Уровни организации белковой молекулы: первичная-четвертичная структура, типы связей, функции, примеры.
Первичная структура белка – линейная, генетически обусловленная последовательность АК остатков, связанных между собой пептидными связями в полипептидной цепочке. Выделяют N-конец и С-конец. Существует только при денатурации белка.
Вторичная структура – характерна для всех белков, образуется с помощью водородных связей, возникающих между CO и NH группами. Представлена: α-спиралью, β-структурой и нерегулярными участками.
α-спираль – правозакрученная спираль полипептидной цепи. В основе регулярные водородные связи между Н и О каждой 1ой и 4ой, 2ой и 5ой, 3ей и 6ой пептидной группой. Многократность повторения водородных связей обеспечивает стабильность структуры молекулы. Водородные связи вдоль оси спирали (1 виток= 3,6 АК остатков). Внутри спирали нет канала – непроницаема для воды. Белков только со вторичной структурой в виде α-спирали в нашем организме практически не существует, исключение составляет белок кератин.
β-структура (слоистоскладчатая / складчатая) — это складчатая слабо изогнутая конформация полипептидной цепи. Является не такой регулярной, стабилизируется водородными связями. Белков только со вторичной структурой в виде бета-складчатости также немного, один из них фиброин (белок шелка) дает эластичность.
В большинстве белков α и β чередуются через нерегулярные участки (не имеющие чёткой геометрической структуры)
Третичная структура белка — это пространственное строение всей молекулы белка, включая конформацию, то есть способ укладки полипептидной цепи в пространстве. Она определяет форму белковой молекулы. Поддерживается при помощи связи между радикалами. В пространственной структуре также чётко выделены глобулярные структуры- домены — это участки полипептидной цепи, которые имеют независимо от других участков конформацию глобулы (третичную структуру). Третичная структура белка представлена глобулярной (округлой) и фибриллярной (нитевидной) формами. В глобулярной форме высокая частота α-спиралей, они хорошо растворимы в воде. В организме к ним отняться многие ферменты, гормоны и антитела (альбумин – транспорт веществ). Фибриллярная форма имеет высокую частоту β-структуры, эти белки нерастворимы в воде, поэтому часто это опорные и сократительные белки.
Четвертичная структура белка – способ укладки в пространстве отдельных третичных структур, соединенных между собой чаще всего гидрофобными связями / совокупность нескольких полипептидных цепей, образующих агрегат, выполняющий свои функции. (гемоглобин)
Уровни организации нуклеиновых кислот: строение нуклеотидов; первичная-четвертичная структура, типы связей, функции днк и рнк.
Нуклеиновые кислоты- высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, структурными компонентами которых являются нуклеотиды. РНК и ДНК.
Строение нуклеотида
Каждый нуклеотид содержит три химически различных компонента: азотистое основание, сахар и остаток фосфорной кис-ты.
Гетероциклические азотистые основания. Пурины- химические соединение, образованные соединениями пяти-шестичленными гетероциклами- аденин и гуанин. Пиримидины- химические соединения, с одним шестичленным гетероциклом- цитозином, тимин, урацил. Азот, содержащийся в кольцах, придаёт молекуле основные свойства.
Сахар: дезоксирибоза и рибоза.
Азот. основание + сахар = нуклеозид (реакция конденсации). Между ними образуется N-гликозидная связь.
Нуклеозид + ост. фосф. к-ты = нуклеотид (реакция конденсации). Образование фосфоэфирной связи.
Структуры.
ДНК |
РНК |
Первичная структура |
|
Линейная, нуклеотиды соединены с помощью 5’ 3’ фосфодиэфирных связей. Два нуклеотида образуют динуклеотид, между фосфорной группой одного нуклеотида и сахаром другого возникает фосфодиэфирный мостик. Поскольку фосфатные группы присоединены к сахару асимметрично в 3 и 5 положениях, молекула нуклеиновой кислоты имеет определённое направление. Наращивание полинуклеотидной цепи всегда идёт от 5’ конца к 3’ концу. |
Это порядок нуклеотидных остатков в полинуклеотидной цепи. Представляет собой однонитевую молекулу. Её нить- чёткое повторение участка нити ДНК. |
Вторичная структура |
|
Представлена 2 противоположно направленными цепями (иногда содержащими миллионы нуклеотидов), которые удерживаются вместе водородными связями между основаниями. Водородные связи - слабые, но из-за их многочисленности в молекуле ДНК, они прочно стабилизируют структуру. Обе цепи ДНК закручены по спирали относительно воображаемой оси, как будто они навиты на цилиндр. Эта структура называется двойной спиралью. |
Нерегулярная, обусловлена функциями. Отдельные участки цепи РНК образуют спирализованные петли- «шпильки». Участки цепи РНК в таких структурах антипараллельны. тРНК. Имеет вид "клеверного листа". В каждой молекуле есть участки, не образующие водородные связи (3'-конец молекулы и антикодон), а также содержит минорные основания (это метилированные остатки, изомеры и аналоги пиримидинов). мРНК. Изогнутая цепь, содержащая кодоны, определяющие последовательность аминокислот в белке. рРНК. Имеет многочисленные спирализованные участки, соединенные изогнутой цепью. |
Третичная структура |
|
Формируется в результате дополнительного скручивания альфа-спирали в пространстве с образованием суперспирализованной структуры. Суперспирали соединяются с белками-гистонами, образуя нуклеосомы – основная структурная единица хроматина. Двойная спираль ДНК дважды огибает комплекс гистонных протеинов |
Это расположение элементов вторичной структуры РНК в пространстве. Доп. сворачивание происходит за счет образования водородных связей между азот. основаниями. тРНК напоминает перевёрнутую букву L. мРНК нить, намотанная на катушку- белок (информрфер). рРНК скелет рибосомы, форма палочки для малой субъединицы или клубка- для большой. |
Четвертичная структура |
|
Взаимодействия молекул ДНК между собой и с белками. Представляет собой её наивысшую форму организации — хроматин и его суперспирализованную форму, хромосомы. |
Взаимодействия молекул РНК между собой и с белками. |
Функции ДНК: хранение и передача наследственной информации. Порядок расположения нуклеотидных остатков в молекуле ДНК определяет последовательность аминокислот в молекуле белка. В молекуле ДНК зашифрована вся информация о признаках и свойствах нашего организма.
Функции РНК. мРНК переносит генетическую информацию с ДНК к рибосомам для синтеза белка. тРНК доставляет аминокислоты к рибосомам в соответствии с кодом мРНК. рРНК является основным структурным компонентом рибосом, где происходит синтез белка.