|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
КАФЕДРА ХИМИИ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИСтр 1 из 10Следующая ⇒
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЧИТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ КАФЕДРА ХИМИИ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ БЕЛКИ. ФЕРМЕНТЫ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ЧИТА - 2011 УДК – 612.015.348: 612.015.1 ББК – 28.072 О.К. Плотникова, Л.П. Никитина Белки. Ферменты: Учебное пособие. – Чита, 2011. – 80 с. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой лечебного и педиатрического факультетов медицинских вузов. В нём подробно изложены материалы, касающиеся строения, свойств и биологической значимости белков и ферментов. Приведены примеры их влияния на биохимические процессы в жизнедеятельности организма и использования в медицине. Включены также ситуационные задачи и тестовые задания для оценки уровня знаний. Учебное издание предназначено для студентов лечебного и педиатрического факультетов медицинских вузов.
Рецензенты: Старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клинической биохимии и иммунологии НИИ медэкологии при ГБОУ ВПО Читинской государственной Медицинской академии к.б.н. М.В. Максименя
Учебное пособие утверждено цикловой методической комиссией медико-биологических дисциплин ЧГМА (протокол № 73 от 27.10.2011) и центральным методическим координационным Советом ЧГМА (протокол № …от...12.2011) Плотникова О.К., Никитина Л.П., 2011 ГБОУ ВПО ЧГМА, 2011 Содержание Список сокращений ………...…………………………………………………….5 Введение …………………...……………………………………………………...6 І. Тема: Белки …………………………………...….……………………………..7 1. Строение и биологическая роль аминокислот, пептидов, белков ………….7 2. Свойства протеинов …………………………………………..……………...18 2.1. Физико-химические свойства биополимеров ….…………………....21 2.2. Особенности биологических свойств белков …………..…………...22 3. Методы очистки и выделения белков ……………………………….……...22 4. Классификация белков ………………………………………………….…...24 4.1. Простые белки …………………………………………………….......25 4.2. Сложные белки ……………………………………………………..…31 5. Биологическая роль протеинов ……………………………………………...41 6. Вопросы для самоконтроля ………………………………………………….39 7. Тестовые задания для оценки уровня знаний..……………………………..40 8. Ситуационные задачи ……………………………………………………......43 ІІ. Тема: Ферменты ………………………………………………………….…..49 1. Особенности строения ферментов ………...………….……………….……50 1.1. Энзим – сложный белок ………………………………………...…….51 1.2. Функциональные центры фермента …………….……………..…….56 2. Энзимы как биокатализаторы...………………………………………..……57 2.1. Теории, объясняющие механизмы работы ферментов……………...57 2.2. Специфичность действия энзимов...………………………………....58 2.3. Кинетика ферментативных реакций ………………………………....59 3. Классификация, номенклатура ферментов ………………...………………62 3.1. Классификация энзимов ………………………………....……………62 3.2. Характеристика отдельных классов ферментов …………..………...62 4. Положительная и отрицательная регуляции работы ферментов ………….65 4.1. Механизм аллостерической регуляции ……………………………...70 4.2. Последствия белок - белкового взаимодействия ……………………73 4.3. Регуляция путём ковалентной модификации...…………………..…74 4.4. Частичный протеолиз, как способ активации зимогена ….………...74 5. Использование ферментов в медицине …………………………….……….73 5.1. Энзимопатии …………………………………………………………..74 5.2. Энзимодиагностика …………………………………………………...74 5.5. Энзимотерапия ………………………………………………………...75 6. Вопросы для самоконтроля ………………………………………………….77 7. Тестовые задания для оценки уровня знаний..……………………………..77 8. Ситуационные задачи ………………………………………………………..79 9. Приложение №1 Строение протеиногенных аминокислот......………........83 10. Список литературы …………………………………………………….........81
