Решить задачи

Задача 1. В молекулах целого ряда белков содержится большое число остатков цистина. При этом наблюдается корреляция между механически­ми и химическими свойствами белков (прочностью на разрыв, вязкостью, твердостью, устойчивостью к действию денатурирующих факторов, температурным воздействиям). Например, глутенин определяет вязкость и эластичность теста, приготовленного из пшеничной муки; твердость и прочность панциря черепахи определяет кератин. Какова молекулярная основа наблюдаемой корреляции между содержанием цистина и свойст­вами белка?

Задача 2. В крови студента одной из африканских стран, поступившего в больницу по поводу одышки, головокружения, учащенного сердцебиения и болей в конечностях, при анализе крови были найдены эритроциты, имеющие форму серпа. Объясните причину развития данного заболевания. Для ответа на вопрос объясните:

а) какое строение имеет гемоглобин А;

б) какие изменения в структуре белка привели к образованию патологической формы;

в) как называется такая форма гемоглобина;

г) почему изменяется форма и функция эритроцитов.

Задача 3. На рисунке представлена схема белка, состоящего из одной полипептидной цепи иимеющего активный центр, а также структуры 4-х лигандов.

Выберите из 4-х представленных лигандов один, который с наибольшей вероятностью будет взаимодействовать с активным центром белка. Для этого:

а) напишите формулы аминокислот, входящих в состав активного центра.

б) объясните, чем обусловлена специфичность связывания белка с лигандом;

в) какие связи возникают между выбранным вами лигандом и активным центром.

в) дайте определение, что такое «активный центр» белка и объясните, на каком уровне структур­ной организации он формируется? Какую роль играет активный центр в функционировании белка. Какое значение имеет первичная структура белка в формировании активного центра. Приведите примеры влияния первичной структуры на активность белков.

Пример решения задач: В 1949 году Лайнус Полинг с сотрудниками доказали, что в основе заболевания серповидноклеточной анемией лежит изменение первичной структуры белка. Назовите этот белок и на его примере расскажите о зависимости конформации белков и их функций от первичной структуры.

Серповидно-клеточная анемия – гомозиготное рецессивное заболевание; проявляется только в том случае, когда от обоих родителей наследуются 2 мутантных гена β-цепей глобина: После рождения ребёнка болезнь не проявляется до тех пор, пока значительные количества HbF не заместятся на HbS. У больных выявляют клинические симптомы, характерные для анемии: головокружение и головные боли, одышка, учащённое сердцебиение, боли в конечностях, повышенную восприимчивость к инфекционным заболеваниям.

Гетерозиготные индивидуумы, имеющие один нормальный ген HbA, а другой ген HbS, в крови имеют лишь следовые количества серповидных клеток и нормальную продолжительность жизни; клинические симптомы болезни у них обычно не проявляются.

В молекуле гемоглобина S (так назван аномальный гемоглобин) мутантными оказались β-цепи, в которых глутамат, высокополярная отрицательно заряженная аминокислота в положении 6 была заменена валином, содержащим гидрофобный радикал.

В дезоксигемоглобине S имеется участок, комплементарный другому участку таких же молекул, содержащему изменённую аминокислоту. В результате молекулы дезоксигемоглобина начинают «слипаться», образуя удлинённые фибриллярные агрегаты, деформирующие эритроцит и приводящие к образованию аномальных эритроцитов в виде серпа.

В оксигемоглобине S комплементарный участок «замаскирован» в результате изменения конформации белка. Недоступность участка препятствует соединению молекул оксигемоглобина 8 друг с другом. Следовательно, образо­ванию агрегатов HbS способствуют условия, повышающие концентрацию дезоксигемоглобина в клетках (физическая работа, гипоксия, уменьшение pH, условия высокогорья, полёт на самолёте).

Так как «серповидные» эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, они часто закупоривают сосуды и создают тем самым локальную гипоксию. Это повышает концентра­цию дезоксигемоглобина S в эритроцитах, ско­рость образования агрегатов гемоглобина S и ещё большую деформацию эритроцитов. Нару­шение доставки О₂ в ткани вызывает боли и даже некроз клеток в данной области.

ДНК Первичная структура белкаВторичная структура белкаТретичная структура белкаОбразование уникальной формы активного центраИзбирательное связывание лигандовСпецифическая функция белка