41 Билет

1. Денатурация белков. Факторы и признаки денатурации. Изменение конфигурации белковых молекул. Физико-химические свойства денатурированных белков.

Денатурация – нарушение уникальной структуры нативной молекулы белка, преимущественно ее третичной структуры, приводящее к потере характерных для нее свойств (растворимость, электрофоретическая подвижность, биологическая активность и т.д.).

Денатурирующие факторы способны разрушать связи внутри белковой глобулы, тем самым происходит развертывание глобул и образование случайных беспорядочных структур.

Факторы денатурации. Физические факторы: температура, давление, механические воздействия, ультразвуковые и ионизирующие излучения; химические факторы: кислоты, щелочи, органические растворители, алкалоиды, соли тяжелых металлов.

Внешнее проявление денатурации сводится к потере растворимости, особенно в ИЭТ, повышению вязкости раствора белка, изменению характера рассеивания рентгеновских лучей. Наиболее характерный признак денатурации – резкое снижение или полная потеря белком его биологической активности (каталитической, антигенной, гормональной).

Физико-химические свойства денатурированного белка:

1.     Увеличение числа реактивных или функциональных групп по сравнению с нативной молекулой белка (это группы COOH, NH₂, SH, OH, группы боковых радикалов аминокислот).

2.     Уменьшение растворимости и осаждение белка (связано с потерей гидратной оболочки), развертыванием молекулы белка, с «обнаружением» гидрофобных радикалов и нейтрализации зарядов полярных групп.

3.     Изменение конфигурации молекулы белка.

4.     Потеря биологической активности, вызванная нарушением нативной структуры.

5.     Более легкое расщепление протеолитическими ферментами по сравнению с нативным белком – переход компактной нативной структуры в развернутую рыхлую форму облегчает доступ ферментов к пептидным связям белка, которые они разрушают.

2. Мышечная ткань. Химизм мышечного сокращения. Источники энергии для мышечного сокращения

Функция мышечной ткани – обеспечить подвижность путем сокращения и последующего расслабления. При сокращении мышцы осуществляется работа, связанная с превращением химической энергии в механическую.

Химизм мышечного сокращения.

Биохимический цикл мышечного сокращения состоит из 5 стадий:

1. Миозиновая «головка» может гидролизовать АТФ до АДФ и H₃PO₄, но не обеспечивает освобождения продуктов гидролиза.

2. Содержащая АДФ и H₃PO₄ миозиновая головка может свободно вращаться под большим углом и (при достижении нужного положения) связываться с F-актином, образуя с его осью угол в 90°

3. Это взаимодействие обеспечивает высвобождение АДФ и H₃PO₄ из актин-миозинового комплекса. Актомиозиновая связь имеет наименьшую энергию при величине угла 45°, поэтому угол миозина с осью актина меняется с 90 на 45 и происходит продвижение актина в направлении центра саркомера.

4. Новая молекула АТФ связывается с комплексом миозин – F-актин

5. Комплекс миозин – АТФ обладает низким сродством к актину и поэтому происходит отделение миозиновой головки от F-актина.

Регуляторная роль в процессе сокращения и расслабления принадлежит ионам Ca²⁺. В покоящейся мышце концентрация ионов Ca²⁺ поддерживается ниже пороговой величины в результате связывания их структурами саркоплазматической сети. Это связывание – активный процесс, который осуществляется за счет энергии, освобождающейся при расщеплении АТФ Ca²⁺ - зависимой АТФазой саркоплазматической сети.

Источники энергии мышечного сокращения.

1. Ресинтез АТФ путем трансфосфорилирования АДФ с креатинфосфатом

2. Ресинтез АТФ в ходе аденилатциклазной реакции:

3. окислительное фосфорилирование

4. гликолиз

3. Гемоглобин, строение, свойства, понятие об аномальных гемоглобинах

Гемоглобин – основной белок крови. Всего в крови около 800 г Hb. В каждом эритроците порядка 280 млн. молекул гемоглобина.

В норме в крови у мужчин 132-164 г/л, у женщин 115-145 г/л.

Гемоглобин – хромопротеин (не энзимный гемопротеин)

Строение белковой части (глобина).

1. первичная структура (HbA): 2α-цепи (по 141 АК) и 2β-цепи (по 146 АК)

2. вторичная структура: правозакрученная α-спираль, цепи спирализованы на 80%

3. третичная структура: молекула закручена таким образом, что гем оказывается «окутан» глобином, причем неполярные АК оказываются внутри, окружая гем, а полярные АК – снаружи, где они взаимодействуют с водной средой.

Каждая полипептидная цепь связана с гемом через железо гема и атомом N гистидина. Одна полипептидная цепь с гемом образует протомер

4) четвертичная структура: ассоциация ротомеров (4 гема, 4 глобина)

Строение простетической группы (гема).

Гем состоит из 4 пиррольных колец, соединенных метиновыми мостиками, в центре расположен атом железа, который имеет валентность 2 и образует 6 координационных связей (4 связи с пирролами, 1 – с глобином и 1 – с кислородом).

Аномальные гемоглобины:

- каственные аномалии: нарушение первичной структуры, замена отдельных АК

Пример: S-гемоглобин (замена глутамата в 6 положении β-цепи на валин). Плохо растворим, образует конгломераты – серповидно-клеточная анемия.

- количественные анемии: снижение скорости синтеза полипептидных цепей

α-талассемия (снижение скорости синтеза α-цепи)

β-талассемия (снижение скорости синтеза β-цепи)

4. Электрофорез белков сыворотки крови.

Наиболее распространенным методом фракционирования белков крови является электрофорез.

Принцип электрофоретического разделения молекул состоит в их движении с различной скоростью в постоянном электрическом поле, в зависимости от величины заряда белка при определенной величине pH и ионной силы раствора.

Молекулы с наибольшим зарядом и с наименьшим размером (альбумины) двигаются быстрее остальных. Наиболее крупные и нейтральные (γ-глобулины) оказываются последними.

Наиболее часто в клинической практике используется электрофорез на поддерживающих средах-носителях – хроматографической бумаге, ацетатцеллюлозных мембранах, различных гелях, а также на комбинированных средах.

В зависимости от выбранного метода можно получить разное количество фракций. При элетрофорезе на хроматографической бумаге или на мембранах обычно выделяют 5 фракций (альбымины, α₁-, α₂, β- и γ-глобулины), на полиакриламидном геле – до 20 фракций.

Электрофорез белков, позволяющий определить их количественные сдвиги и физико-химические характеристики, помогает выявить заболевания печени и почек, иммунной системы, некоторые злокачественные новообразования (лейкозы), острые и хронические инфекции, генетические поломки и др. Известен ряд своеобразных электрофоретических "синдромов" – типичных картин электрофореграмм, характерных для некоторых патологических состояний.