Тимин биохимия

1. Структурная:

икоже – коллаген, эластин, кератин,

o

в соединительнойткани

o

межклетпростформируютчноеанстве

протеогликаны, коллаген, эластин,

o

построениемембран

и формирование цитоскелета (интегральполуинтегральные,

иповерхностные

белки)

– спектрин (поверхностный,

основнойбелокцитоскелетаэри

т-

роцитов)

, гликофорин (интегральный,фиксируетспектриннаповерхности

),

o

построениеорганелл

– рибосомы.

2. Ферментативная:

Все ферменты являются белками, хотя имеются экспериментальные данныео

суще-

ствовании рибозимов,т

.е. рибонуклеиновойкислоты

, обладающей каталитической активно-

стью.

3. Гормональная:

Регуляциясогласообменавеществр клеткниезныхорганизмах

– такие гормоны

как инсулин и глюкагон являютсябелками,всегормоныгипофизаявляюпепилитидамися

небольшимибелками.

4. Рецепторная:

Избирательнсвязываниегормонов

,биологактвеществивныхчески

медиаторов на

поверхностимембраниливнутриклеток

.

5. Транспортная:

вкр ови – липопротеины (переносжира)

Переносвеществ

, гаптоглобин (транспорт ге-

ма),трансферрин (транспортжелеза

)или черезмембраны

– Na+,К +-АТФаза (противоп о-

ложныйтрансмембранныйпереионатриянокалияв)

,С а2+-АТФаза (выкачиваниеионов

кальцияизклетки).

6. Резервная:

Производство накоплвяйцение

яичного альбумина какдеподляразвитияцыпленка.

Уживочеловекатспециализированныхакихдепонет,

внекоторомсмысле

вкач

е-

стдеповыступают

белки мышц, лимфоидныхорганов

, эпителиальных тканейи

пече-

ни. Этибелкимобилпрдлительномзуютсяголодании.

7. Питательная:

Белкигрудного

молока,использованиерганизмтканевыхбелковприлоданиим.

8. Защитная:

Защитфу,предупреждаянкцуюинфекционныйюпроцесохраняятойчивость

организма,выполняют

иммуноглобулины крови,факторысистемы

комплемента (пропер-

дин),приповреждтканейрабеотаютниилк

свертывающей системыкрови

- например,

фибриноген,протромбин,анти лобулинемофильный.Мехазащввидеическуюслизту

и-

стыхикожисуществляют

коллаген и протеогликаны.

коллоидно-

К защитной фунтакжемцииотнестиподдержапостоянстваие

осмотического давлекров,интерстиция

яивнутриклеточныхпространств

. Белковаяб

у-

фернаясистемаучаствуетрегуляции

кислотно-щелочного состояния.

У Р О В Н И О Р Г А Н И З А Ц И И Б Е Л К О В ОСЙТ Р У К Т У Р Ы

Белок – этоп следовательаминокисл,связандругдругомыхсть

пептидными

связями.Есликоличествоаминокислнепревышаназывается10,тоновотединение

пептид;еслиот10до40аминокислот

– полипептид,еслиболе

е40аминокислот

– белок.

Линейнаямолб,образующаясялкакулаприсоединенииаминоквцепь слот

при

о-

мощипептидныхсвязей

,являет ся первичнойструктурой

.Образноееможносравнить

обычнойнитью,накоторуюнавешенодонесколькихсотенбусинокдвадца

тиразличных

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

13

дезоксифомеризуетсяпол обкристалэритроцитыазу.В льтатедеформир

у-

ются,приобфоретают

мусерпабанана( ),теряютэласиприпрохожденииичностьчерезк

а-

пиллярыразрушают.Этовитогеприводканемии,ся оксигежентткаихюнейации

некрозу.

Еслиизменениепоследоватаминокислноситлетальнхарактер,оьныйпрсти

и-

способительныйил

ихотябыней,ттакойральныйбелокможетпередатьсяпонаследствуи

остатьсявпопуляции.Врезультатевозникаютновыебелновыеачорганизмаства.

Та-

коеявление

азывается полиморфизм белков.

Кпримеру ,в озникнгруппкровиение

АВ0 связанотрем

явариантами

фермен-

та,осуществляющолигосахаприсоединк мембранэритроцитовниелибоиду

N-ацетилгалгалактозыгруппа( А),либогруппа( В),либо

фермент не при-

соединяетдополнительные

сахаридные группы (группа0).

Последовательность и соотношение аминокислотвпервичнойструкопределяетуре

формивторитретичной, ованиеетвест. тичнойуктур

В Т О РСИТ ЧР УНКАТЯУ Р А

Вторичнаяструктура

– этоспособукладкиполипецепивупорядоченнуютидной

структуру,прикоторой

аминокислоты взаимодействуют черезпептиднгруппые

.

Формивтострукичнойаниевызванотурыремлениемпептконфонятьда

р-

мациюснаибольшимколичествомводородныхсвязейежду

пептидными группами.Вт

о-

ричная структура определяется:

o

устойчивостью пептиднойсвязи

,

o

подвижностью С-Ссвязи

,

o

размером аминокислотного радикала.

Всеэто вкупесаминпоследкислотной

вательностью приводит кстрогоопределенной

конфигурациибелка.

Можновыдел

итьдвозможныхавариантавторичной

структуры:

α-спираль

(α−структура)

и β-структура (β-складчатыйслой

). Вторичнструктураобр зуется

приуч

а-

стииольководородныхсвязей

междупептидныгруппа:атомкислородаодноймигруппы

реагируетсатомомводорода

следующей,одновременнокислород

этой пептиднойгруппы

связываетсяводородом

ещеодно

й ит.д.

Водномбелке,какправило,

одновременно при-

сутствуют α-спираль и β-структура. В глобулярных белкахпреобладает

α-спираль,в

фиб-

риллярных – β-складчатыйслой

.

α -СП И Р А Л Ь

Правозакспираль,об приазуетсяученнаяпомощи

водородныхсвязеймежду

пеп-

тиднымигруппами

1-го и4 -го, 4 -гои7

-го, 7

-гои10

-го итакдалее

аминокислотныхоста

т-

ков.

Формиспированиюеалипятствуютролин

гидроксипролин,которые обусловли-

ваютпер“ ”ц,ерезкийломпи

изгиб.

Вывитксоста

вляет0,54нми

соответствует3,

6 аминокислотных остатков, 5

пол-

ных витковсоответствуют18аминокзан2,7ин.слотамают

β -СК Л АСЛОЙД Ч А Т Ы Й

Приформировании

β-структураминокислотыоднойбелковойцепи

взаимодействуют

другсдругом

при помощи водородных связей между пептидными группами. В этом спо-

собе укладки белковая молекула лежит "змейкой",

удаленные отрезки цепи оказываются по-

близости друг от друга.

В результате пептидные группы ранее удаленных аминокислот бел-

ковой цепи оказываютсярядоми

способны взаимодействовать при помощи водородных свя-

зей.

Аминокислоты ибелк и

14

в одном направлении)

или антипараллельна (цепи идут в противоположном направлении)

.

Поднаправлениембелкцепиповойимаютаправлениеот

N-конца(

N-концевой

аминокислоты)

C-концуС(

-концевойаминокислоте).

Таких взаимодействующих другсдругом

участководногобелка

можетбыоть

двух до

пяти.

Т Р Е ТСИТЧР НУ КАТЯУ Р А

Трестичнаяруктура

– этоукладкаполипептиднойцепи

в глобулу ("клубок"). Четкой

границымеждувторичнойтретичнструктурамипровестинельзяй,

воснове третичной

структуры лежат стерические взаимосвязимеждуаминокислота,отстоящими

далеко друг

отдругавцепи.Благодарятретичнструктурепроисходитещейболеекомпактное

форми-

рованцеп. ие

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

15

Нарядус

α-спиралью и β-структурой втретичнойструктуреобнаруживаетсятак

называемая неупорядоченная конформ,кот заниматьраяжетзнациячастьительную

молекуразных.В белках

наблюдается разноесоотиповношениеструктур.

Например,

инсулин содержит52%

α-спи6%рали

β-структуры, трипсин – 14% α-спи45%рали

β-структуры.

Аминокислоты принимают участие в формировании третичной структуры, образуя свя-

зи междусвоимиф нкциональныгруппамирадикала( ) ми

:

o

водородные – между ОН-, СООН-, NH2-группами радикаламинокислотв

,

o

дисульфидные – междуостаткамицистеина

,

o

гидрофобные – междуостаткамиалифатическихароматическихаминокислот,

o

ионные – междуСООН

-группамиглутаматааспартата

NH2-группамилизина

аргинина,

o

псевдопептидные – междудополнительнымиСООН

-группамиглутаматааспартата

идополнительными

NH2-группамилизинааргинина

.

Ч Е Т ВСЕТРРТУИКЧТНУАРЯ

А

Еслибелкисостоят

издвухиболееполипептидныхцепей

,связанныхмеждусобой

нековалентными(пептидными

инедисульфидными)связями,тогов,чтонирятбл

а-

даютчетвестртичнойуктуро

й.Такиегрстабигаты

лизируются водородными связями,

ионными и электростатическими взаимодействиямиеждуостаткамиаминокислот,

нахо-

дящихся наповерхностиглобулы.

Подобнолигомебелкиназываются

раих, ми

индивидуальныецепи

–

протомерамимономерами( ,

субъединицами)Если. белкисодепротомера2 ,жат

оназываютсяидимерами,еслито4,тетрамерами

т.д.

Например, гемоглобин – белокэритроцитов,пер

е-

носящийкисл

ор,соиздстоит4

гемсодержащих субъ-

единиц – 2 α-субъединицы и2

β-субъединицы вгем

о-

глобиневзрослых, 2

α-субъединицы

и

2

γ-субъединицы вфетальномге

моглобине.

Лактатдегидрогеназа – ферме,принимающийт

актиучастиевное

окисленииглюкозыпри

мышечном сокращении,такжевключаетсуб4

ъ-

единицы – Н(

heart)иМ(

muscle)вразныхсочетаниях:Н

4,Н 3М1,Н 2М2, Н1М3,М 4.Всего5

изоферментов.

Аминокислоты ибелк и

16

Креатинкиназа – фермент,участвующийрегенерацииАТФпримышечномсокр

а-

щенсостоит, субъединиц2з

– В( brain)иМ(

muscle)вразныхсочетаниях:ВВ,ВМ, . М

Всегоизофермента3 .

комплемен-

Взаимпродругтомеровсействиедругомосуществляетсяпопринципу

тарности,т.е . ихповерхнддругуодитсть

погеометфоипорфункцимеической

о-

нальнымгруппамаминокислотвоз(

никновениеионныхводородныхсвязей).

Таккаксубъединицы

волигомерах очтевзаиньсномодействуютеждусобой,тол

ю-

боеизмеконениекакойформации

-либо одной субъединицы обязательновлечетсобой

изменениедругихсубъединиц.Этотэффектназывается

кооперативноевзаимодействие

.

Например,

у гемоглобина такоевзаимодействсубъединиц

влегких

ускоряет в300раз

при-

соедкислородангемоглобинуние.

Втканях

отдача кислородатакже

ускоряетсяв

300 раз.

Присоединениев

легких первоймолекулыкислорода

коднойизсубъединицгемогл

о-

биназмееконформняет.Врезультатенацчвлиятьнаюследущуют

субъедини-

цу,облегчаяприсоединениекнейкисл.Пэтогослероонив влияютвоеманатретью

тканях перваямолекулакислородаотделясвосубъедтсяй

субъединицутакдалее.В

и-

ницынеочлегко,втораяньужебыстрееитакдал. е

Т-форма,напряженная(

tense),она

Дезоксиформагемобозначаетсяглобинакак

англ.

обладаетсущественноболеенизкимсродствкисл. ородум

Оксигенированнаяформа

,или

R-форма (англ.

relaxed),обладаетвысосродствккислм. ородум

Ф И З И К О - Х И МСИВЧОЕЙССКТИВЕА

Б Е Л К О В

Ксвойсбелковтамфотернрастворимостьносятвам, ,сп кденатурацииобность,

коллоидныесвойства.

А М Ф О Т Е Р Н О С Т Ь

Таккакб

елкисодержат

кислыеосновныеамин,тихсоставекиимлотыегда

е-

ютсясвободные

кислыеСОО(

–) и основные(

NH3+)группы .

По-

Зарядбелказависитсоотношения

количества кислыхосновныхаминокислот.

этому,а

налогаминокислотам,чно

белки заряжаютсяположприуменьшениительнорН,

отрицатприегоувеличении. ьно

Если рНраствораоответствует

изоэлектрическойточке

белка,то заряд белка равен0

.

Если впептилбелкеиде

преобладают кислые аминокислоглутамат( аспартат), ы

то

при нейтральных рН заряд белка отрицательный и изоэлектрическаяточка

находитсяв

кислой среде.

Длябольшинстваприродныхбелковизоэлектрическаяточканаходитсяв

диа-

пазоне рН4,8 -5,4,чтосвидетопрельствуетобладихсоставении

глутаминовойаспар

а-

гиновой аминокислот.

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

17

Если вбелкепреобладают

основ-

ные аминокл( аргининз )нслоты

–

при нейтральных рНзарядобусловлен

этими,

положительно заряженными,

аминокислотами.

Амфотерностьимеетзначениедля

выпобелнекоторыхненкамфуния

к-

ций,например,их

буферныесвойства

,

т.е.спосоддбнеостьрживать

з-

меннымрНкрови,ос спосоованы

+

б-

ностиприсоНныединять

приз

а-

кислрилиеотдаватьнихдыпри

защелачивании.

Спракстороныналичиеической

амфотерностипозволяет

разделятьбе

л-

ки

позаряду

(электрофорез)

или

ис-

пользоватьизмененличрН иены

раствора для осаждения какого-либо

известногобелка.Наличие

какполож

и-

тельных,такиотрицательных

зарядов в

белке обусловливает их способностьк

высаливанию (смОбратимое" осажд

е-

ние"б ),чтлкудобв

нодлявыделения

белковнативнойконформации.

ВлияниерНназарядбелка

ПрисмещениирНврастворе

з-

меняетсяконцеиоНнтрацияов

+.Призакислениисреды(

при снижениирН

) нижезоэле

к-

трическойточки

ионыН

+ при соединяютсякотрицательзаряженнымгруп о

памглутамин

о-

войиаспарагиновойкислотнейих.рализуют

Зарядбелкастановится

положительным.

+

ПриувеличениирН

врастворе

вышеизоэлектрическойточки

концеиоНнтрацияов

сниположительжаетсязаряжгруппыбелкан( ныео

исчезает.Суммарный

NH3+-группылизинааргинина)

те-

ряютпротоны,ихзаряд

заряд белкастановится

отрицательным.

ПрифизиологическихрНбуфернаяемкость

белкровиплазмы

весьма ограни-

чена,т.к.диапазонсмещенрНкровия

дажеприпатологиинезахватываетиз

о-

электрическиезначения

рНдляглутама,аспартата,лизин,аргинина.

Только

гемогл,котсодрыйбинержито8%гистидина

(pI 7,6) обладаетсущественной

буфернойемко

стью.

Р А С Т В О Р И М О С Т Ь

Таккак

большинствобелков

несетмногозар

я-

женныхгрупп,то

вцелом они водорастворимы.Ра с-

творимость объясняется:

o

наличием заряда и взаимоотталкиванием заря-

женных молекул белка,

o

наличием гидратнойоболочки

– чембольше

полярных и/илизаряженных

аминокислот вбелке

,

тембольшегидратнаяоболочка(

например,

100г

Аминокислоты ибелк и

18

М Е ТООСДАБЫЖЕ ДЛ КЕ Н И Я

О В

Так как растворимостьбелковзависитот

заряда иналичия гидратнойоболочки

,

то

исчезновениеодногоилиобоэтфакторовихведетосаждениюбелк

а.

ДЕ Н А Т У Р А Ц И Я

Денатурация – необратимоеосаждениебелка

из-за разрыва связей,стабилизирующих

четверт,третичну,вторичнуюструктуры

белка, сопровождаемое изменением рас-

творимости,

вязкости,химическактивн,снижениемилиополнойстипотерейбиологич

е-

скойфункции

.

1.

Физическая денатурация – повышениетемпературы,

ультрафиолетовоемикроволн

о-

воеизлучение,механическиевоздействия,ионизациязаряженнычастица. ми

2.

Химическая:

o

кислотыщелочиобразуютводородныесвязипептидныгруппами

,

o

органическиерастворителиобразуютводородныесвязивызываютдегидрата

цию,

o

алкалоиды образуютсвязиполярнымигруппамиразрываютсистемуводородных

иионныхсвязей

o

тяжметаллылые

взаимодействуют с заряжерадикалами,нейтрализуютнымиотр

и-

цательнзарядые

иразрываютсистемуводородныхионныхсвязей.

ОБ Р ОСАЖТ И М ОДЕНИ

Е

Обратимостьосаждениябелковобусловлена

сохранением первичной структуры белка.

Высаливание

Высаливание – это добавлениерастворов

нейтральныхсолей

(Na2SO4, (NH4)2SO4).

Анионы (SO42–) икатионы

(Na+, NH4+) взаимодсзарядамибействуютлка

(группы NH4+ и

COO–).В

результате зарядисчезает

,исоответств,исчезаетвзаимоотталкиваниемолнно

е-

кул.Одновременно

резкоуменьшается

гидратнаяоболочка

.Этоведетк

"слипанию" моле-

кулиосаждению.

Таккакбелплазмыкровиотличаютсяпоразмерам,заряду,строению,тоожноп

о-

добратьтакиеколичеств

асоли,которыевызовутосаждениеменееустойчивыхбелков,пока

другиеещебудутрас. ворены

Например,

подобным образом раньше определяли соотношениеальбумины/глобулины

вплазмекрови

.Аль,какбуминыолееполярныемолекулы,остаютсяв

растворенномст

о-

яниипр50%насыщраствонейтниисолямир,альнымивтовремякакглобулинывэтих

услужеовияхсаждаются.В

норме соотношение альбумины/глобулины

вплазмекрови

рав-

но1, 2-1,8.

Осажводоотнимающениеср дствамими

Придобавленииводоотнимающихсредств

(ацетон,этано

л) происходит отнятиеу

белка

гидратноболочкий,нонезаряда.

Растворимостьнеснижаетсяколько,ноденатурациине

наступает. Наприм,антисдерйствиеэтанолаптическое.

ИзменениерН

МягкоеизменениерН

до изоэлектрическойточк

и белка ведет к исчезновениюзаряда

,

уменьшению гидратнойоболочки

и снижениюрастворимости

молекулы.