Ответы на зачет / зачет все ответы

1)Аминокислотный состав белковой молекулы. Основные типы связей в белках, их роль в формировании и стабилизации структуры молекулы.

Белкинеразветвляюшиеся полимеры. минимальная структурная единица которых - аминокислота (АК). Аминокислоты

соединены между собой пептидной связью. В природе встречается гораздо больше АК, чем входит в состав животных и растительный белков. Так, множество «небелковых» АК содержится в пептидных антибиотиках или являются промежуточными продуктами обмена белков. В состав белков входит 20 АК в альфа-форме, расположенных в различной, но строго определенной для каждого белка последовательности.

Образование пептидной связи. Если карбоксильная группа одной АК ацилирует аминогруппу другой АК, от образуется

молекулы. Она кодируется структурным геном каждого белка. Связи: пептидная и дисульфидные мостики между относительно близко расположенными остатками цистеинов. Это ковалентные взаимодействия, которые разрушаются только под действием протеолитических ферментов (пепсин, трипсин и т.д.).

Вторичной структурой называют пространственное расположение атомов главной цепи молекулы белка. Существует три типа вторичной структуры: альфаспираль, бета-складчатость и бета-изгиб. Образуется и удерживается в пространстве за счет образования водородных связей между боковыми группировками АК основной цепи. Водородные связи образуются между

электроотрицательными атомами кислорода карбонильных групп и атомами водорода двух аминокислот.

Альфа-спираль – это пептидная цепь штопорообразно закрученная вокруг воображаемого цилиндра. Диаметр такой спирали 0,5 А. В природных белках обнаружена только правая спираль. Некоторые белки (инсулин) имеют две параллельные спирали. Бета-складчатость – полипептидная цепь собрана в равнозначные складки. Бета-изгиб – образуется между тремя аминокислотами за счет водородной связи. Он необходим для изменения пространственного расположения полипептидной цепи при образовании третичной структуры белка.

Третичная структура – это свойственный данному белку способ укладки полипептидой цепи в пространстве. Это основа функциональности белка. Она обеспечивает стабильность обширных участков белка, состоящих из множества аминокислотных остатков и боковых групп. Такие упорядоченные в пространстве участки белка формируют активные центры ферментов или зоны связывания и повреждение третичной структуры приводит к утрате функциональной активности белка.

Стабильность третичной структуры зависит в основном от нековалентных взаимодействий внутри белковой глобулы – преимущественно водородных связей и ван-дер-ваальсовых сил. Но некоторые белки дополнительно стабилизируются за счет таких ковалентных взаимодействий как дисульфидные мостики межу остатками цистеина.

Большинство белковых молекул имеют участки как альфаспирали так и бета-складчатости. Но чаще по форме третичной структуры разделяют глобулярные белки – построенные преимуществено из альфа-спиралей и

имеющеие форму шара или элипса (большинство ферментов). И фибрилярные – состоящие пеимущественно из бета-складчатости и имеющие сплющенную или нитевидную формы (пепсин, белки соединительной такни и хряща).

Размещение в пространстве взаимодействующих между собой субъединиц, образованных отдельными полипептидными цепями, называется четвертичной структурой. Т.е. в формировании четвертичной структуры участвуют не пептидные цепи сами по себе, а глобулы, образованные каждой из этих цепей в отдельности. Четвертичная структура – это высший уровень организации белковой молекулы и он присущ далеко не всем белкам. Связи, формирующие эту структуру нековалентные: водородные, электростатического взаимодействия.

2) Классификация белков. Характеристика важнейших представителей простых белков.

Классификация белков Совокупность всех белков организма человека определяют как протеом.

Белки классифицируют по разным свойствам.

По растворимости:водорастворимые, солерстворимые, спирторастворимые, нерастворимые и пр.

По конформационной структуре: фибриллярные, глобулярные.

По химическому строению: протеины - состоят только из аминокислот = простые белки, протеиды - помимо АК имеют в составе небелковую часть (углеводы, липиды, металлы, нуклеиновые кислоты) - сложные белки.

Простые белки( протеины)

1)Альбумины - растворимы в воде, не растворимы в концентрированных

растворах солей. рІ= 4.6-4.7. Существуют альбумины молока, яиц, сыворотки крови

2)Глобулины - не растворимы в воде, растворимы в солевых растворах

3)Гистоны - растворимы в воде в слабоконцентрированных

кислотах. Обладают выраженными основными свойствами. Это ядерные белки Они связаны с ДНК и РНК

4)Склеропротеины - белки опорных тканей (хрящей, костей), шерсти, волос. Не растворимы в воде, слабых кислотах и щелочах.

