5.Физико-химические свойства белков. Денатурация и ренатурация белков.

Белки -высокомолекулярные биополимеры построенные из L , α –аминокислот. 1.Высокая молекулярная масса .Многие белки способны к растворению,при этом образуя коллоидные р-ры - для них характ. особые оптические св-ва,способные рассеивать лучи видимого света.Малая скорость диффузных молекул ,неспособность проникать через полупроницаемые мембраны,высокая вязкость раствора ,способность к образованию гелия,наблюдается явление осмоса,создается онкотическое давление. 2.Способность белков к растворению связана с наличием заряда на поверхности белковой молекулы и гидрофобной оболочкой.

Денатурация – разрушение вторичной, третичной структуры белка под действием различных факторов: температура, действие кислот, солей тяжёлых металлов, спиртов и т.д. Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: снижается растворимость, способность к гидратации, теряется биологическая активность. Меняется форма белковой макромолекулы. К денатурации белков приводит действие химических реагентов (кислот, щелочей, спирта, ацетона). Качественные реакции на белки:а) При горении белка – запах палёных перьев.

б) Белок +HNO3 → жёлтая окраска

в) Раствор белка +NaOH + CuSO4 → фиолетовая окраска

Ренатурация — процесс, обратный денатурации, при котором белки возвращают свою природную структуру.

6.Простые и сложные белки, классификация. Строение, свойства и биологическая роль хромопротеинов (флавопротеины, гемопротеины), гликопротеинов, липопротеинов, металлопротеинов, фосфопротеинов, нуклеопротеинов.

I. Простые белки (протеины).

Альбумины — глобулярные белки. Растворимы в чистой воде и солевых растворах. Осаждаются при насыщении раствора сернокислым аммонием. Типичные представители: альбумин сыворотки крови

Глобулины — глобулярные белки, но более высокого молекулярного веса. Растворимы в разведенных растворах солей, не растворимы в чистой воде. Осаждаются в полунасыщенном растворе сернокислого аммония. К этой группе относятся глобулины сыворотки крови, молока. Проламины— белки семян злаков. Растворимы в 70—80% спирте и не растворимы в воде. Глютелины — белки злаков. Растворимы в разведенных кислотах или щелочах, но не в нейтральных растворах.

Склеропротеины — нерастворимые в воде, солевых растворах, разведенных кислотах и щелочах., главным образом животного происхождения. Склеропротеины — обычно фибриллярные белки, весьма устойчивые к действию пищеварительных ферментов. К ним относятся фибриллярные Б. соединительной ткани, коллагены, содержащиеся в костях, коже, сухожилиях.

Гистоны — Б. менее выраженного основного характера.Входят в состав нуклеопротеидов клеточных ядер.

II. Сложные белки (протеиды).

Нуклеопротеиды — комплексы Б. с нуклеиновыми кислотами.Имеют очень высокий молекулярный вес. Играют важнейшую роль в биосинтезе Б. в организме, в передаче наследственных признаков и т. п.

Мукопротеиды — белки, содержащие мукополисахариды — углеводные группировки кислого характера (муцины, мукоиды). Содержатся главным образом в слизях, слюне, синовиальной жидкости и т. п. (см. Мукопротеиды).

Фосфопротеиды содержат фосфорную кислоту, обычно в виде сложного эфира с оксигруппой серина.

Металлопротеиды — комплексы белков с металлами или органическими группировками, содержащими атомы металлов. К ним относятся многие хромопротеиды-например гемоглобин и другие пигменты крови.

Липопротеиды — комплексы Б. с различными липидами. В крови играют большую роль в переносе липидов. Входят в состав клеточных оболочек и внутренних мембран клеточных структур .

Хромопротеины (ХП) - это сложные белки, простетическая группа которых придает им окраску.У человека и высших животных большая часть ХП представлена гемопротеинами, простетическая группа, которых имеет геминовую структуру. Имеется и второй вид ХП - флавопротеины, в составе которых простетическая группа - ФАД или ФМН.Гемопротеины делят на две группы:

1. Белки - переносчики кислорода (гемоглобин и миоглобин)

2. Белки-ферменты (цитохромы, каталаза, пероксидаза)

Гликопротеи́ны- это сложные белки, в которых белковая часть молекулы ковалентно соединена с одной или несколькими группами гетероолигосахаридов.

Являются важным структурным компонентом клеточных мембран животных и растительных организмов. К гликопротеинам относятся большинство белковых гормонов.

Нуклеопротеины состоят из белков и нуклеиновых кислот.

7.Особенности ферментативного катализа. Структурная организация ферментов. Понятие об активных и регуляторных центрах. Роль коферментов и простетических групп в биокатализе. Коферментные формы витаминов.

Особенности ферментативного катализа:

1. Белковая природа катализатора

2. высокая эффективность.

3. высокая специфичность:а) абсолютная, когда фермент работает только со своим субстратом (фумараза с транс-изомерами фумаровой кислоты и не будет с цис-изомерами);

б) групповая - специфичен для узкой группы родственнных субстратов (ферменты ЖКТ).

4. Работает в мягких условиях (t=37, рН 7.0)

5. Многоуровневая регуляция.

6. Кооперативность: ферменты способны организовывать ассоциации - продукт 1-го фермента, является субстратом для 2-го; продукт 2-го - субстратом для 3-го и т.д.

Кроме того, ферменты обладают адаптивностью, т. е. могут изменять свою активность и образовывать новые ассоциации.

7. Способны катализировать как прямую так и обратную реакцию. Направление реакции для многих ферментов определяется соотношением действующих масс.

8. Катализ происходит поэтапно.

Структурная организация фермента

1. Особенности образования активного центра у ферментов протеинов (простых белковых ферментов).Обычно он образован 12-16 аминокислотными остатками полипептидной цепи. Аминокислоты, формирующие активный центр, находятся в разных местах полипептидной цепи. При пространственной укладки белка-ферментаони сближаются и образуют активный центра.

2. Особенности образования активного центра у ферментов-протеидов (сложных белков-ферментов).

Протеиды состоят из:Апофермент (белковая часть) + кофактор (небелковая часть) = холофермент (активный комплекс).

Кофактор (или простетическая группа) чаще всего предствавлен витаминами или ионами металлов.

Холофермент в диссоциированном состоянии неактивен.

У ферментов-протеидов главную роль в катализе играют кофакторы.

При образовании фермент-субстратных комплексов в химическое взаимодействие вступают лишь ограниченные фрагменты АК последовательности полипептидной цепи — «активный центр» — уникальная комбинация остатков аминокислот в молекуле фермента, обеспечивающая непосредственное взаимодействие с молекулой субстрата и прямое участие в акте катализа.

В активном центре условно выделяют:

каталитический центр — непосредственно химически взаимодействующий с субстратом;

связывающий центр— обеспечивающий специфическое сродство к субстрату и формирование комплекса фермент-субстрат.

Чтобы катализировать реакцию, фермент должен связаться с одним или несколькими субстратами. Белковая цепь фермента сворачивается таким образом, что на поверхности глобулы образуется щель, или впадина, где связываются субстраты.

Коферменты – это органические вещества, предшественниками которых являются витамины. Некоторые из них непрочно связаны с белком (НАД, НSКоА, и др). есть ферменты, которые прочно связаны с апоферментом, т.е. представляют собой простетическую группу (гем и флавиновые коферменты). в организм попадают не сами коферменты, а их предшественники — витамины. В клетке витамины модифицируются до коферментной формы. В настоящее время известно 13 витаминов которые подразделяют на два типа: водорастворимые витамины и жирорастворимые витамины.

Водорастворимые: Витамин B1 (тиамин). По химическому строению тиамин представляет собой сложное соединение, включающее пиримидиновое и тиазольное кольца.

Тиамин

В организме витамин В1 находится в форме пирофосфорного эфира - тиаминдифосфата. Он является коферментом декарбоксилаз, катализирующих декарбоксилирование кетокислот. Около 50% всего тиамина организма содержится в мышцах, 40% - во внутренних органах, преимущественно в печени.При недостатке тиамина нарушается нормальное превращение углеводов, наблюдается повышенное накопление в организме кетокислот. Витамин В2 (рибофлавин) обнаружен во всех тканях и органах организма человека. Он встречается как в свободном виде, так и в соединении с белком, является коферментом дегидрогеназ, ускоряющих реакции окисления янтарной кислоты, жирных кислот, переноса электронов и протонов в дыхательной цепи и т.д.

Витамин В3 (пантотеновая кислота) входит в состав коэнзима А (КоА) - кофермента ряда ферментов, катализирующих превращение ацилов.

Витамин С (аскорбиновая кислота). Аскорбиновую кислоту можно рассматривать как производное углевода L-гулозы. Она является донором водорода в окислительно-восстановительных реакциях, следовательно, существует в двух формах - окисленной и восстановленной: