Пространственные формы белковых молекул

Соединяясь, АК образуют полипептидную цепь, укладывающуюся (на основе физико-химических взаимодействий) в белок, с определёнными конформацией и свойствами (функциями).

 

пространственные формы,

возникающие за счёт поворотов

фрагментов молекулы вокруг конформации

одинаковых связей без их разрыва

 

название конформаций первич вторич третич. четвертич

(структур)

 

вид конф. определённая форма полипеп- способ объединение неск.

последоват. а.м.к. тидной цепи в виде укладки полипептидных

остатков в поли- - спирали -сп. и цепей(субъединиц)

пептидной цепи - склад. структ. скл. стр. в агрегат с особыми

в прост-ве биологическими

в виде гло- свойствами

бул или нитей

 

стабилизир. ковалентные водородные водородные ковалентные ионные силы Ван

связи пептидные дер Ваальса

 

между чем карбонильными пентид- б е л к о в ы м и R

возникают ат. С и ат. N в ными сер цис глу асп ала

связи результате группами | | | | |

поликонденсации H O-H S C=O COO CH3

–ам.к. |: | |.

R ______ связь C-N OH S O +

| пентидная || | | | NH3 о

-CH -C-NH -CH- O. тир цис сер | |

||: лиз фен

O группа H

_____ ß пентидная |

C-N

|

O….

Характеристика пептидной связи:

1. ковалентная (прочная)
2. все 4 органогена находятся в одной плоскости (копланарность)
3. возможна цис-, транс-изомерия (в природе существует в транс- форме)
4. кето – енольная таутомерия
5. наличие водородных связей между пептидными группами.

 

По количесву АК в молекуле, выделяют:

Пептиды (2 -10 АК) многие обладают необычайно высокой активностью

Полипептиды (10-40 АК) и играют важные роли в организме (вазопрессин,

окситоцин, кортикотропин, глюкагон, брадикинин,

ангиотензин, гастрин, секретин, нейропептиды,

глутатион, атриопептиды)

Белки.

Белки.

 

апопротеин + простетич. группа ß à Холопротеин

белковая часть небелковая. сложный белок

Н-р, глобин гем гемоглобин

 

БЕЛКИ подразделяются на: 1) простые белки: пептиды, полипептиды, протеины). 2) сложные белки- протеины, которые, в свою очередь(в зависимости от простетической группы), на:

Хромопротеины,

Нуклеопротеины

Фосфопротеины,

Гликопротеины,

Липопротеины,

Металлопротеины

 

 

Протеины (простые белки (б 40 ам.к. остатка)

 

1) гистоны – основные белки многоклеточных организмов, связаны с ДНК хроматина (хроматин состоит из ДНК и белков). В естественных условиях гистоны прочно связаны с ДНК и выделяются в составе нуклеопротеида. Гистоны имеют «+» заряд (являются основными белками т.к. имеют большое количество Lis и Arg), а цепь ДНК - «-»(остатки фосфорной кислоты), и между ними образуется прочная электростатиеская. связь. Основ. функции:

* структурная ( участвуют в стабилизации пространств. структуры ДНК, а =>, хроматина и хромосом).

* регуляторная (способны блокировать передачу генетич. информации от ДНК к РНК)

 

протамины – своеобразные биологические заменители гистонов (более основные и имеют меньшую M.r.), связываются с ДНК в хроматине спермиев, делая его компактнее, по-видимому, не выполняют регуляторных функций ( присутствуют в клетках, не способных к делению).

 

2) проламины и глютеины – растительные белки.

 

3) альбумины и глобулины содержатся в плазме крови, в клетках и в биологических жидкостях организма. Альбумины имеют меньшую M.r., но больше карбоксильных групп, и, =>, более низкую изоэлектрическую точку, а значит лучше растворяются в нейтральных водных р-рах.

При растворении они имеют большую гидратную оболочку, а значит тяжелее высаливаются (осаждаются только при большой концентрации водоотнимающих веществ). Эти свойства используются в клинической практике для их фракционирования и количественного определения.

 

Функции альбуминов:

- благодаря высокой неспецифической адсорбции различных веществ альбумины выполняют транспортную роль.

- обеспечение коллоидно-осмотического (онкотического) давл., что способствует сохранению устойчивости форменных эл-тов крови и удержанию воды в капиллярах (предотвращение отёка).

