- •1.Белковые молекулы как основа жизни. Биологические функции белков.
- •2.История изучения белков. Теория строения белков Мульдера. Пептидная теория строения белков.
- •3.Аминокислоты, входящие в состав белков, их строение, свойства.
- •5.Физико-химические свойства белков: ионизация, гидратация, растворимость. Факторы стабилизации белков в коллоидном состоянии.
- •6.Белок как амфотерный коллоид. Заряд белковой молекулы.
- •Вопрос 17 Конформационные перестройки молекул белков как основа их функционирования. (прим. Автора: ни фига не поняла суть вопроса, вот то, что более-менее подошло)
- •Вопрос 18
- •Вопрос 19 (ахтунг! -Зависимость биологической активности от четвертичной структуры белков. Не нашла!!!)
- •Вопрос 20
- •Вопрос 21
- •Вопрос 22.
- •Вопрос 23
- •1. Характеристика активного центра
- •2. Многообразие лигандов
- •27) Белки можно классифицировать:
- •1. Ферменты
- •2. Регуляторные белки
- •3. Рецепторные белки
- •4. Транспортные белки
- •5. Структурные белки
- •6. Защитные белки
- •7. Сократительные белки
- •1. Семейство сериновых протеаз
- •2. Суперсемейство иммуноглобулинов
- •3. Семейство иммуноглобулинов
- •Рефрактометрические методы
- •2.Осаждение концентрированными минеральными кислотами.
- •4.Осаждение органическими кислотами.
- •5.Осаждение белка солями тяжелых металлов.
- •1.Осаждение органическими кислотами.
- •55. Липопротеины, химический состав, строение, представители, биологическая роль
Вопрос 23
IV. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ БЕЛКОВ
Каждый индивидуальный белок, имеющий уникальную первичную структуру и конформацию, обладает и уникальной функцией, отличающей его от bqcx остальных белков. Набор индивидуальных белков выполняет в клетке множество разнообразных и сложных функций.
Необходимое условие для функционирования белков - присоединение к нему другого вещества, которое называют "лиганд". Лигандами могут быть как низкомолекулярные вещества, так и макромолекулы. Взаимодействие белка с лигандом высокоспецифично, что определяется строением участка белка, называемого центром связывания белка с лигандом или активным центром.
А. Активный центр белков и избирательность связывания его с лигандом
Активный центр белков - определённый участок белковой молекулы, как правило, находящийся в её углублении ("кармане"), сформированный радикалами аминокислот, собранных на определённом пространственном участке при формировании третичной структуры и способный комплементарно связываться с лигандом. В линейной последовательности полипептидной цепи радикалы, формирующие активный центр, могут находиться на значительном расстоянии друг от друга.
Высокая специфичность связывания белка с лигандом обеспечивается комплементарностью структуры активного центра белка структуре лиганда
Под комплементарностью понимают пространственное и химическое соответствие взаимодействующих молекул. Лиганд должен обладать способностью входить и пространственно совпадать с конформацией активного центра. Это совпадение может быть неполным, но благодаря конформационной лабильности белка активный центр способен к небольшим изменениям и "подгоняется" под лиганд. Кроме того, между функциональными группами лиганда и радикалами аминокислот, образующих активный центр, должны возникать связи, удерживающие лиганд в активном центре. Связи между лигандом и активным центром белка могут быть как нековалентными (ионными, водородными, гидрофобными), так и ковалентными.
1. Характеристика активного центра
Активный центр белка - относительно изолированный от окружающей белок среды участок, сформированный аминокислотными остатками. В этом участке каждый остаток благодаря своему индивидуальному размеру и функциональным группам формирует "рельеф" активного центра.
Объединение таких аминокислот в единый функциональный комплекс изменяет реакционную способность их радикалов, подобно тому, как меняется звучание музыкального инструмента в ансамбле. Поэтому аминокислотные остатки, входящие в состав активного центра, часто называют "ансамблем" аминокислот.
