности –ЛПОНП); 3) β -ЛП (липопротеины низкой плотности – ЛПНП); 4) α -ЛП (липопротеины высокой плотности – ЛПВП). липопротеины участвуют в структурной организации миелиновых оболочек нервной ткани, хлоропластов, фоторецепторной и электронно-транспортных систем, палочек и колбочек сетчатки глаза. Фосфопротеины содержат в своем составе в значительных количествах

фосфорную кислоту, соединенную с белком сложноэфирной связью с окси-группой серина или треонина. Представителями фосфопротеинов являются белок молока казеин; вителлин, вителлинин и фосвитин, выделенные из желтка куриного яйца; овальбумин, открытый в белке куриного яйца; ихтулин, содержащийся в икре рыб и др. Большое количество фосфопротеинов содержится в клетках центральной нервной системы.

 

 

4. Физико-химические свойства белков. Характерными физическими свойствами белков являются высокая вязкость растворов, ограниченная способность к диффузии, способностьк значительному набуханию, оптическая активность, подвижность в электрическом поле. Белкиобладают большой гидрофильностью, чем обусловлено высокое онкотическое давление белков. Растворы белков имеют низкое осмотическое давление. Белки являются высокомолекулярными соединениями. Это полимеры, состоящие из сотен и тысяч аминокислотных остатков - мономеров. Соответственно молекулярная масса белков находится в пределах 10 000 - 1 000 000. гемоглобин -молекулярная масса 64 500 (574 аминокислотных остатка). Денатурация белков — нарушение общего плана строения белковой молекулы, приводящее к потере характерных для нее свойств под влиянием различных физических и химических факторов. Внешне денатурация проявляется потерей растворимости, повышением вязкости, резким снижением биологической активности белка. Ренатурация белка (обратный процесс с полным восстановлением структуры и функции молекулы белка) возможна при непродолжительном действииденатурирующеего агента. Изоэлектрическая и изоионная точки белков Значение pH раствора, при котором суммарный заряд белковых молекул равен нулю, — это изоэлектрическая точка белка (pI). Она определяется аминокислотным составом белка. Изоионный раствор белка — раствор, содержащий только ионизированные остатки аминокислот и ионы, образующиеся при диссоциации воды. Изоионной точкой белка называется значение pH изоионного раствора этого белка.а 4а Растворимость белков в воде зависит от свойств белков: формы, молекулярной массы, величины заряда, соотношения полярных и неполярных функциональных групп на поверхности белка. растворимость белка определяется составом растворителя, т.е. наличием в растворе других растворённых веществ(некоторые белки легче растворяются в слабом солевом растворе, чем в дистиллированной воде.) С другой стороны, увеличение концентрации нейтральных солей может способствовать вьшадению определённых белков в осадок. Денатурирующие агенты, присутствующие в растворе, также снижают растворимость белков.

5) Строение молекул ферментов. Ферме́ нты, или энзи́ мы (от лат. fermentum, греч. ζ ύ μ η, ἔ ν ζ υ μ ο ν — закваска) — обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам (АТФаза катализирует расщепление только АТФ, а киназа фосфорилазы фосфорилирует только фосфорилазу).

Ферментативная активность может регулироваться активаторами и ингибиторами (активаторы — повышают, ингибиторы — понижают).

Белковые ферменты синтезируются на рибосомах, а РНК — в ядре.

Термины «фермент» и «энзим» давно используют как синонимы (первый в основном в русской и немецкой научной литературе, второй — в англо- и франкоязычной).

Наука о ферментах называется энзимологией, а не ферментологией (чтобы не смешивать корни слов латинского и греческого языков).

Активный центр ферментов

Изучение механизма химической реакции, катализируемой ферментом наряду с определением промежуточных и конечных продуктов на разных стадиях реакции подразумевает точное знание геометрии третичной структуры фермента, природы функциональных групп его молекулы, обеспечивающих специфичность действия и высокую каталитическую активность на данный субстрат, а также химической природы участка (участков) молекулы фермента, который обеспечивает высокую скорость каталитической реакции. Обычно молекулы субстрата, участвующие в ферментативных реакциях, по сравнению с молекулами ферментов имеют относительно небольшие размеры. Таким образом, при образовании фермент-субстратных комплексов в непосредственное химическое взаимодействие вступают лишь ограниченные фрагменты аминокислотной последовательности полипептидной цепи — «активный центр» — уникальная комбинация остатков аминокислот в молекуле фермента, обеспечивающая непосредственное взаимодействие с молекулой субстрата и прямое участие в акте катализа[8].

В активном центре условно выделяют[8]:

каталитический центр — непосредственно химически взаимодействующий с субстратом;

связывающий центр (контактная или «якорная» площадка) — обеспецивающий специфическое сродство к субстрату и формирование комплекса фермент-субстрат.