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АДФ – аденозиндифосфорная кислота а/к – аминокислоты АТФ - аденозинтрифосфорная кислота ГАГ – гликозаминогликаны ГТГ – гонадотропные гормоны ДГ – дегидрогеназа ЖКТ – желудочно – кишечный тракт ИЭТ – изоэлектрическая точка к.ц. – кислотный центр ЛДГ – лактатдегидрогеназа ЛП – липопротеин ЛПВП – липопротеин высокой плотности ЛПНП – липопротеин низкой плотности ЛПОВП – липопротеин очень высокой плотности ЛПОНП – липопротеин очень низкой плотности ЛППП – липопротеин промежуточной плотности НАД+ – никотинамидадениединуклеотид (окисленная форма) н/ф – нуклеофил НЭХС – неэтерифицированный(свободный) холестерин о.ц. – основный центр ПВК – пировиноградная кислота п/п – полипептид ТАГ – триацилглицеролы ТТГ – тиреотропный гормон УФО – ультрафиолетовое облучение ФАД – флавинадениндинуклеотид ФЛ – фосфолипид ФМН – флавинмононуклеотид ХМ – хиломикроны ХС – холестерол ЦТК – цикл трикарбоновых кислот э/ф – электрофил ЭХС – этерифицированный холестерол Hb – гемоглобин ВВЕДЕНИЕ Биохимия – это наука, которая изучает механизмы развития, функционирования организмов на молекулярном уровне, структуру химических веществ и процессы, происходящие с ними, обеспечивая жизнь существ, населяющих Землю. В живых клетках происходит синтез множества органических молекул, среди которых особое значение имеют биополимеры – белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Важная роль в жизнедеятельности организмов принадлежит протеинам. Из поколения в поколение передаётся генетическая информация об их специфических структуре и функциях, что обеспечивает видовую и индивидуальную специфичность организма в целом и определяет особенности его строения и функционирования. Любые перемены в последовательности аминокислот могут привести к изменению конформации с последующим повреждением соответствующих механизмов и развитием заболеваний. І. ТЕМА: БЕЛКИ I. Цели занятия: 1. изучить строение и свойства протеиногенных аминокислот и химические основы структурной организации пептидов и белковых молекул для дальнейшего понимания их биологической роли; 2. основываясь на строении белковых молекул, обосновать их свойства, познакомиться с факторами стабильности белковых растворов, приемами очистки и осаждения протеинов, использованием в клинике реакций их необратимого осаждения; 3. сформировать представления о структуре простых и сложных белков, познакомиться с классификацией и биологической ролью их важнейших классов. II. Учебные задачи Изучить: 1. классификацию аминокислот, пептидов, белков; 2. основные свойства и функции протеинов; 3. методы очистки и выделения белков; 4. способы образования белковых молекул. Уметь: 1. писать формулы аминокислот; 2. строить пептиды; 3. находить заряд и изоэлектрическую точку аминокислот и пептидов; 4. правильно определять свойства протеинов в зависимости от строения молекул; 5. распознавать и выделять полипептиды; 6. применять знания о белках в клинике. Ознакомиться: 1. с принципами образования белковых структур; 2. с разнообразными классами протеинов; 3. с методами использования их в медицине.
Аспарагиновая кислота (асп)
В радикале основных дополнительно содержится аминогруппа, положительно заряжена: Лизин (лиз)
Если же радикал не полярный (—СН2ОН), то заряд молекулы равен нулю: Серин (сер)
Любые сдвиги рН среды приводят к изменению заряда молекулы. Та величина показателя, при которой значение общего заряда а/к стремится к нулю называется изоэлектрической точкой (ИЭТ, рІ). В ИЭТ их растворимость минимальна и кислота выпадает в осадок:
Особенностью a- аминокислот является их способность взаимодействовать друг с другом, с образованием пептидов:
Между аминокислотами образуется новая связь – пептидная (амидная), довольно прочная, химически устойчива, в том числе к гидролизу. Поэтому белки в нормальных условиях подвергаются этой реакции только в присутствии кислого или щелочного катализатора при длительном кипячении:
Гораздо быстрее протекает ферментативный гидролиз, продуктами которого являются соли аминокислот. Количество мономеров в пептидах может сильно варьировать. Цепь, состоящая из двух аминокислот – дипептид, трёх – трипептид, из нескольких – олигопептид (olygo - мало), из большого числа – полипептид (Рис.1).