Уникальные свойства активного центра зависят не только от химических свойств формирующих его аминокислот, но и от их точной взаимной ориентации в пространстве. Поэтому даже незначительные нарушения общей конформации белка в результате точечных изменений его первичной структуры или условий окружающей среды могут привести к изменению химических и функциональных свойств радикалов, формирующих активный центр, нарушать связывание белка с лигандом и его функцию. При денатурации активный центр белков разрушается, и происходит утрата их биологической активности.
Часто активный центр формируется таким образом, что доступ воды к функциональным группам его радикалов ограничен, т.е. создаются условия для связывания лиганда с радикалами аминокислот.
В некоторых случаях лиганд присоединяется только к одному из атомов, обладающему определённой реакционной способностью, например присоединение О2 к железу миоглобина или гемоглобина. Однако свойства данного атома избирательно взаимодействовать с О2 определяются свойствами радикалов, окружающих атом железа в составе тема. Гем содержится и в других белках, таких как цитохромы. Однако функция атома железа в цитохромах иная, он служит посредником для передачи электронов от одного вещества другому, при этом железо становится то двух-, то трёхвалентным.
Центр связывания белка с лигандом часто располагается между доменами. Например, протеолитический фермент трипсин, участвующий в гидролизе пептидных связей пищевых белков в кишечнике, имеет 2 домена, разделённых бороздкой. Внутренняя поверхность бороздки формируется аминокислотными радикалами этих доменов, стоящими в полипептидной цепи далеко друг от друга (Сер177, Гис40, Асп85).
Разные домены в белке могут перемещаться друг относительно друга при взаимодействии с лигандом, что облегчает дальнейшее функционирование белка. В качестве примера можно рассмотреть работу гексокиназы, фермента, катализирующего перенос фосфорного остатка с АТФ на молекулу глюкозы (при её фосфорилировании). Активный центр гексокиназы располагается в расщелине между двумя доменами (рис. 1-26) При связывании гексокиназы с глюкозой окружающие её домены сближаются, и субстрат оказывается в "ловушке", что облегчает его дальнейшее фосфорилирование.
Основное свойство белков, лежащее в основе их функций, - избирательность присоединения к определённым участкам белковой молекулы специфических лигандов.
2. Многообразие лигандов
Лигандами могут быть неорганические (часто ионы металлов) и органические вещества, низкомолекулярные и высокомолекулярные вещества;
существуют лиганды, которые изменяют свою химическую структуру при присоединении к активному центру белка (изменения субстрата в активном центре фермента);
существуют лиганды, присоединяющиеся к белку только в момент функционирования (например, О2, транспортируемый гемоглобином), и лиганды, постоянно связанные с белком, выполняющие вспомогательную роль при функционировании белков (например, железо, входящее в состав гемоглобина).
В тех случаях, когда аминокислотные остатки, формирующие активный центр, не могут обеспечить функционирование данного белка, к определённым участкам активного центра могут присоединяться небелковые молекулы. Так, в активном центре многих ферментов присутствует ион металла (кофактор) или органическая небелковая молекула (кофермент). Небелковую часть, прочно связанную с активным центром белка и необходимую для его функционирования, называют "простатическая группа". Миоглобин, гемоглобин и цитохромы имеют в активном центре простетическую группу - гем, содержащий железо (более подробно гемсодержащие белки описаны в разделе 4, а кофакторы и коферменты - в разделе 2).
Соединение протомеров в олигомерном белке - пример взаимодействия высокомолекулярных лигандов. Каждый протомер, соединённый с другими протомерами, служит для них лигандом, так же как они для него.
Иногда присоединение какого-либо лиганда изменяет конформацию белка, в результате чего формируется центр связывания с другими лигандами. Например, белок кальмодулин после связывания с четырьмя ионами Са2+ в специфических участках приобретает способность взаимодействовать с некоторыми ферментами, меняя их активность.
24.Способность к специфическим взаимодействиям как основа биологических функций всех белков.