- регуляция рН крови.

 

Глобулины – группа слабокислых или нейтральных белков, нерастворимых в чистой воде, но растворимых в слабых солевых растворах ( т.к. имеют небольшой заряд ), не однородна и содержат белки с самыми разными функциями.

Функции: некоторые из глобулинов обладают способностью к специфическому связыванию вешеств (специфические переносчики), др., как и альбумины, к неспецифическому связыванию липидорастворимых веществ, защитная функция обеспечивается антителами, ввиде белков острой фазы участвуют в воспалении

Белковый коэффициент: А/Г = не менее 1, в норме, сохраняется на постоянном уровне.

Для разделения белков крови используют электрофорез (получают электрофореграмму): альбумины, как самые кислые (имеющие большой заряд), убегают дальше всех, за ними фракции глобулинов ( 1, 2, , ).

 

Сложные белки-- протеины:

Хромопротеины (имеют окрашенный небелковый компонент).

гемопротеиды – гемоглобин и его производные, миоглобин и ферменты (вся цитохромная система, каталаза, пероксидаза). Все гемопротеиды имеют сходную простетич. группу – железопорфирины ( магнийпорфирины у хлорофилсодержащих белков), но различные по составу и структуре белки, обеспечивающие их разнообразные биологические функции.

флавопротеины (ФП) содержат прочносвязанные с белком простетич. группы, представленные изоаллоксазиновыми производными – окисленными флавинмононуклеотидом (ФМН), флавинадениндинуклеотидом (ФАД).

Входят в состав оксидоредуктаз. Некоторые ФП содержат ионы металлов (негеминовое железо- _ Fe S): ксантиноксидаза, альдегидоксидаза, СДГ, ацил Ко А – дегидрогеназа и транспортирующие е ФП (транспорт е осуществляется благодаря способности переходить из окислен. в восстановленное состояние).

 

белок

Нуклеопротеиды ( белок + Н.К. ) ДНК

гистоны ДНК, РНК

белок

 

 

Дезоксинуклеопротеины (ДНП) – преимущественно локализованы в ядре (им-ся в МХ, плстидах).Функция: хранение и передача наследственной информации.

Рибонуклеопротеины (РНП) – преимущественно локализованы в цитоплазме, синтезируются на основе информации, заложенной в ДНК.

Функции: участие в биосинтезе белка, обеспечивают сборку тРНК, активацию рибосом.

 

Фосфопротеины (белок + остаток фосфорной кислоты).

казеин молока, овальбумин и др; большое количество фосфопротеинов содержится в ЦНС. Имеют широкий диапазон функции в метаболизме. Фосфорилирование или дефосфорилирование активирует многие ферменты:

АТФ АДФ сложноэфир.

связь

протеинкиназа Thr – O – P

белок ФП

протеинфосфатаза белок

Ser - O - P

Н3РО4 Н2О

 

 

Фосфопротеины содержат лабильный фосфат, необходимый для выполнения ряда биологич. функций, являются источником Е и пластическим материалом в эмбриогенезе, развитии организма.

 

Гликопротеины (ГП)

(белок + углевод или его производное)

(гликановые цепи) белок

белок

- - ГПС

--

ГПС - - Гиалуроновая к-та

-- протеогликан

--ГПС

белок

 

ГПС - гетрополисахариды

 

Углеводная часть ГП представлена небольшими гетерополисахаридами нерегулярного строения, она придаёт белку значительную термостабильность и большую устойчивость к ферментам и специфичность.

Функции: транспорт гидрофобных веществ и ионов Ме (транскортин, церуллоплазмин, трансферрин, гаптоглобин);

- участие в свёртывании (протромбин, фибриноген);

- участие в иммунитете (иммуноглобулины, интерфероны, антигены);

- являются ферментами (холинэстераза);

- являются гормонами (гонадотропин, кортикотропин);

- обеспечивают специфичность межклеточных контактов.

Простетич. группой могут быть и глюкозаминогликаны: гиалуроновая и хондроитинсерная кислоты. Такой гликопротеин называется протеогликаном, или мукополисахаридом.

Липопротеины ЛЛбелок

(белок + липид)

Л

Липидом могут быть: нейтральные жиры, свободные ж.к., фосфолипиды, ХС.

