I. СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ

1. Структура, классификация аминокислот по строению радикалов.

Алифатические:

1. Гли NH2-CH2-COOH

2. Ала NH2-CH(CH3)-COOH

3. Вал NH2-CH(CH-(CH3)2)-COOH

4. Лей NH2-CH(CH-CH-(CH3)2)-COOH

5. Иле NH2-CH(CH(CH3)(C2H5))-COOH

Гидроксисодержащие

1. Сер NH2-CH(CH2OH)-COOH

2. Тре NH2-CH(CHOH-CH3)-COOH

Дикарбоновые а/к и их амиды

1. Асп NH2-CH(CH2-COOH)-COOH

2. Асн NH2-CH(CH2-CONH2)-COOH

3. Глу NH2-CH(CH2-CH2-COOH)-COOH

4. Глн NH2-CH(CH2-CH2-CONH2)-COOH

Диаминокарбоновые

1. Лиз NH2-CH(CH2-CH2-CH2-CH2-NH2)-COOH

2. Арг NH2-CH(CH2-CH2-CH2-NH-C(NH2)=NH)-COOH

3. Гис

Серосодержащие

1. Цис NH2-CH(CH2-SH)-COOH

2. Мет NH2-CH(CH2-CH2-S-CH3)-COOH

Селеносодержащая

1. Селеноцистеин nh2-ch(ch2-SeH)-cooh

Ароматические

1. Фен NH2-CH(CH2-C6H5)-COOH

2. Тир NH2-CH(CH2-C6H4-CH3)-COOH

3. Три

Иминокислота

1. Про

По полярности радикала

Неполярные (8): Ала, Вал, Иле, Лей, Про, Мет, Фен, Три. → гидрофобные взаимодействия

Полярные незар.(7) при pH=7: Гли, Сер, Тре, Цис, Асн, Глн, Тир. → водородные св. (донорно-акц. мех-м)

Полярные (–) зар. (2) при pH=7: Асп, Глу. → ионные св.

Полярные (+) зар. (3) при pH=7: Лиз, Арг, Гис. → ионные св.

(Единственный тип ковалентной связи – дисульфидные мостики.)

Это мономеры белков. По строению, общее: амино и карбокси группы соединены с 1 и тем же α-углеродным атомом. В водном растворе при нейтральном pH α-АК существуют в виде биполярного иона. Все (20 из 21), кроме глицина существуют в изомерных формах –L и D (так как у αC 4 заместителя); в белках только L форма. Рацемизация- со временем две изолированные изоформы переходят в смесь (возраст людей по кол-ву Dизомеров аспартата в дентине зубов). Пролин- иминокислота (циклическая структура, так как R связан и с аминогруппой и с αC атомом). Модификационные: посттрансляц изменения АК: гидроксипролин- в сост коллагена, гидроксилизин, γ-карбоксиглутаминовая к-та.

2. Структура протеиногенных аминокислот. Заменимые и незаменимые аминокислоты, кетогенные и гликогенные. Непротеиногенные аминокислоты, их роль в метаболических процессах.

Структуру протеиногенных см. №1. По синтезу в орг: незаменимые (вал, лей, иле, фен, три, мет, тре, лиз и арг-синтез мочевины, гис- из рибозы и АТФ) и заменимые (гли, ала, асп, асн, глу, глн, сер, цис, тир, про и селеноцистеин кодируется). По возможности образ глю или кетоновых тел из АК: кетогенные (лиз, лей), смешан типа (фен, тир, три, илей), глюкогенные (ост 14).

Протеиногенные (21 АК), не протеиногенные (α-орнитин;, цитруллин- αАК в синтезе мочевины; β-аланин-> в корназин, пантатеновая к-та-> КоА,; ГАМК; Моно и дийодтирозин -> предш. Т3 и Т4; таурин (2-аминоэтилсульфат; NH2-CH2-CH2-OSO3H2) – аминосерная к-та, участв. в обр. парных желчных к-т, нейромед. (тормоз.), оказ. кардиопротекторное действие (50% - в серд. мышце), стимул. репарацию, участв. в проведении импульса в зрительном анализаторе).

3. Физико-химические свойства аминокислот

1.Оптическая активность

-обязательно имеют хотя бы один хиральный центр (кроме гли)

H

|

C=O COOH COOH

| | |

H-C-OH H-C-NH2 NH2-C-H

| | |

CH2OH n R

D-глицеральдегид D-АК α-АК

(стереоизомеры)

-в природных белках в основном α-форма

-D-форма в основном в микромире: клеточных стенках бактерий, пептидных антибиотиков, очень редко у растениЙ.

2.Растворимость

-чем больше угловой R, тем меньше растворимость в воде и тем больше раств В СПИРТЕ.

3.Амфотерность и диссоциация

Амфи-ион или Цвиттер-ион(заряженный, но нейтральный) +H3N-CH(R)-COO¯

-обеспечивают высокий дипольный момент

Биполярность: хорошая растворимость в воде, низкая в спиртах. Большой дипольный момент-высокое значение диэлектрических постоянных и температуры плавления.

Существует константа диссоциации: Для COOH - К1; Для NH2 – K2; рН=-lg[H+]; pK1=-lgK1.

Уравнение Гендельсона-Хессельбаха.

[основ] [COO¯] [NH2]

pH=pK+lg _______ _______ или _______

[к-ти] [COOH] [NH3+] pK=Ph при [осн]=[к-та]

рК1 численно=рН при которых 50% АК находятся в катионе, а 50% в виде диполя.

+H3N-CH(R)-COOH и +H3N-CH(R)-COO¯

рК2=рН, при которых 50% в форме аниона, и 50% в виде диполя

H2N-CH(R)-COO¯ и +H3N-CH(R)-COO¯

pK- конст диссоциации, определяется экспериментом, используя кривую электро-хим титрования, добавляя щелочь-> изменяем pH; pI- определ расчетом (= (pK1+pK2)/2). Моноаминомонокарбоновые к-ты pI=6, 02 -> слабокисл среда; диаминомонокарбоновые к-ты pI в слабощелочной среде.

4. Амфотерные св-ва (слаб. к-та, слаб. осн.) → обл. св-вами буферности (у МоноАминоМоноКарбоновой к-ты (МАМК) 2 точки буферности). Кислотные группы: -COOH, -NH3(+). Основные группы: -COO(–), -NH2.

Уравнение Гендерсона-Гассельбаха: pH = pK + lg([осн.]/[к-та]). Описывает зависимость заряда к-ты от рН окр. среды. pK = -lg(константа диссоц. функц. группы); рК1 – карбоксильной гр., рК2 – аминогр. рК1=рН, при котором 50% в виде (+)H3N-CH(R)-COOH, 50% в виде (+)H3N-CH(R)-COO(-) рК2=рН, при котором 50% в виде H2N-CH(R)-COO(–), 50% в виде (+)H3N-CH(R)-COO(–). pI (изоэлектрическая точка) – то значение рН, при кот. сумм. заряд белка равен нулю (невозм. определить экспериментально). pI никогда не равно 7. Для МАМК pI<7, для ДАМК pI>7. Для определения рК исп. электрохимическое титрование, для МАМК pI=(pK1+pK2)/2.

5.Спектр поглощения АК

Все а/к белые, т.к. не поглощают свет в видимом диапазоне (циклич. – в UV, цистин – при 240 нм). Фен, тир, трп в у/ф области спектра поглощает свет (280 нм); цис- 240 нм.

λ=28нм у ароматических.

Химические свойства:

(1) образование хелатов. (2) амфотерность. (3) обр. сложных эфиров.

4) Нингидриновая реакция- цветная реакция, при добавл бесцветного нингидрина, он димеризуется и связывается со своим димером через атом азота, отципленный от α-АК. Образующееся соед. имеет фиолетово-синюю окраску (l_макс 570 нм). Пролин и гидроксипролин, у к-рых нет a-аминогруппы, в р-ции с нингидрином образуют производное желтого цвета (l._макс 440 нм). Нингидриновая реакция неспецифична, т. к. окрашенный продукт с нингидрином дают также NH₃ и др. соед., содержащие аминогруппу (в т.ч. белки и пептиды). Однако р-ции с этими соед. осуществляются без выделения СО₂ (нингидриновая реакция с выделением СО₂ специфична только для a-аминокислот). Р-цию используют для колориметрич. количеств. определения a-аминокислот, в т. ч. в автоматич. аминокислотных анализаторах.

5)Реакции с HNO2 – раньше так определяли

R-CH-COOH + HNO2R-CH-COOH + N2 + H2O

| |

NH2 OH

6)Реакция формольного образования

R-CH-COOH + 2H-C=OR-CH-COO¯ + H+

| | |

NH2 H N-(CH2OH)2

7)Реакция Сенджера

8)Реакция Эндера

-индефикация N-концевой АК

9)Образование пептидной связи. До 10 а/к – олиго-, 10-15 – полипептиды, 15< – белки. Особенности пепт. св.: жесткая планарная структура, вращ. затруднено. Выгоднее транс-положение. l=1,32Å (ковалентная один. св. 1,48 Å, двойная св. 1,27 Å → для пепт. связи характерна кето-енольная таутомерия (лактим-лактамная форма)). Вращаться могут атом N и гр. –С=О. Углы: αC-C → ψ, αC-N → φ.

4. Функции белков. Строение, синтез и функции пептидов в организме.

Белки – высокомол. гидрофильн. неветвящиеся полимерные соед., мономер которых – а/к. Низкомол. –10-30 кДа; Среднемол. – до 80 кДа; Высокомол. – выше 100 кДа.

Число и сочетание а/к в природных б. закодировано геномом. 20 основных а/к. Есть модифицированные. 40-50% сухой массы организма – белки.

Функции белков: 1.Структурная (строительная): образуют ЦП (цитозоль), с липидами в структуре мембран, органелы клетки, первое место по количеству. 2.Двигательная и опорная: работа мышц, передвижение в ЦП, сухожилия, скелет. 3.Катаболитическая: рибозимы (работают в ядре и ЦП), не все ферменты – белки, но в основном. 4.Транспортная: гемоглобин, есть для некоторых гормогов, витаминов, липидов, альбумин плазмы крови, билирубин, транслаказы. 5.Защитная: антитела, белки системы комплемента, белки системы свёртывания, противосвёртывания и фибринолиза, белки кожи (коллаген, кератин – волосы, ногти, рога, копыта – обвалакивают эпителий слизистых). 6.Запасные и питательные: белки в семенах растений, яйцах(овальбумин), в икринках рыб(ахтумин), расщепление которых даёт много энергии. 7.Рецепторная: гликопрортеины. 8.Регуляторная: белковые гормоны(инсулин гликагон, белки регуляторы активности генома, белковые ингибиторы ферментов). 9.Способность к сохранению онколитического давления (доля осмотического давлениякрови обуславливается белками). 10.Буферная способность: может быть и кислотами и основаниями.

Пептиды:

Строение- поли (до 50), олиго (до 20), менее стабильны и живут меньше белков. Карназин – дипептид, из β-ала и гистидина. Ансерин-Nметил карназин –повыш буферную емкость мышц. Глутатион- глу-цис-гли – в сост антиоксидантной системы, детоксикации, ОВР. Гипофизарные петиды (АКТГ, липотропный, меланоцит, эндорфины, вазопрессин и окситоцин. Циклические петиды – грамицидин.

Синтез

Функции – строительная, регуляторная.

5. Характеристика первичной и вторичной структуры белка.

Структурная организация белков.