Белки проявляют высокую специфичность (избирательность) при взаимодействии с лигандом. Высокая специфичность взаимодействия белка с лигандом обеспечивается комплементарностью структуры активного центра структуре лиганда. Комплементарность — это пространственное и химическое соответствие взаимодействующих поверхностей. В основе функционирования белков лежит их специфическое взаимодействие с лигандами. 50 000 индивидуальных белков, содержащих уникальные первичные структуры, формируют уникальные активные центры, способные связываться только со специфическими лигандами и благодаря особенностям строения активного центра проявлять свойственные им функции. лекарственные препараты как модуляторыбелковых функций:
Лекарственные препараты-аналоги естественных лигандов белков.в фармакологии выделяют вещества, усиливающие физиологический эффект-агонистыи ослабляющие его-антагонисты.
Ингибиторы рецепторов в холинэргических синапсах:
Холинэргические рецепторы способны связываться не только с ацетилхолином(стандартным нейромедиатором),но и с лигандами:
М-холинорецепторы, называются так из-за способности избирательно взаимодействовать с мускарином(токсин мухомора).есть мухоморы нельзя! специфический ингибитор М-холинорецепторв –атропин-алкалоид ,содержащийся в белене, красавке, дурмане. как препарат атропин снимает мышечные спазмы(спазмолитик),снижает секрецию желез(бронхиальных , пищеварительных, потовых).передозировка атропина вызывает двигательное и речевое возбуждение.
Н-холинорецепторы ,избирательно связывают никотин. н-холинорецепторы, взаимодействуя с ацетилхолином вызывают сокращение мышц. для расслабления мышц при эндоскопических исследованиях и операциях используют ингибиторы Н-холинорецепторов. это Дитилин, являющийся миорелаксантом. первоначальным миорелаксические св-ва обнаружены в яде кураре, поэтому данные препараты называют курареподобными. лекарственные вещества –стимуляторы белковых функций.
Модифицированные лиганды медленнее инактивируются и разрушаются в организме. например, мезатон похож на нейромедиаторы симпатической нервной системы(норадреналин и адреналин). мезатон повышает тонус сосудов и АД, поэтому его используют при гипотонии и коллапсе, но он оказывает более длительный и сильный эффект, чем его природные аналоги.
Лекарства, назначаемые в дозах больших, чем терапевтические, могут действовать как яды. яды в микродозах используют как лекарства: атропин-миорелаксант, в больших дозах вызывает возбуждение ЦНС, а в ещё больших дозах-сон переходящий в кому. клофелин-гипотензивное средство, при передозировке вызовет коллапс.
25) Необходимое условие для функционирования белков- присоединение к нему другого вещества, которое называют«лиганд». Лигандами могут быть как низкомолекулярные вещества, так и макромолекулы. Взаимодействие белка с лигандом высокоспецифично, что определяется строением участка белка, называемого центром связывания белка с лигандом или активным центром.
А. АКТИВНЫЙ ЦЕНТР БЕЛКОВ И ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ СВЯЗЫВАНИЯ ЕГО С ЛИГАНДОМ
Активный центр белков - определённый участок белковой молекулы, как правило, находящийся в её углублении («кармане»), сформированный радикалами аминокислот, собранных на определённом пространственном участке при формировании третичной структуры и способный комплементарно связываться с лигандом. В линейной последовательности полипептидной цепи радикалы, формирующие активный центр, могут находиться на значительном расстоянии друг от друга.
|
Высокая специфичность связывания белка с лигандом обеспечивается комплементарностью структуры активного центра белка структуре лиганда (рис. 1-25).
Под комплементарностью понимают пространственное и химическое соответствие взаимодействующих молекул. Лиганд должен обладать способностью входить и пространственно совпадать с конформацией активного центра. Это совпадение может быть неполным, но благодаря конформационной лабильности белка активный центр способен к небольшим изменениям и «подгоняется» под лиганд. Кроме того, между функциональными группами лиган-
да и радикалами аминокислот, образующих активный центр, должны возникать связи, удерживающие лиганд в активном центре. Связи между лигандом и активным центром белка могут быть как нековалентными (ионными, водородными, гидрофобными), так и ковалентными.