Шпоры / shpory_po_molekulyarke_33__33__33

1. Молекулярная биология - цель, объекты, история развития, методы и современные направления.

Mолекулярная биология - это наука о механизмах хранения, воспроизведения, передачи и реализации генетической информации, о структуре и функциях нерегулярных биополимеров - нуклеиновых кислот и белков.

История развития: название науки дал Эстбюри в 1939, в 40 впервые получил рентгенограму ДНК. М.б. сформир. Во второй половине 20 века на стыке наук : биоогр.химия, физ-хим био., биофиз, биохим, био, м.б. сначало преобладало физ-хим подход, затем сдвиг перешел в сторону био. М.Б. зародилась в Ронфллеровском фонде 1938г. Основой науки послужило развитие физ-хим метода анализов и открытие отраслей био- ген. Цитологии биохим. Центральное звено М.Б молек основы наследствености механизмы передачи и реализации признаков в поколениях и в онтогенезе.

Основные методы:

-микроскония: световая, люминесцентная, электронная,

-рентгенноструктурный анализ опред. Располож. Атомов в молекле с помощью рентген.лучей

-радиоактивные изотопы

-центрифугирование

-хроматографил

-электрофорез

-культуры клеток

-Бесклеточные системы

-клонирование НК систем белков in-vitro и изуч. Их функций

Современное направление М.Б.: геномика, протогеномика, биоинформатика, моделирование пространственной структуры макромолекул, молекулярные основы( эволюции и биоразно, деференцировки развития и строения, канцерогена и иммунитета,), биотехнология производство продуктов и соед(гормонов, энергоносителец) в культурах клетки.

2. Белки. Значение в жизни организмов. Основные функции белков.

Белки определяют фенотип организма. Обладают разнообразием структуры и функций. Строение запрограмировано в ДНК но в структуром и функциональном отношении белки более вариабельна, чем кодирующие полинуклиотиды.

Белки — важная часть питания животных и человека, поскольку в их организмах не могут синтезироваться все необходимые аминокислоты и часть должна поступать с белковой пищей. В процессе пищеварения ферменты разрушают потреблённые белки до аминокислот, которые используются для биосинтеза собственных белков организма или подвергаются дальнейшему распаду для получения энергии.

Функции :

-ферменты био катализаторы опред.метаболизм клетки и организма

-регуляторные белки регул.репликации транскрипции и трансляции контролируют своевременость и точность основных мол-ген процессов

-гормоны физиологическая активность тканей и органов

-структурные белки компоненты био мембран основа цитоскелета входят в состав соед.тканей кожи и т.д.

-защитные защита от чужерродных соед. И паогенных микроорганизмов

- транспортные переносчики кислорода

-сократительные движение органел.

3. Строение белков. Строение аминокислот. Стереохимические формы.

В белки входят 20 АК протеиногенные и канонические . 21 АК селеноцистеин, входят в состав каталитически активных Б – глутатион-пероксидаза, глицин-редуктаза. АК не обладают зарядом вблизи нейтральных значений рН. В водных растворах превращаются в биополярные ионы-цветирионы.

АК производные карбоновых кислот преимущественно альфа-АК. Вета АК встречаются в Б потому что цепь подвижнее, нарушается самопроизвольное свертывание цепи.

Альфа и L формы энергетически выгодны.

По расположению NH2 и COOH :

-транс форма преимуществено в Б 6 атомов наход.в 1 плоскости. Полипептид – цепочка плоских звеньев

-цис форма в циклич. Б пептидные антибиотики грамициодин 5 и циклоспорин.

Пептиды впервые были синтезированы в нач. 20 в Фишером.

4. Пространственная организация белков: первичная, вторичная, сверхвторичная, третичная, четвертичная структура, домены.

3D структуру Б поддерж.несколько сил:пептидная и дисульфидная связь. Подвидные связи:водородные, ионные, гидрофобные. Под первичной понимают порядок чередования АК остатков в полипептидной цепи Б.

Вторичная: Полинг и Кори в 1951 сформ.принципы организации вторичных структур Б альфа и бета формы. Альфа спираль правозакрученная из L-АК. Радиус 0,23нм. Стабилизирована водородными связями плотная укладка внутр.часть непроницаема даже для воды. Бета структура водор.связями возникают между перелельными участками цепи. Очень широко представлены в Б- бета фибрион шелка, альфа-кератин. Б. часто состоят из разных типов вторичных структур: тип альфа из альфа-спирали, тип вете из вета спирали, тип альфа+бета тип альфа\бета.

Сверхвторичные энергетически предпочитаемые ансамбли. Предпочтительны для форм.полипептидной цепи по мере синтеза и придания стабильности пространственной структуре Б

Третичная: хар-ся опред.укладкой в пространстве всех звеньев полипептид.цепи. стали изучать с помощью денатурации и ренатурации Б. денатурация потеря нативной третичной структуры, связан с нарушением внутр связи. Причины: изменения внешнего окружения(рН, ионной силы)

Ренатурация восстонов нормальной глобулярной структуры.

Четвертичная :объединение нескольких Б протомеров =субъединицы. Легко диссоциируют и собираются. Как правило Б состоят из четного кол-ва субъединиц.

Домены: структурные домены Б установлены по повышеной электр плотности участков Б.в одной цепи может быть несколько доменов. Функциональные домены состоят из одного или нескол структурных доменов.

Они выполняют несколько функций; ферментативная реакция, присоед вещ-коферментов, антигенов. Многие структ домены сходны у разных Б.