ЛП входят в состав мембран клеток и органелл, ЛП участвуют в структурной, комплексной организации миелиновых оболочек нервной ткани, фоторецепторной и электротранспортной систем, палочек и колбочек сетчатки это—структурные ЛП. А так же присутствуют в свободном состоянии, главным образом в плазме крови --свободные.ЛП плазмы подразделяются на:

- ЛПВП ( -ЛП) состоят главным образом из ФЛ

- ЛПНП( -ЛП) состоят главным образом из ХС

- ЛПОНП (пре -ЛП) состоят главным образом из ТАГ

- хиломикроны - состоят главным образом из ТАГ

Металлопротеины (белок + ионы или ион металла )

- содержат негеминовое Fe

* ферритин содержит 17 – 23 % Fe. Является депо железа в селезёнке, костном мозге.

* трансферрин содержит 2 атома Fe. Является физиологич. переносчиком Fe в организме.

* гемосидерин – в отличие от предыдущих водонерастворим.

- содержащие другие металлы, которые связывают молекулу с субстратом или выполняют каталитическую функцию.

Металлозависимые ферменты.

Алкогольдегидрогеназа, карбоангидраза, карбоксипептидаза ( Zn)

Фосфогидролазы, фосфотрансферазы (Mg)

Цитохромы, пероксидаза, каталаза ( Fe, Fe) АТФазы (K, Mg, Ca)

Аргиназа, фосфотрансферазы (Mn) Фосфопируваткиназа(K, Mg, Na)

Тирозиназа, цитохромоксидаза (Cu, Cu) Ксантиноксидаза (Mo)

 

 

Аминокислоты.

 

@ незаменимые – Val Ile Leu Lуs Met Thr Trp Phe

@ частичнозаменимые (в небольшом кол-ве синтезируются в организме) - Arg His

@ условнозаменимые (для их синтеза нужны незаменимые) - Tуr Cуs

@ заменимые - Ala Asp Asn Glу Glu Gln Pro Ser

Варианты использования АК в организме. Из АК образуются.

белки, пептиды (все аминокислоты)

 

Phe ---à Tyr Met ---à Cys

Gly ß -à Ser Ser ß -à Thr

гормоны: окситоцин, вазопрессин, инсулин.

глутатион (Gln, Сys, Gly)

 

креатин (Gly, Arg, Met)

 

серотoнин ( Trp)

а меланин (Phe ---à Tyr)

м

и гистамин ( His )

н

о адреналин, норадреналин, Т3, Т4. ( Tyr)

к

и холин (Met)

с

л порфирины (Gly)

о

т коферменты: кофермент A (Ala, Val, Cys); никотинамид (Trp);

ы фолиевая кислота (Glu)

нуклеотиды: пурины(Gln, Gly, Asp); пиримидины(Gln, Asp).

 

сахара, полисахариды (Gly, Ala, Ser, Thr, Val, Asp, Glu, Arg, His, Pro, ОHpro)

 

липиды ( Phe, Tyr, Leu, Lys, Trp)

 

мочевина( - аминогруппы: Asp, Arg, Glu, цитрулин, орнитин)

 

СО2 NH3 H2O (все аминокислоты)

 

Ферменты

В нашем организме ферменты катализируют самые разнообразные реакции:

- реакции внешнего обмена (ферменты пищеварения) и внутриклеточные реакции (ферменты специфического и общего обмена)

- передачу сигнала ( аденилаткиназа )

- процесс тканевого дыхания

- мышечное сокращение (миозинкиназа, миоаденилаткиназа)

- свёртываемость крови (фибриноген, протромбиназа, ..)

+ +

- транспорт веществ (К – Nа - АТФаза )

- обезвреживание токсинов и чужеродных соединений (цитохром Р450)

- нейротрансмиссию – передачу нервного сигнала.

 

Часто ферменты являются объединёнными в комплексы (например, пируватдегидрогеназный). Необходимо знать, и о существовании изоферментов- ферментов, катализирующих одни и те же химические реакции в различных органах. Их появление обусловлено мутациями и естественным отбором. Изучение изоферментного состояния крови используется в медицине при диагностике, т.е. при повреждении определённых органов ферменты из них выходят в кровь, и, обнаружив в крови определённый фермент, можно сказать какой орган повреждён (см. таблицу). Также используют тот факт, что специфичным для органа является и соотношение разных ферментов и изоферментов.