Простейшими представителями подобных соединений являются дипептиды. Примером могут служить: карнозин (от лат. carnosus -мясной) и ансерин. Они находятся в митохондриях, предотвращая их набухание, тем самым способствуют сохранению функций субклеточных образований. Пептиды, включающие до 10 аминокислот, называются олигопептидами. Число звеньев в молекуле отражается в его названии: трипептид, пентапептид и т.д. Например: трипептид – глутатион, один из важнейших восстановителей в антиоксидантной системе организма, которая регулирует свободно-радикальные процессы. Вазопрессин и окситоцин - гормоны задней доли гипофиза, состоят из 9 а/к. Регулируют баланс ионов в организме. Вазопрессин (антидиуретический гормон, АДГ) – усиливает реабсорбцию воды в почках, контролирует осмотическое давление плазмы крови и водный баланс. Служит гормоном верности и моногамности. А окситоцин вызывает сокращение гладких мышц матки и в меньшей степени − мышц мочевого пузыря и кишечника, стимулирует отделение молока молочными железами. Его ещё называют гормоном счастья, нежности. Пептиды, содержащие более 10 а/к, называют полипептидами. Например: АКТГ - гормон передней доли гипофиза, состоит из 39 аминокислот. Стимулирует секрецию глюкокортикостероидов корой надпочечников; способствует обучению; обеспечивает долговременную память, улучшает адаптацию к изменяющимся условиям окружающей среды. Пептиды - полярные молекулы и находятся в ионизированном состоянии, следовательно, имеют заряд и способны изменять его при сдвиге рН среды.
  
Полипептиды, включающие более чем 50 аминокислотных остатков, называют белками. Их многообразие обусловлено различным сочетанием ≈ 20-ти аминокислот. Полипептидные цепи – это длинные нити, обеспечивающие выполнение определённых функций. За счёт чередования sp2 и sp3 гибридизованных атомов углерода они способны образовывать определённые более компактные формы молекул в пространстве – структуры белка. Различают четыре уровня подобной организации протеинов: первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Существуют общие правила формирования пространственных структур молекул. Первичная структура белка Это генетически запрограммированная последовательность a-аминокислот L-ряда в полипептидной цепи. Она имеет зигзагообразное конформационное строение:
Стабилизируется с помощью пептидных связей. Каждый белок организма имеет уникальную последовательность аминокислот. Биороль данной структуры: специфические особенности чередования различных по строению а/к обуславливают индивидуализацию формирования пространственных структур (вторичной, третичной и четвертичной), а следовательно и свойства и функции получившегося протеина. Варианты вторичной структуры белка Данный уровень образуется благодаря вращению пептидных групп относительно друг друга или появлению в полипептидной цепи пролина, одноимённо заряженных либо крупных радикалов.
Правозакрученная α -спираль (Рис.2) содержит 3, 6 аминокислотных остатка в одном витке, это создает возможность для взаимодействия карбонильного атома кислорода одной пептидной группы с атомом водорода аминогруппы соседнего витка. В результате возникают многочисленные водородные связи, которые стабилизируют данную структуру. β -структура представляет складчатый слой, образованный одной или несколькими полипептидными цепями, располагающимися параллельно или антипараллельно (Рис.3). Эта пространственная организация молекулы похожа на «вытянутую» спираль, где радикалы аминокислот препятствуют спирализации и увеличивают расстояние между витками (одноименно заряженные или крупные радикалы).
Стабилизируются также за счёт водородных связей, а β -складчатый слой может и с помощью дисульфидных мостиков. Биороль данной структуры: отвечает за формирование третичной структуры и свойства белка. Третичная структура белка Чередование α -спирализованных, β -структурированных и аморфных неспирализованных участков позволяет полипептидной цепи более плотно уложиться в пространстве. В разных белках наблюдается различное соотношение типов структур (Рис.3). Например, инсулин содержит 52% α -спирали и 6% β -структуры, трипсин – 14% и 45% соответственно. Первичная структура малоорганизованных участков включает пролин, особое строение которого, формирует в цепи изгибы. Формирование глобул происходит в водной среде клетки, поэтому гидрофобные радикалы аминокислот «прячутся» внутрь сферы, образуя «жирную» каплю, а гидрофильные – будут направлены наружу, способствуя созданию гидратной оболочки мицеллы. Поэтому подобные белки хорошо растворимы в воде. Стабилизируется с помощью различных дополнительных (добавочных) связей, например: · водородные – между —ОН, —СООН, —NH2 группами радикалов аминокислот; · дисульфидные – между остатками цистеина; · гидрофобные – между радикалами алифатических и ароматических аминокислот; · ионные – между группами —СОО– глутамата или аспартата и —NH3+ группами лизина или аргинина; · псевдопептидные – между дополнительными —СОО– группами глутамата или аспартата и дополнительными —NH3+ группами лизина или аргинина; · эфирные – между гидроксигруппами треонина и серина (простые) или карбоксильной группой (—СООН) аспартата, глутамата и –ОН гидроксикислот (сложноэфирная). Биороль: способствует формированию четвертичной структуры, обуславливает выполнение функций. СВОЙСТВА ПРОТЕИНОВ КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ Часть белков включает только аминокислоты, но чаще из-за их лигандности в организме формируются более сложные структуры. Поэтому их и классифицируют следующим образом: Рис. Классификация белков Простые белки Простые белки – это биополимеры, состоящие только из аминокислот. По форме они подразделяются на глобулярные и фибриллярные. Глобулярные белки Они довольно сложно организованы, имеют третичную структуру, поэтому растворимы в воде. Из-за направленности заряда их делят на: 1) Основные. В этих белках содержится много основных аминокислот (аргинина и лизина), поэтому в растворе их молекулы приобретают положительный заряд, что облегчает их растворимость. Наиболее яркие представители: Протамины - самые маленькие низкомолекулярные белки (Мr » 5000 Д), впервые выявлены в зрелой сперме некоторых рыб. Включают до 85% аргинина. Являются основными компонентами нуклеопротеидов хроматина ядра спермиев, а также полирибосом, что сохраняет и регулирует передачу генетической информации при делении клеток и между особями.
2) Кислые. Это широко распространённые белки внеклеточных жидкостей. Наиболее богаты ими плазма крови, лимфа, ликвор, молоко и т.д. Из-за преобладания в них кислых аминокислот (глутамата и аспартата) растворы имеют ярко выраженный кислый характер. К ним относят: Альбумины. Их Мr = 40-70 тыс.Д. Молекулы представляют одну полипептидную цепь небольших размеров. Из-за высокого содержания глутаминовой кислоты имеют солидный отрицательный заряд. Это сильно гидратированные белки (с огромной гидратной оболочкой), поэтому осаждаются только при большой концентрации водоотнимающих средств, а также устойчивы к нагреванию. Характерным свойством альбуминов является их способность связывать лиганды и адсорбировать на своей поверхности вещества, перенося их с током крови. Таким способом в комплексе с альбуминами плазмой крови доставляются к клеткам гормоны, липиды, витамины, лекарства, яды, катионы металлов и т.д.; кроме того эти протеины обеспечивают онкотическое давление плазмы крови и являются её составляющей буферной системы. Глобулины – это белки с большой молекулярной массой свыше 150 тыс. Д. По сравнению с альбуминами, в их составе меньше кислых аминокислот. В отличие от них это слабо гидратированные мицеллы, поэтому легко высаливаются. Кроме того они гетерогенны, что подтверждается при электрофорезе на бумаге, после разгонки регистрируют пять фракций: a1, a2, β 1, β 2, g. Последняя является самой крупной и наиболее гетерогенной. В ней сосредоточены некоторые факторы свёртывания крови и разнообразные антитела (иммуноглобулины). Отсюда следует, что глобулины выполняют не только функции, подобные альбуминам, но и предохраняют организм от неадекватных кровопотерь и участвуют в его иммунной защите. Они являются составляющей сложных белков – гликопротеинов и липопротеинов. Соотношение альбуминов и глобулинов в плазме крови называется белковым коэффициентом (a).
В норме он сохраняется на постоянном уровне и составляет 1, 5 – 2, 3. Его изучают с целью диагностики различных патологических состояний. Например: при инфекционных заболеваниях после разделения белков плазмы крови оценивают соотношение величин альбуминов и глобулинов и находит белковый коэффициент (a). Если организм борется с инфекцией, то закономерно повышается уровень иммунных защитников g-глобулинов в крови, что снижает значения дроби: белковый коэффициент a< 1, 5. Если не борется (что плохо), то величины a остаются в пределах нормы, следовательно, врачебная тактика должна быть более активной: требуется дополнительное введение иммуностимуляторов (веществ, усиливающих образование антител), или готовых g-глобулинов. Фибриллярные белки Уровень организации этих белков включает лишь вторичную структуру, поэтому они не очень хорошо растворимы в воде. Среди них выделяют: Сложные белки Это структуры, содержащие белковую часть – апопротеин и небелковый компонент – простетическую группу. В зависимости от строения последней принято различать следующие сложные белки. Фосфопротеины – это сложные белки, простетической группой которых является остаток фосфорной кислоты . Тип связи между апопротеином и небелковым компонентом – сложноэфирная, которая образуется при взаимодействии ОН-группы серина или треонина с фосфорной кислотой. К протеинам этого класса относятся казеиноген молока, фосфорилированные модификации гистонов, ферменты (РНК-полимеразы, некоторые фосфотрансферазы, фосфатазы) и другие, а также овальбумин белка и вителлин, фосвитин желтка яиц, ихтуллин икры рыб. Остатки фосфорной кислоты, включённые в белки, находятся в диссоциированом состоянии, что придаёт молекуле сильный отрицательный заряд. Поэтому фосфопротеины могут легко взаимодействовать с лигандами или отталкивать их. Так, например, они связывают ионы Са2+ и транспортируют их. Но главная особенность данной простетической группы – это возможность изменения конформации и заряда белковой молекулы, что сказывается на её свойствах и функциях. Реакция взаимодействия с фосфорной кислотой называется фосфорилирование или дефосфорилирование и используется, например, для регулирования активности ферментов и изменения функциональной активности биомембран (проницаемости и др.). Фосфопротеины необходимы для развития зародыша, плода, новорожденного, т.к. содержат оптимальный набор аминокислот, а фосфорная кислота используется для формирования скелета (связывание ионов Са2+), для образования макроэргов – АТФ. АДФ и др., которые требуются в качестве источников энергии в реакциях синтеза, особенно интенсивно протекающих в растущем организме. Нуклеопротеины – сложные белки, простетической группой которых являются нуклеотиды, и в первую очередь нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК. В качестве апопротеина выступают белки гистоны, реже протамины. Так как эти протеины положительно заряжены, а нуклеиновые кислоты – отрицательно, то связь, образуемая между ними, ионная. Множество октамеров гистонов, комплексируясь с полинуклеотидом, образует нуклеосомы, которые затем компактно укладываются в органоидах (рис. ). В функциональном отношении они отвечают за хранение и передачу наследственной информации, и процессы биосинтеза белка. Хромопротеины («цветные белки») своей окраской обязаны простетической группе – пигменту. В зависимости от строения различают следующие подклассы: гемопротеины, флавопротеины, родопсин. Гемопротеины (красные) – сложные белки, простетической группой которых служит гем. Он представлен порфирином, состоящим из 4-х пиррольных колец, соединённых метеновыми мостиками. В центре располагается атом Fe2+ (гем b) или Mg2+ (гем а). Связь между апопротеином и небелковым компонентом координационная (донорно-акцепторная). Гемопротеины различаются по составу и структуре белка, обеспечивая разнообразие биофункций. Чаще всего встречается гем b (рис. ). Он входит в состав гемоглобина (Hb) и миоглобина, обеспечивающих связывание газов, транспорт их эритроцитами или накопление кислорода миоцитами. Мицелла Hb состоит из четырёх полипептидных цепей и служит примером обладания биологическим свойством кооперативность (см. выше) – то есть у каждой последующей субъединицы сродство к кислороду выше предыдущей. Гемоглобин присоединяет кислород в условиях его высокого парциального давления и отдает соответственно в среде с низким содержанием этого газа. Сродство гемоглобина к монооксиду углерода больше, чем к кислороду, поэтому угарный газ (СО) может вытеснять кислород из оксигемоглобина. Образующийся карбоксигемоглобин не способен служить переносчиком кислорода, в тканях развивается гипоксия, опасная для клеток. Карбоксигемоглобин имеет вишнево-красную окраску, обусловливающую цвет лица людей, отравившихся диоксидом углерода, что позволяет легко диагностировать токсическое действие газа. Зародышевый гемоглобин F обладает более высоким сродством к кислороду, чем HbА взрослых людей. Благодаря этому возможен оптимальный перенос газа от матери к плоду. Миоглобин – небольшой глобулярный белок (Mr 16500 Да); молекула его состоит из одной полипептидной цепи (153 а/к) и одного гема. Сродство к кислороду у данного гемопротеида значительно больше, чем у гемоглобина, поэтому он может принимать газ от последнего для сохранения или использования его в мышечных клетках. Гем b является также структурной единицей ферментов каталазы и пероксидазы, обезвреживающих пероксиды, и цитохромов – митохондриальных белков, участвующих в переносе электронов от окисляемых веществ в конечном итоге на кислород за счёт своей способности изменять валентность железа. Гем а встречается в растительных гемопротеинах и участвует в процессе фотосинтеза. Флавопротеины ( flavus - жёлтый). Их простетической группой являются активные формы витамина В2 (рибофлавин) – ФАД (флавинадениндинуклеотид), ФМН (флавинмононуклеотид). Классический пример данного вида белков оксидоредуктазы — ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции в клетке. В некоторые флавоноиды включены ионы металлов металлофлавопротеины и молекула гема – флавогемопротеины. Их типичными представителями, содержащими также негемовое железо, являются ксантинДГ, альдегидоксидаза, дигидрооротатДГ, ацил-КоА-ДГ. На долю последних приходится до 80 % митохондриальных белков, выполняющих важную роль в биоэнергетике клетки. Родопсин (от греч. rhodos — пурпур и opsis — зрение) – это белок, простетической группой которого служит активная форма витамина А – ретиналь. Апопротеин связан с ним иминной связью. Родопсин - основное светочувствительное вещество палочек сетчатки глаза. Его функция состоит в восприятии света в сумерках, т.е. отвечает за сумеречное зрение. Металлопротеины – сложные белки, где роль небелкового компонента выполняют ионы металлов. Связь между ними ионная или координационная (донорно-акцепторная). Типичными представителями таких белков являются железосодержащие белки. Ферритин. В его составе ионы Fe3+ депонируются в клетках селезёнки, костного мозга, но богаче всего этим белком печень. Там может накапливаться до 700 мг железа, которое используется по мере надобности для синтеза гема. Трансферрин – растворимый в воде железопротеин, содержащий ещё олигосахариды (металлогликопротеин). Этот белок вырабатывается гепатоцитами и секретируется в кровь, где служит для транспорта катионов этого металла к клеткам других органов. Молекула трансферрина удерживает два иона железа, которые захватывает в кишечнике или местах распада гема, и осуществляет их перенос к местам депонирования и утилизации. Гемосидерин – это комплекс гликопротеина и ионов железа, необходимый для кумулирования избытка железа. Церулоплазмин аналогично трансферрину обеспечивает транспорт катионов металла, только восьми ионов меди. Кроме того, многие ферменты в свой активный центр включают различные ионы металлов, выступающие в роли Ко-фактора: Zn2+ - для алкогольдегидрогеназы (алкогольДГ), Mn2+ - для аргиназы, Mg2+ - для гексокиназы, Мо2+ - для ксантинДГ и другие Гликопротеины или гликоконъюгаты. В них простетическая группа представлена углеводными компонентами и связана с белком О-гликозидными (иногда N-гликозидными) связями. Небелковый компонент некоторых гликопротеидов редко бывает представлен одним моносахаридом; как правило, это олиго- или полисахаридные разветвлённые цепочки. Причём на долю углеводов может приходиться от 1 до 85%. Исходя из вклада в общую копилку, выделяют два подкласса белков, содержащих углеводы: протеогликаны и гликопротеины. Между ними имеются существенные отличия:
Другая группа гликоконъюгатов – протеогликаны – характеризуется Липопротеины – сложные белки, простетическая группа в которых – липиды: нейтральные жиры (ТАГ), эфиры холестерола, ФЛ. Между компонентами возникает гидрофобное взаимодействие, реже ионная или эфирная связи. Все липопротеины имеют сходное строение (рис ).
Внутри липопротеиновой частицы находится жировая капля – ядро, содержащее неполярные липиды: ТАГ и эфиры холестерола. Снаружи оно окружено однослойной мембраной, образованной ФЛ, белком и НЭХС. Белковый компонент получил название аполипопротеин(ы), некоторые из них прочно связаны со всеми фрагментами и не могут быть отделены от целой мицеллы, а другие способны переноситься от одного липопротеина к другому. Их белки выполняют несколько функций: формируют структуру частицы, взаимодействуют с рецепторами на поверхности плазмоллем, определяя, каким тканям он необходим, служат ферментами или их активаторами, действующими на липопротеин. Плотность белка выше плотности липидов, поэтому, чем меньше доля апопротеина в частице, тем больше её плотность. По соотношению входящих в частицу компонентов различают несколько классов липопротеинов: хиломикроны (ХМ), липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины промежуточной плотности (ЛППП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП). Каждый из типов ЛП образуется в разных тканях и транспортирует определённые липиды. Благодаря наличию отрицательного заряда на поверхности ЛП хорошо растворимы в крови. Мицеллы небольших размеров способны легко проникать через стенки сосудов, а некоторым это делать трудно (ХМ) из-за больших размеров, поэтому они сначала попадают в лимфатические сосуды, затем через главный грудной проток вливаются в систему полых вен, правое предсердие, малый круг кровообращения и только потом оказываются в аорте и артериях, доставляющих их к органам. Характеристика ЛП частиц представлена в таблице 1. Таблица 1. СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ 1. Природный дипептид карнозин содержится в мышцах человека и является b-аланилгистидином. Напишите его структурную формулу и схему реакции гидролиза в кислой среде. 2. В результате кислотного гидролиза неизвестного трипептида образуются две аминокислоты – глицин и лейцин. Предложите возможные структуры исследуемого пептида. 3. Для лечения некоторых заболеваний глаз проводят электрофорез 2% водным раствором цистеина. К какому электроду – аноду (+) или катоду (-) будет смещаться эта кислота? |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-11; Просмотров: 211; Нарушение авторского права страницы
Различают a-спираль и β -складчатый слой. Радикалы этих структур, как гидрофобные, так и гидрофильные, направлены наружу, т.к. наиболее выгодное расположение заместителей - транс-конформация, поэтому белки, имеющие лишь вторичную структуру, плохо растворимы в воде.
Гистоны – белки с большей, чем у протаминов, молекулярной массой от 11 до 21 тыс. Д. Вклад основных аминокислот лизина и аргинина меньше и составляет от 20 до 30%. Это гетерогенная фракция. Различают 5 классов гистонов: Н1, Н2а, Н2b, Н3, Н4. Их молекулы (кроме Н1) легко взаимодействуют друг с другом, образуя мультимеры – октамеры. В свободном виде они не встречаются, а входят в состав сложных белков – нуклеопротеидов (рис. ), выполняя следующие функции: структурную и регуляторную. Первая заключается в формировании и стабилизации пространственной структуры молекулы ДНК. А регуляторная – находясь в связи с этим хранителем информации, они блокируют её передачу на РНК.
Каквидно из таблицы, для собственно гликопротеинов характерно низкое содержание углеводов 15-20 %, которые присоединены к амидному азоту аспарагина, либо к гидроксигруппе остатка серина, реже треонина, гидроксилизина. Вглициде отсутствует регулярность в чередовании моносахаридов, регистрируются манноза, галактоза, глюкоза, их аминопроизводные, N-ацетилнейраминовая кислота. Разнообразие гликановых фрагментов используется при построении мембранных рецепторов (рис. ), для обеспечения взаимодействия антиген-антитело, специфичных контактов клеток между собой, а также в защите ферментов от протеолиза. Почти все внеклеточные белки, включая глобулины крови, относятся к гликопротеинам. Некоторые гормоны (ТТГ- тиреотропный, ГТГ- гонадотропные) являются гликопротеинами. К типичным представителям данного класса белков относятся все антитела (иммуноглобулины), интерфероны, факторы комплемента, группы крови и др. Первые — синтезируются в плазмоцитах, обезвреживают антигены любой химической природы. Различают пять классов иммуноглобулинов: IgG, IgM, IgA, IgD и IgE. Интерфероны (α, β, γ ) — гликопротеины, образующиеся в клетке в ответ на внедрение вирусов и ингибирующие их размножение.
наличием крупных полисахаридов (рис. ), в состав которых входят гликозаминогликаны (ГАГ): гиалуроновая кислота, хондроитин-сульфат, кератансульфаты, дерматансульфаты и гепарансульфаты. Углеводные фрагменты усиливают гидрофильные свойства белка за счёт большого количества ОН-групп и кислотных группировок. Соотношение компонентов: протеина 10-15%, а углеводов 90-95%. Цепи последних недостаточно гибкие и стремятся принять конформацию очень рыхлого случайного клубка, занимая огромный объём. Будучи гидрофильными, они притягивают много воды и даже в низких концентрациях образуют гидратированные гели. Подобная способность создаёт во внеклеточном пространстве – тургор. Протеогликаны хрящевого матрикса содержат гиалуроновую кислоту, образующую студенистый гель, выполняющий роль амортизатора в хрящах и суставных поверхностях.