5. Классификация белков по вторичной структуре. Примеры белков с разными типами структур.

Регулярными называются вторичные структуры, образованные аминокислотными остатками с одинаковой конформацией главной цепи (углы φ и ψ), при разнообразии конформаций боковых групп. К регулярным вторичным структурам относят:

спирали, которые могут быть левозакрученными и правозакрученными с разным периодом и шагом. Водородная связь при этом образуется между карбонильной группой одного аминокислотного остатка и аминогруппой другого, лежащего ближе к N-концу полипептида. К спиральным структурам, которые встречаются в белках, относятся:

-α-спираль, или спираль 413, — самая распространённая в белках вторичная структура. Данная спираль характеризуется плотными витками вокруг длинной оси молекулы, один виток составляет 3,6 аминокислотных остатка, и шаг спирали составляет 0,54 н.

-β-листы (β-структура, складчатые слои) — несколько зигзагообразных полипептидных цепей, в которых водородные связи образуются между относительно удалёнными друг от друга (0,347 нм на аминокислотный остаток[3]) в первичной структуре аминокислотами или разными цепями белка, а не близко расположенными, как имеет место в α-спирали.

-полипролиновая спираль — плотная левая спираль, которая стабилизирована Ван-дер-Ваальсовыми взаимодействиями, а не системой водородных связей.

5. Абзимы.

Это каталитически активные антитела. В широком смысле термином «абзимы» обычно называют моноклональные каталитически активные антитела, обладающие свойствами ферментов — то есть катализирующие определенные химические реакции.

Это соед свойства антител и ферментов, которые узнают вещества и прочнее связывают с лигандами, чем ферменты. Абзимы молока человека обладают амилолитической и протеинкиназовой активностью, фосфорилируют белки молока, часть способна гидролизовать ДНК и РНК. Играют роль в защите новорожденных от вирусных инфекций. Искусственные абзимы были получены в 1986г.

Существует два основных механизма происхождения каталитических активностей антител. Согласно первому механизму, активные центры антител могут имитировать переходные состояния соответствующих химических реакций. По второму механизму, называемому Антиидиотипической сетью Эрне, активные центры антител представляют собой антиидиотипы активных центров других антител (которые в таком случае являются антигенами). Показано образование антиидиотипических антител до седьмого порядка.

5. Шапероны. Фолдинг белков. Нуклеоплазмины, белки теплового шока, шаперонины.

Фолдинг –образование определенных складок,изгибов в полипептидной цепи, т.е процесс становления третичной структуры белка. В 1987г было предложено называть белки обслуживающие фолдинг молекулярными шаперонами .

Формирование нативной структуры белка – фолдинг, в клетке может быть затруднена. Существует 3 группы белков помощников способств нормальной укладке- молекул шапероны:

-нуклеоплазмины участвуют в сборке нуклеосом в ядре,

-группа белков теплового шока,

-шаперонины-собственно белки шапероны, помогают сворачивать цепи в нативный белок.

Шаперонины-белковые комплексы в бактериях, цитоплазме эукариот клеток, матриксе митохонд и хлоропластов. Способствуют сворачиванию синтезируемых цепей, защищают расплав глобулы цепи от агрегации.

Функции шаперонов:

1.в укладке белков-репликации,

2.укладка секреторных белков,

3.укладка рецепторов-гормонов.

8. Надмолекулярные белковые и полиферментные комплексы – адсорбционные, интегральные, метаболоны.

Для интенсивного метаболизма продукты передаются по цепочке до полного превращения. Образование таких структур связано с необходимостью поддержания высоких скоростей метаболических превращений в живой клетке. Иными словами скорость обновления молекул должна преобладать над скоростью распада.

Среди полиферментативных комплексов различают: абсорбционные ансамбли ферментов образуются за счет сил слабых взаимодеств между молекулами ферментов на поверхности мембраны какой-либо центр молекулы. интегральные комплексы оказываются встроены во внутриклеточные мембраны.( относят цепочки окис-вост ферментов встроенные во внутренние мембраны митохондрий. Эти ансамбли ферментов осуществляют быструю передачу электронов с окисляемого субстрата на кислород, благодаря чему создаются условия для сопряженного с этим процессом синтеза АТР. Метаболоны это крупные адсорбционные комплексы ферментов катализирующие серию реакций метаболических путей. В составе известных метаболонов гликолза и цикла Кребса входят адресная эстафетная передача субстратов.

9. Протеасомы. Роль в метаболизме белков.

Один из видов полиферментных комплексов- протеасомы. Это крупные имеющие опред план строения комплексы протеолитических ферментов, расщепляющие различные внутриклеточные белки. Протеасома содер 28 протомеров, собранных в стопку из 4 колец по 7 протомеров в каждом кольце, внутри стопки располагается полость где и происходит деструкция белков. Два внешних кольца формируется альфа-субъединицами, выполняющие регуляторную функции, а две внутренних вета-субъединицы которые обладают протеолитической активностью.Присутствует в ядрах, ЭПС, матриксе. Сходны у разных организмов. Протеасомы расщепляют белки до коротких пептидов, которые затем гидролизуются до отдельных аминокислот цитоплазматическими экзопептидазами. Механизм расщепления белков протеасомами связан с действием особого внутриклеточного белка-убиквитина. Этот белок способен с участием АТР и трех специал ферментов связываться с подлежащим расщеплению белков. Образующийся полиубиквитированный белок далее вовлекается в протеасому, где и деструктируется до коротких пептидов.