Применение ферментов в медицине

Основные разделы	Ферменты	Примеры использования
Диагностика	Лактатдегидрогеназа (изофермент ЛДГ-1)	Инфаркт миокарда.
Аспартатаминотрансфераза (АСТ)	Инфаркт миокарда.
Аланинаминотрансфераза (АЛТ)	Заболевания печени (например, инфекционный гепатит).
Креатинкиназа (изофермент ММ – мышечный тип, изофермент МВ – сердечный тип)	Прогрессирующая дистрофия. Инфаркт миокарда.
Кислая фосфатаза (КФ)	Рак предстательной железы.
- Амилаза	Заболевания поджелудочной железы.
Лечение	Пепсин	Нарушение переваривания белков в желудке, нарушение синтеза или секреции пепсина.
Трипсин, химотрипсин	Лечение гнойных ран.
Стрептокиназа, урокиназа	Предотвращение тромбообразования при пересадке органов и других операциях.
Гиалуронидаза	Рассасывание рубцов.
Аспарагиназа	Лечение некоторых злокачественных образований.
Нуклеазы (ДНКаза)	Вирусный конъюнктивит, ринит, гнойный бронхит.
Уреаза	Удаление мочевины из организма в аппаратах «искусственная почка».
Использование ферментов в качестве аналитических реактивов	Глюкозооксидаза	Определение концентрации глюкозы в крови.
Холестеролоксидаза	Определение холестерина в крови.
Липаза	Определение триацилглицеринов в крови.
Уреаза	Определение мочевины в крови.

 

Снижение * стереохимич. специфичность - катализ только определённого

специфичности стереоизомера (например, D-, L-АК).

действия * абсолютная субстратная - катализ только одного субстрата ( уреаза

фермента. ферментирует только мочевину).

* абсолютная групповая - катализ определённого класса веществ (алкогольдегидрогеназа)

* относит. групповая каталитич. действия на опред. связи в молекулах (липазы, протеазы)

* относится субстратн. – катализ субстратов, принадлежащих к

разным группам химических соединений (цитохром Р450)

 

 

По константе Михаэлиса (Км) определяют сродство фермента к субстрату, чем меньше её значение, тем больше сродство Е к S.

 

Скорость ферментативной реакции максимальна при полном насыщении активных центров фермента субстратом.

Км. – это такое количество субстрата, при котором достигается половина максимальной скорости реакции.

 

U U

 

___ _

| |

| |

Км1 [S] Км2 [S]

 

Км2 < Км1 => второй график показывает большее сродство фермента к S, т.е. при меньшей концентрации S наблюдаем ту же скорость.

 

Е1 – энергия активации реакции без фермента

Е2 – энергия активации ферментативной реакции.

Любая реакция протекает только потому,

Е1 что выделяется энергия (энергия Гиббса G ), но во

многих реакциях, для того, чтобы молекулы.

провзаимодействовали, нужно преодолеть барьер,

Е2 добавить Е извне. Использование фермента

понижает энергетический барьер активации.

G энергия активации - Е, необходимая для

активное состояние при данной температуре.

 

 

Класс	Реакции	Основные подклассы, группы
Оксидоредуктазы	Окислительно-восстановительные реакции А +В à А +В восст окис окис восст	Дегидрогеназы, оксидазы, редуктазы, гидроксилазы.
Трансферазы	Перенос групп А – В + С à А + В - С	Киназы (фосфатные группы), трансаминазы (аминогруппы).
Гидролазы	Гидролиз связей (эфирных, пептидных, гликозидных, связей С-С, P-N) А – В + Н2О à А – Н + В - ОН	Эстеразы, фосфатазы, протеазы, липазы, нуклеазы, тиолазы.
Лиазы	Разрыв связей С-С, С-О, С- N, С-S путём элиминирования молекулы с образованием двойных связей. В обратной реакции ускоряют присоединение воды, аммиака и т.д. по двойной связи А (ХН) - В à А – Х + В - Н	Альдегидлиазы (альдолаза), углерод- кислородлиазы (фумараза), дегидратазы (енолаза), декарбоксилазы.
Изомеразы	Взаимопревращение изомеров А ß à Изо - А	Изомеразы, мутазы.
Лигазы	Соединение 2 молекул, сопряжённое с гидролизом АТР А + В + АТР à А – В + АDР + Рi	Карбоксилазы, синтетазы.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: