0Лекция № 1.

Биохимия, её задачи. Структурная организация белков.

1 .Предмет биохимии.

2.Задачи биохимии.

3.Значение биохимии для медицины.

4.Белки,их биологическая роль.

5.Структурная организация белков.

Биохимия относится к фундаментальным дисциплинам медицины и биологии. В результате научного познания мира выделился ряд фундаментальных дисциплин: философия, физика, химия, биология и д.р. Биохимия выделилась с одной стороны в результате разделения наук. Ей не доставало точности, т.к. длительно она была описательной наукой. Середина 20 в. ознаменовалась глобальными открытиями в физике. В это же время интеграция биологии с точными науками способствовала её бурному развитию. Биохимия возникла как наука, благодаря привлечению в биологию точных знаний, в частности химии.

Биохимия—наука о структуре веществ, входящих в состав живого организма, их превращениях и физико-химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности.

Выделяют три составных компонента общей биохимии:

1.Статическая биохимия (изучает структуру веществ ) - биоорганическая химия.

2.Динамическая биохимия (изучает превращение веществ в организме).

3.Функциональная биохимия ( изучает процессы, лежащие в основе функций органов и тканей). Кроме общей (базисной) биохимии выделяют ещё ряд разделов биохимии, в зависимости от направления проводящихся исследований:

1.Биохимия растений.

2.Биохимия микроорганизмов.

3.Биохимия животных.

4.Медицинская биохимия.

5.Ветеринарская биохимия.

6.Техническая биохимия.

7.Биохимия генетики.

8.Молекулярная биохимия.

Задачи биохимии.

1.Изучение процессов БИОКАТАЛИЗА.

2.Изучение механизмов наследственности на молекулярном уровне.

3.Изучение строения и обмена нуклеиновых кислот.

4.Изучение строения и обмена белков.

5.Изучение превращения углеводов.

6.Изучение обмена жиров.

7.Изучение биологической роли сигнальных молекул (ГОРМОНЫ, НЕЙРОМЕДИАТОРЫ).

8.Изучение роли витаминов в обмене веществ.

9.Изучение роли минеральных веществ.

Значение биохимии для медицины.

Основные вопросы медицины: патогенез, диагностика, лечение и профилактика заболеваний.

1.Значение биохимии для понимания механизма заболевания.

ПРИМЕР. В норме, ГЕМОГЛОБИН-А располагается в эритроцитах равномерно, занимая весь объём клетки. При смене 1 АК ГЛУТАМИНА на ВАЛИН образуется ГЕМОГЛОБИН-S, плохо растворимый и выпадающий в эритроцитах в осадок. Сущность этого заболевания раскрыл Л. ПОЛЛИНГ. Только биохимические исследования позволяют диагностировать это заболевание и раскрыть механизм развития вследствие недостатка гормона инсулина. Сердечно-сосудистые заболевания (атеросклероз). Раньше считали, что важную роль в патогенезе принадлежит накоплению ЛИПОПРОТЕИНОВ низкой плотности и нарушение соотношения между ЛИПОПРОТЕИНАМИ низкой плотности и ЛИПОПРОТЕИНАМИ высокой плотности. В настоящее время предполагают, что важным является чувствительность рецепторов клеток к ЛИПОПРОТЕИНАМ низкой плотности.

2.Значение биохимии для диагностики заболеваний.

Широкое использование биохимических исследований биологических жидкостей.

A. Количество субстратов.

Б. Исследование активности ферментов.

B. Исследование уровня гормонов. Методы РИА, ИФА, ИХЛА, ДНК-зонды.

Важным моментом в настоящее время является выявление ПРЕДЗАБОЛЕВАНИЙ.

3. Значение биохимии для лечения. Выявление нарушенных звеньев метаболизма и создание соответствующих лекарственных препаратов, широкое использование природных препаратов.

4.Значение биохимии для профилактики заболеваний.

ПРИМЕР. Недостаток витамина С —цинга—для профилактики использование витамина С (профилактика простудных заболеваний).

Недостаток витамина D— рахит— использование витамина D.

БЕЛКИ, ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ.

Белки - это высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества, состоящие из АК. соединённых ПЕПТИДНЫМИ связями в ПОЛИПЕПТИДНУЮ цепь, и имеющие сложную структурную организацию.

Характерные признаки белков, отличающие их от других соединений:

1 .Белки - АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ вещества (до 16 %).

2.Структурной единицей белков являются альфа АК L-РЯДА.

3-.АК связываются ПЕПТИДНЫМИ связями в ПОЛИПЕПТИДНУЮ цепь.

4.Большая молекулярная масса белков (от 20000 до нескольких миллионов дальтон).

5.Сложная структурная организация.

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ.

1.Каталитическая. Многие белки являются ферментами

2.Регуляторная. Некоторые гормоны являются белками

3.Структурная. Во все структуры живой клетки входят белки.

4.Рецепторная. Белки являются обязательным компонентом рецепторов, способны узнавать другие молекулы.

5.Транпортная. Транспорт жиров, лекарственных веществ и д.р.

6.Опорная. Коллаген, белки костной ткани.

7.Энергетическая. Окисление 1 грамма белка сопровождается выделением 17 КДЖ энергии. В сутки 15% энергии образуется за счёт распада Б.

8.Сократительная. Актин, миозин мышц.

9.Генно-регуляторная (ГИСТОНЫ).

10.Иммунологическая. Антитела являются белками.

11 .Гемостатическая. Фибриноген.

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БЕЛКОВ. Свойства белков обусловлены их структурой.

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА - последовательное соединение АК в ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи с помощью ПЕПТИДНЫХ связей.

Свойства ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи зависят от составляющих её АК.

Порядок АК в цепи устанавливается с помощью СЕКВЕНИРОВАНИЯ - процедура выявления последовательности АК. Впервые было проведено в 1958 г. Ф. СЕНДЖЕРОМ на инсулине.

ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА - способ укладки в пространстве ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи. Образуется за счет водородных связей между 1 и 4 АК.

Выделяют 3 вида вторичной структуры:

1 .Альфа спираль ( л.Поллинг) - виток составляет от 3 до 6 ак. Терминатором спирали является ак-пролин.

2.Бетта складчатый слой.

3.Петли полипептидной цепи (соединительные петли).

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА - укладка вторичной структуры более компактно, в виде ГЛОБУЛЫ или ФИБРИЛЛЫ. Осуществляется за счёт водородных, ионных, ДИСУЛЬФИДНЫХ и гидрофобных связей.

Домены - это фрагменты ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи, сходные по свойствам с самостоятельными глобулярными белками. Домен автономен. Домены возникают в результате слияния нескольких генов отдельных белков.

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА - объединение нескольких доменов. П. Гемоглобин-4 СУБЪЕДИНИЦЫ.

ЛЕКЦИЯ № 2.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ.

1.Физико-химические свойства белков. Их использование для разделения белков.

2.Принципы классификации белков.

3.Характеристика простых белков.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ.

1.Молекулярная масса белков определяет многие свойства белков: седиментация, диффузия, плотность белковых растворов, коллоидные свойства белков и др. характеристики.

Молекулярная масса: инсулин (5700)

МИОГЛОБИН (17000)

ПЕПСИН (35000)

ГЕМОГЛОБИН (65000).

Молекулярную массу белка можно определить по скорости седиментации (осаждения) при УЛЬТРАЦЕНТРИФУГИРОВАНИИ, т.е. при ускорении 100000-500000 дальтон. На основании этого определяют коэффициент седиментации, который обозначают S ( в честь СВЕДБЕРГА). Он предложил за единицу коэффициента седиментации величину 10-13 степени. S большинства белков колеблется в пределах 1-2 СВЕДБЕРГОВ. Др. методом определения молекулярной массы является метод ГЕЛЬФИЛЬТРАЦИИ (молекулярное просеивание). Используется искусственно созданные гранулы, имеющие поры (гранулы СЕФАДЕКСА). Внутрь гранулы могут проникать только соединения определённого размера: молекулы небольшого размера входят в гранулы, а большие быстрее вымываются. Молекулярная масса рассчитывается ориентировочно. Буфер не задерживается, а белок движется тем медленнее, чем меньше молекулярная масса.