Изоэлектрическая точка белка (pI)

Молекула белка имеет электрический заряд. В сильно кислой среде белок заряжается положительно, в сильно щелочной – отрицательно. В нейтральной среде заряд белковой молекулы определяется соотношением количества свободных групп –COOH и –NH₂ и степенью их диссоциации. Чем больше карбоксильных групп (–COOH), тем выше отрицательный заряд, и белок будет проявлять свойства слабой кислоты. У кислых пептидов и белков pI ˂ 7. Преобладание аминогрупп (-NH₂) сообщает белку основные свойства и положительный заряд. У основных пептидов и белков pI ˃ 7.

Химические свойства пептидов и белков

I. Аминокислоты, пептиды и белки являются амфотерными соединениями, содержащими и кислотные группы (-COOH) и оснóвные группы (-NH₂).

II. По месту пептидных связей молекулы белков гидролизуется in vivo с участием ферментов-пептидаз.

Среди пептидаз выделяют:

- эндопептидазы, расщепляющие связи внутри макромолекулы;

- экзопептидазы, отщепляющие N- или C-концевую АК.

В организме белки расщепляются полностью, т.к. для жизнедеятельности необходимы только свободные α-аминокислоты.

Гидролиз in vitro происходит в сильнокислой или сильнощелочной среде и используется для расшифровки состава белков. В настоящее время расшифрован состав 1500 белков, в том числе ферментов и гормонов.

Уровни структурной организации белковой молекулы:

Первичная структура – последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка или пептида:

NH₂-Tyr-Pro-Lys-Gly-Phe-Tyr-Lys-COOH.

Первичная структура определяет уровни структурной организации белка.

Вторичная структура – локальные высокоупорядоченные конформации белковой цепи – спирали и складчатые слои.

В 1950 г. Л. Полинг и Р. Кори показали, что наиболее выгодной конформацией полипептидной цепи является правозакрученная -спираль.

Основной вклад в закрепление этой конформации цепи вносят водородные связи, формирующиеся между параллельными участками пептидных групп.

Вторичная структура также стабилизуется дисульфидными мостиками по месту цистеиновых остатков.

Известна другая вторичная структура белка: -структура в виде складчатого листа -Структура образуется из нескольких полипептидых цепей связанных водородными связями.

Третичная структура – форма белковой молекулы; трёхмерная структура белка.

Укладка нерегулярных областей и α- и -структур в глобулу определяет третичную структуру белка. Третичная структура является более сложной пространственной организацией макромолекулы, которая стабилизируется водородной связью, дисульфидными мостиками, гидрофобными взаимодействиями и силами Ван-дер-Ваальса.

По третичной структуре белки делят на:

- глобулярные – для них характерна -спиральная структура, уложенная в пространстве в виде сферы – глобулы (например, яичный белок, фермент – глобин в составе гемоглобина);

- фибриллярные – для них характерна -структура. Как правило, эти белки имеют волокнистое строение и к ним относятся белки мышц, ткани – миоинозин, бетта-кератин волос.

Четвертичная структура известна для некоторых белков, выполняющих важные физиологические функции. Четвертичная структура – агрегат нескольких белковых молекул, образующих одну структуру.

Взаимодействия: ионные, водородные, гидрофобные, ковалентные (дисульфидные).

Протомер – отдельная полипептидная цепь.

Субъединица – функциональная единица.

Например, четвертичная структура глобина является пространственным образованием 4-х субъединиц. Доказано, что переносчиком кислорода гемоглобин может только при наличии четвертичной структуры глобина.