5)a) коллагены - фибрилярные белки соединительной ткани. При длительном кипячении они растворяются в воде и при застудневание образуется желатин

б) эластины - белки связок и сухожилий. По свойствам похожи на коллагены, но подвергаются гидролизу под действием ферментов пищеварительного сока; в) кератин - входит в состав волос, перьев, копыт;

г) фиороин - белок шелка, в своем составе содержит много серина; д) проламины и глютенины - белки растительного происхождения

3)Физико-химические свойства белков. Методы фракционирования белков, основанные на различиях знака и величины заряда белка.

1)Молекулярная масса измеряется в атомных единицах массы, показывающих во сколько раз молекула белка тяжелее 1/12 атома углерода. С величиной молекулярной массы белка пишется D (дальтон) размерность которого соответствует атомной единице массы, но подчеркивающий что она относится к белку или другому биополимеру.

Растворы белка относятся к растворам ВМС и обладают рядом свойств гидрофильных коллоидов: медленной диффузией, высокой

вязкостью, опаслеценцией, дают конус Тиндаля.

2)Амфотерность связана с наличием в молекуле белка катионообразующих групп - аминогрупп и анионообразующих – карбоксильных групп. Знак заряда молекулы зависит от количества свободных групп. Если преобладают карбоксильные группы то заряд молекулы отрицательный (проявляются свойства слабой кислоты), если аминогруппы - то положительный (основные свойства).

Заряд белка также зависит от рН среды. В кислой среде молекула приобретает положительный заряд, в щелочной - отрицательный.

Значение рН при котором число разноименных зарядов в белковой молекуле одинаково, т. е. суммарный заряд равен нулю называется

изоэлектрической точкой данного белка. Устойчивость белковой молекулы к воздействию физических и химических факторов в изоэлектрической точке наименьшая.

Большинство природных белков содержат значительное количество дикарбоновых аминокислот и поэтому относятСя К КИСЛЫМ белкам. Их

изоэлектрическая точка лежит в слабокислой среде.

3)Растворы белков обладают буферными свойствами за счет их амфотерности

4)Растворимость. Поскольку молекула белка содержит полярные амино и карбоксильные группы, то в растворе поверхностные остатки АК гидратируютсяпроисходит образование коацервата.

5)Коагуляция - склеивание белковых частиц и выпадение их в осадок.

Это происходит при удалении их гидратной оболочки. Для этого достаточно изменить структуру частицы белка, так, чтобы ее гидрофильные группы, которые связывают воду растворителя, оказались внутри частицы. Реакции осаждения балка в растворе делятся на две группы: обратимые (высаливание) и необратимые (денатурация).

6)Денатурацией называется существенное изменение вторичной и третичной структуры белка, т. е. Нарушение системы

нековалентных взаимодействий, не затрагивающее его ковалентной (первичной) структуры. Денатурированный белок лишен всякой биологической активности в клетке и в основном используется как источник аминокислот. Денатурирующими агентами могут быть химические факторы: кислоты, щелочи, легко гидратирующие соли, органические растворители, различные окислители. К физическим факторам могут быть отнесены: действие высокого давления, многократное замораживание и оттаивание, ультразвуковые волны, Уф-лучи, ионизирующая радиация. Но наиболее распространенным физическим фактором денатурации белка является повышение температуры.

В ряде случаев денатурированный белок в клетке может быть подвергнут ренатурации, т. е. свернут обратно в первоначальную пространственную структуру.

Этот процесс происходит при участии специфических белков, так называемых белков теплового шока (heat shock proteins или hsp) молекулярной массой 70 кДа. Данные белки синтезируются в клетках в большом количестве при воздействии на нее (или весь организм) неблагоприятных факторов, в частности повышенной

температуры.Присоединяясь к развернутой полипептидной цепи hsp 70 быстро сворачивают ее в правильную первоначальную структуру.

7) Оптическая активность способность белка взаимодействовать с электромагнитным

излучением ультрафиолетового, видимого и инфракрасного спектров. Пептидная связь поглощает свет в диапазоне 190220 нм, ароматические аминокислоты поглощают свет при длинах волн 260 и 280 нм. Растворы белка преломляют свет. (рефрактометрический эффект).рассеивают свет (нефелометрический эффект).

8) Акустическая активность - способность белка в растворе взаимодействовать с ультразвуком, поглощая, рассеивая и преломляя ультразвуковые волны

ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ БЕЛКОВ Принцип метода. Метод основан на том, что молекулы белка обладают электрическим зарядом, величина и знак которого определяются аминокислотным составом белка, величиной рН и ионной силой окружающей среды. Под влиянием внешнего электрического поля заряженные молекулы передвигаются в растворе к противоположно заряженному полюсу. Скорость перемещения белковых частиц пропорциональна величине их заряда и обратно пропорциональна их размеру и степени гидратации.

4) Физико-химические свойства белков. Диализ белков, его механизм и практическое значение.

Диализ белков

Биохимия заключается в очистке белков от низкомолекулярных примесей. В основе метода лежит использование полупроницаемых мембран, к которым можно отнести целлофан или коллоидную пленку. При этом диаметр пор данного материала должен варьироваться в широких пределах. Белки не имеют способность проникать сквозь такие мембраны, а материалы с низкомолекулярным составом имеют возможность проникать через них. Кроме того, для очищения белков от ненужных элементов также востребован способ ультрафильтрации. При этом методе специалисты пропускают через мембрану специального назначения растворы с белком: молекулы белка задерживаются на ней, а примеси можно сконцентрировать.

5. Физико-химические свойства белков. Диализ белков, его механизм

и практическое значение.

Физико-химические свойства белков:

Молекулярная масса измеряется в атомных единицах массы, показывающих во сколько раз молекула белка тяжелее 1/12 атома углерода.

Амфотерность связана c наличием в молекуле белка катионообразующих групп - аминогрупп и анионообразующих - карбоксильных группу.

Растворы белков обладают буферными свойствами за счет их амфотерности.

Растворимость. Поскольку молекула белка содержит полярные амино - и карбоксильные группы, то в растворе поверхностные остатки АК гидратируются происходит образование коацервата.

Коацервация - слияние водных оболочек нескольких частиц, без объединения самих частиц.

Коагуляция - склеивание белковых частиц и выпадение их в осадок. Это происходит при удалении их гидратной оболочки.

Денатурацией называется существенное изменение вторичной третичной структуры белка, т. е. Нарушение системы нековалентных взаимодействий. не затрагивающее его ковалентной (первичной) структуры.

Оптическая активность способность белка взаимодействовать электромагнитным излучением ультрафиолетового, видимого и инфракрасного спектров.

Акустическая активность - способность белка в растворе взаимодействовать с ультразвуком, поглощая, рассеивая и преломляя ультразвуковые волны.

Физико-химические свойства белков:

-белки как амфотерные электролиты,

-механизм образования заряда у белковой молекулы,

-изоэлектрическая точка белков и методы ее определения,

-молекулярная масса белков и методы ее определения,

-денатурация белков,

-растворимость белков,

-форма белковой молекулы,

-диализ белков.

Диализ белков, его механизм и практическое значение.

Диализ - неспособность молекул белка пооходить через полупроницаемые мембраны - способ очистки белка от низкомолекулярных соединений.

Диализ используют для очистки белковых препаратов от низкомолекулярных соединений. Этот метод положен в основу работы аппарата «Искусственная почка».

При диализе молекулы растворенного низкомолекулярного вещества проходят через мембрану, а неспособные диализировать (проходить через мембрану) частицы остаются за ней.

6. Растворимость белков. Факторы влияющие на их растворимость. Методы фракционирования белков по растворимости.

Растворимость. Поскольку молекула белка содержит полярные амино - и карбоксильные группы, то в растворе поверхностные остатки АК гидратируются происходит образование коацервата.

Белки бывают растворимые и нерастворимые в воде.

Растворимость белков зависит от их структуры, величины рН, солевого состава раствора, температуры и других факторов и определяется природой тех групп, которые находятся на поверхности белковой молекулы.

По растворимости:

водорастворимые, солерстворимые, спирторастворимые, нерастворимые и пр.

Методы фракционирования белков основаны на их различиях в растворимости в воде, изменении гидродинамического радиуса, подвижности в зависимости от молекулярной массы и степени ионизации белковой молекулы.

К ним относятся такие методы, как высаливание, осаждение органическими растворителями и изоэлектрическое осаждение.

7. Понятие о нативном и денатурированном белке. Изменение свойств белков при денатурации. Агенты, вызывающие денатурацию. Использование денатурации в медицинской практике.

Денатурацией называется существенное изменение вторичной третичной структуры белка, т. е. Нарушение системы нековалентных взаимодействий. не затрагивающее его ковалентной (первичной) структуры