6.Принципы стр-рно-функц-ной организации белков. Методы изучения сто-ры белков
Выясн-ие стр-ой орган-ции белков явл-ся главной проблем соврем-ой биохимии. Оно имеет важное научно-практич-ое знач-ие для поним-ия огромного разнообр-ия ф-ций белков, выполн-ых ими в живых орган-ах. Белк-ые мол-лы предст-ют собой продукт полимер-ции 20 разл-ых мономерных мол-л (аминок-т), соед-ых не хаотично, а в строгом соответс-ии с кодом белк-го синтеза. Впервые А.Я. Данилевский (1888), изучая биуретовую р-цию, высказал предпол-ие о существ-ии во всех белк-ых в-вах одинак-ых групп атомов и связей, аналог-ых биурету NH2—СО—NH—СО—NH2. Тем самым А.Я. Данилевский первый указал на связь —NH—СО—(пептидная связи) как на наиболее вероятный способ соед-ия аминок-т в белк-ой мол-ле.Однако только Э. Фишер (1902) сформул-ал полипепт-ую теорию стр-ия. Согласно этой теории, белки предста-ют собой сложные полипеп-ды, в кот-ых отдел-ые аминок-ты связаны друг с другом пептид-ми связями, возник-щими при взаимод-ии α-карбоксил-ых СООН- и α-NН2-групп аминок-т.
Наприм, взаимод-ия аланина и глицина с образование пептидной связи и дипептида:
Аналог-ым спос-ом к дипептиду могут присоед-ся и др-ие аминок-ты с образ-ем три-, тетра-, пентапептида и т.д. вплоть до крупной мол-лы полипептида (белка).
Были получены след-щие эксперим-ые док-ва полип-ой теории стр-ия белка:
1. В прир-ых белках мало титруемых своб-ых СООН- и NH2-групп, т.к бол-во их нах-ся в связ-ом сост-ии, участвуя в образ-ии пепт-ых связей; титров-ию доступны в основном своб-ые СООН- и NН2-группы у N- и С-концевых амин-т пептида.
2. В пр-се кислот-го или щел-го гидролиза белка образ-ся стехиометр-ие кол-ва титруемых СООН- и NH2-групп, что свидет-ет о распаде опред-го числа пепти-ых связей.
3. Под дейст-ем протеолитич-их ферментов (протеиназ) белки расщ-ся на строго опред-ые фрагменты, назыв-ые пептидами,с концевыми амин-ми, соответс-щими избират-сти действия протеиназ.
4. Биурет-ую р-цию (сине-фиолет-ое окраш-ие в присут-ии р-ра сульфата меди в щел-ой среде) дают как биурет, содерж-ий пептид-ую связь, так и белки, что также явл-ся док-вом наличия в белках аналог-ых связей.
5. Анализ рентгенограмм кристаллов белков подтв-ет полипеп-ую ст-ру белков. Так обр-м, рентгеноструктурный анализ при разреш-ии 0,15–0,2 нм «увидеть» картину общего распол-ия амин-ых остатков в полип-ой цепи и простран-ую ее ориентацию (конформацию).
6. Подтвержд-ем полип-ой теории стр-ия белка явл-ся возм-сть синтеза чисто хим-ми методами полип-дов и белков с уже известным стр-ем: инсулина – 51 амин-ый остаток, лизоцима – 129 амин-ых остатков, рибонуклеазы – 124 аминок-ых остатка . Синтез-ые белки обладали аналог-ми прир-ым белкам физико-хим-и св-вами и биол-ой актив-стью. Полип-ная теория строения не отрицает существования в молекуле белка и других связей, включая ковалентные (например, дисульфидные —S—S-связи) и нековалентные (напр, водородные связи и др)
Пептидные связи играют исключительную роль как в «архитектуре», так и в функции белков. Поэтому следует указать на некоторые особенности строения полипептидной цепи:
1.Это своеобразие расп-ия атомов С и N, наход-хся прим-но в одной плоскости, и атомов Н и радикалов, направл-ых к этой плоскости под углом 109°28'.
2. Это своеоб-ие петидной связи. Расс-ие между атомами С и N в пептидной связи (равное 0,132 нм) явл-ся промеж-ым между простой (ординарной) связью (связь —С—N—, равная 0,147 нм) и двойной связью (связь —C=N—, равная 0,125 нм). Это создает предпос-ки для осущ-ия по месту двойной связи таутомерных перегрупп-ок и для -ия енольной (лактимной) формы(она дает мол-ле белка ряд преим-в :повыш-ие реакци-й спос-сти, возникн-ие дополн-ых возм-стей вращ-я и др.).
3. Следует указать на своеоб-ие радик-ов, кот-ые явл-ся полифункц-ми, несущими свободные NH2-, СООН-, ОН-, SH- группы и опред-ют стр-ру (простран-ю) и многообр-ие ф-ций мол-л белка.
Получ-ны док-ва предп-ия К. Линдерстрёма-Ланга о сущ-ии 4 уровней стр-ой орган-ции белк-ой мол-лы:перв-ой, втор-ой, трет-ой и четв-ой стр-ры.