Чтобы катализировать реакцию, фермент должен связаться с одним или несколькими субстратами. Белковая цепь фермента сворачивается таким образом, что на поверхности глобулы образуется щель, или впадина, где связываются субстраты. Эта область называется сайтом связывания субстрата. Обычно он совпадает с активным центром фермента или находится вблизи него. Некоторые ферменты содержат также сайты связывания кофакторов или ионов металлов.

Фермент, соединяясь с субстратом:

очищает субстрат от водяной «шубы»

располагает реагирующие молекулы субстратов в пространстве нужным для протекания реакции образом

подготавливает к реакции (например, поляризует) молекулы субстратов.

Обычно присоединение фермента к субстрату происходит за счет ионных или водородных связей, редко — за счет ковалентных. В конце реакции её продукт (или продукты) отделяются от фермента.

В результате фермент снижает энергию активации реакции. Это происходит потому, что в присутствии фермента реакция идет по другому пути (фактически происходит другая реакция), например:

В отсутствие фермента: А+В = АВ

В присутствии фермента: А+Ф = АФ

АФ+В = АВФ

АВФ = АВ+Ф

где А, В — субстраты, АВ — продукт реакции, Ф — фермент.

Ферменты не могут самостоятельно обеспечивать энергией эндергонические реакции (для протекания которых требуется энергия). Поэтому ферменты, осуществляющие такие реакции, сопрягают их с экзергоническими реакциями, идущими с выделением большего количества энергии. Например, реакции синтеза биополимеров часто сопрягаются с реакцией гидролиза АТФ.

Для активных центров некоторых ферментов характерно явление кооперативности.

Специфичность. Ферменты обычно проявляют высокую специфичность по отношению к своим субстратам (субстратная специфичность). Это достигается частичной комплементарностью формы, распределения зарядов и гидрофобных областей на молекуле субстрата и в центре связывания субстрата на ферменте. Ферменты обычно демонстрируют также высокий уровень стереоспецифичности (образуют в качестве продукта только один из возможных стереоизомеров или используют в качестве субстрата только один стереоизомер), региоселективности (образуют или разрывают химическую связь только в одном из возможных положений субстрата) и хемоселективности (катализируют только одну химическую реакцию из нескольких возможных для данных условий). Несмотря на общий высокий уровень специфичности, степень субстратной и реакционной специфичности ферментов может быть различной. Например, эндопептидаза трипсин разрывает пептидную связь только после аргинина или лизина, если за ними не следует пролин, а пепсин гораздо менее специфичен и может разрывать пептидную связь, следующую за многими аминокислотами

6. Механизм ферментативного катализа. F обеспечивает 1 из основных св-в биологических процессов-ступенчатость, что позволяет снижать энергетические пороги р-ий за счет протекания этапов, требующих меньших затрат Е. В результате протекания ферментативной реакции обр-ся фермент-субстратный комплекс.Любая ферментативная реакция протекает через 3 стадии: 1) образование F-S комплекса-обратимая и быстрая стадия, характеризуется своей К_дисс 2) стадия преобразования S в продукт реакции, может протекать через множество этапов ES→ ES^*→ EP продукт реакции не имеет сродства к F 3)отделение конечных продуктов реакции (P)от фермента.Сущ. следующие гипотезы объясн. Мех-м образов F-S комплекса: 1) В 1890 г. Фишер предположил, что специфичность ферментов определяется точным соответствием формы фермента и субстрата. Такое предположение называется моделью «ключ-замок». Фермент соединяется с субстратом с образованием короткоживущего фермент-субстратного комплекса. Однако, хотя эта модель объясняет высокую специфичность ферментов, она не объясняет явления стабилизации переходного состояния. 2) Кошланд 1958 год Ферменты, в основном, — не жесткие, а гибкие молекулы. Активный центр фермента может изменить конформацию после связывания субстрата. Боковые группы аминокислот активного центра принимают такое положение, которое позволяет ферменту выполнить свою каталитическую функцию. В некоторых случаях молекула субстрата также меняет конформацию после связывания в активном центре. В отличие от модели «ключ-замок», модель индуцированного соответствия объясняет не только специфичность ферментов, но и стабилизацию переходного состояния. Эта модель получила название «рука-перчатка».За единицу любого F принимают то его кол-во, кот. В оптимальных условиях катализирует превращение 1мкмоль S в мин. Для выражения активности F используют удельную и молекулярную активность, при работе с неочищенным F или с F с неопределенном молек массой активность выражается в виде единицы активности(ЕА) при удельной активности.При работе с очищенным F с известной молек массой использ молекул активность.В 1973 г-катал- 1 кат есть каталитическая активность, способная осуществлять реакцию со скоростью, равной 1 молю в 1 с (1 моль/с).Международная единица(U) 1 кат = 1 моль•с^–1 = 60 моль•мин^–1 = 60•10⁶ мкмоль•мин^–1 = 6•10⁷ U, или: 1 U = 1 мкмоль•мин^–1 = (1/60) мкмоль•с^–1 = (1/60) мккат = 16, 67 нкат.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: