1. Биологическая роль белков и пептидов: ферментативная, интегративная, иммунологическая, структурная, сократительная, гемостатическая.

Простые и сложные белки: простые белки состоят только из аминокислот, сложные имеют ещё не аминокислотные группы (всякие глико-, липо-, нуклео- протеиды и т.п.)

Первичная, вторичная структура белка, химические связи их стабилизирующие: первичная – линейная последовательность из аминокислот. Связь пептидная (между амино и карбоксильной группой аминокислот.). На концах цепи остаются свободные карбоксильные и амино концы. Вторичная – аминокислотная цепь, которая имеет какую-то пространственную конфигурацию (то есть она уже не цепь, а альфа спираль или бета складчатая структура). Связи: водородные связи (+пептидная от первичной)

Особенности состава и структуры глобулярных и фибриллярных белков (кератин, коллаген, эластин): глобулярные белки – имеют форму эллипса (так написано в учебнике, на самом деле форма какого-то комка…). Большинство белков человеческого организма именно такие (гемоглобин, альбумины, глобулины и т.д.) Фибриллярные белки – те, которые имеют нитевидную структуру. Их в человеке мало (коллаген, эластин, креатин, миозин, фибрин.).

Коллаген – фибриллярный водонерастворимый белок, который имеет трёхнитчатую структуру, в котором много аминокислот пролина и лизина. В разных тканях разный коллаген (всего коллагена 19 типов), который имеет разное строение.

Эластин – водонерастворимый гликопротеид состоит из 800 аминоостатков, среди которых преобладают кислоты с неполярными радикалами, типо – глицин, валин, аланин. Благодаря наличию большого количества гидрофобных радикалов цепи эластина не формируют вторичные и третичные структуры, что и обуславливает эластичность ткани.

Кератин – нерастворимый фибриллярный белок, имеет большое количество глицина и аланина, механически прочен, содержится в волосах и ногтях

2. Третичная и четвертичная структура белка, химические связи их стабилизирующие: Третичная – трёхмерная структура белка. Образующаяся за счёт взаимодействий между радикалами аминокислот. Связи: ионная, водородная, дисульфидная, гидрофобная (+водородная и пептидная для прошлых структур). Четвертичная – белки, состоящие из двух или более полипептидных цепей. Белки, имеющие четвертичную структуру (то есть состоящие из нескольких полипептидных цепей) называются олигомерными. Связи: гидрофобные, ионные, водородные (+связи от всех предыдущих структур).

Субъединицы и домены: субъединица – это одна полипептидная цепь олигомерного белка. Вот домен – это сложно. Домен – это участок третичной структуры белка, который имеет определённую структурную автономию (то есть структурно его можно отделить от остального белка).

Кооперативное взаимодействие субъединиц, значение для функционирования белков: цитата из учебника – «изменение конформации (а следовательно и функциональных свойств) всех протомеров олигомерного белка при присоединении лиганда только к одному из протомеров носит название кооперативных изменений конформации протомеров.» Значение – если взять гемоглобин, то присоединение кислорода к одному протомеру вызывает изменения и в других протомерах и следующий кислород присоединяется к другому протомеру уже быстрее.

3. Нативная конформация белков: функциональное значение, механизм формирования: Нативная конформация – конформация, при которой белок обладает функциональной активностью. Формируется в результате фолдинга.

Денатурация белка: потеря белком своей нативной конформации вследствие разрыва нековалентных связей. Денатурирующие агенты: мочевина, высокая температура, кислоты и щёлочи, спирт, фенол, хлорамин, соли тяжёлых металлов.

Фолдинг: формирование нативной конформации белком.

Шапероны, их роль в фолдинге и ренатурации: шапероны – специальные белки, которые участвуют в фолдинге белков. Шапероны различаются по молекулярной массе. Есть высокомолекулярные шапероны (масса от 100 до 110 кД), Ш-90 (от 83 до 90 кД), ш-70 (от 66 до 78 кД), ш-60, Ш-40, низкомолекулярные (от 15 до 30 кД). Суть такова – в организме человека всегда полно разных химических веществ и их хлебом не корми – дай повзаимодействовать друг с другом. Вот и белки, пока не приобрели свою нативную конформацию, могут прореагировать с чем-нибудь. Белки шапероны перекрывают активные части белков во время фолдинга, чтобы фолдинг прошёл нормально. Ренатурация: раньше считалось, что денатурация необратима, но оказалось что некоторые денатурированные белки способны к восстановлению своей конформации, что и носит название ренатурации. В ней также участвуют шапероны чтобы в процессе ренатурации белок принял нормальную конформацию.

Заболевания, связанные с нарушением фолдинга: Данная группа заболеваний связанна с тем, что в результате 1)мутаций, 2)гиперпродукции белков, 3)попадания белков, способных влиять на конформацию других белков, 4)при активации протеолиза нормальные белки могут приобретать конформацию плохорастворимых белков, которые откладываются в тканях и нарушают структуру, а ,следовательно, и функцию клеток. Такие отложения называют амилоидом..

Болезнь Альцхаймера (это как Альцгеймера, только тоже самое) – бета-амилоидоз нервной ткани. Бета-амилоид, в отличие от своего нормального аналога, имеет большее количество бета-складчатых структур. Прионовые болезни – прионы – особый класс белков, обладающий инфекционными свойствами. Прионовый белок имеет туже первичную структуру, что и нормальный аналог, т.е. кодируется тем же геном, но в следствии перечисленных выше (или ниже, или сбоку) причин приобретает другую конформацию чем нормальный. Прионовые белки способны присоединять другие нормальные белки к себе, превращая их в прионовые.

4. Физико-химические свойства белков: форма молекул (глобулярные и фибриллярные), молекулярная масса (от 6000 до 1000000 Д), суммарный заряд белка ( отрицательный, положительный, изоэлектрическая точка; зависит от аминокислот в составе белка), соотношение полярных и неполярных групп на поверхности белка (определяет гидро- и липофильность), растворимость белка (зависит от всех перечисленных выше свойств, а также от самого растворителя), а также степень устойчивости белков к воздействию денатурирующих агентов.

Белки как гидрофильные соединения: гидрофильность белков определяется количеством полярных радикалов в составе белка.

Причины гидрофильности белковых молекул:: наличие в составе полярных радикалов.

Факторы, влияющие на заряд: суммарный заряд белка зависит от отрицательно или положительно заряженных радикалов и от pH среды. В кислой среде много протонов, которые присоединяются к отрицательно заряженным радикалам и ,соответственно, суммарный заряд белка становится положительным. В щелочной среде положительные аминогруппы белков связываются с отрицательным OH, из-за чего суммарный заряд становится отрицательным. Изоэлектрическая точка - pH среды, при которой белок имеет нейтральный заряд.

На гидратную оболочку влияет количество полярных групп в составе белка. Меняя pH и меняя количество электролитов мы меняем количество полярных групп, способных взаимодействовать с водой. Чем меньше полярных групп – тем хуже растворимость белка в воде.