Денатурация и ренатурация белков
Денатурация белков – изменение конформации белка без изменения его первичной структуры, за счёт нарушения водородных, ковалентных, электростат. и гидрофобн. связей.
Причина – температура, изменение Ph, ионной силы раствора, полярности раствора, механическое воздействие ( куриный белок и паутина)
Необратимая и обратимая денатурация.
Необратимая – варка яйца – теряет прозрачность растворимость и растворимость.
Ренатурация – восстановление конформации (очень редко бывает полной).
РНК – аза – пример белка с полной ренатурацией. Выдерживает хромовую смесь и прокаливание в печи до 120 градусов.
124 ам. остатка. 4 S – S мостика.
1) Обработать мочевиной ( разрыв водородных связей) и меркаптоэтанолом ( восст. агент) – разрыв S – S мостиков и потеря конформации.
2) Окисление – О2 воздухом.
Мочевина и меркаптоэтанол выходят, а РНК – аза нет. Через некоторое время S – S мостики точно там, где они были (из 105 комбинаций) Способность к ренатурации заложена в первичной структуре белка.
Гемоглобин очень медленно денатурирует от соприкосновения с Щ2. Срок жизни эритроцита – 3 месяца (около 100 дней). Пример слабого воздействия.
Гликополисахариды – хвосты, белок с ними протеогликан Нейраминовая кислота – хвост.
При трении о стенки капилляра нейраминидаза эндотелия уменьшает длину хвостов – “лысение”. Нейраминовая кислота несёт (-) заряд – они не слипаются. При проходе через селезёнку “лысые” эритроциты разрушаются.
|
|
|
Многие белки денатурируют в процессе функционирования. Денатурированные белки склонны к агрегации.
Такие белки нужно либо выводить, либо испралять – фолдинг и шапероны
Вопрос 13
Фолдинг белков. Шапероны. Прионы
Фолдинг – сворачивание белка в правильную третичную структуру. Шапероны участвуют в фолдинге.
Фолдазы – ферменты, участвующие в фолдинге – разрушают S 0 S мостики и образуют их в других местах.
Полипептид – цепочка из соединённых друг с другом аминокислотных остатков – химический термин.
Белок – биологический термин – отдельный полипептид или их агрегат, выполняющий биологическую функцию.
Шапероны – комплексы белков, которые участвуют в фолдинге.
Шапероны белки, которые способствуют ренатурации денатурированных белков либо участвуют в образовании правильной конформации синтезированного белка.
Белок сразу же свёртывается. Аминокислоты на С – конце после конца синтеза не могут взаимодействовать с N – концом. Шапероны подхватывают синтезирующийся белок и защищают радикалы от взаимодействия с друг другом до конца синтеза. Это 1 способ.
2 способ. ( бактерии и митохондрии) GroEl/GroES белки GroEL (7 субъедениц) образуют бочонок, сопряжённый с таким же бочонком. Крышка одна – из 7 субъедениц
|
|
|
GroES (неселективна бочонку).
При её связывании в закрытом внутри – гидрофильная поверхность, в открытом гидрофобная.
Растворимый белок (денатурирован) залипает в бочонке (открытом), крышка мгновенно отваливается. Если она присоединится ко 2 – му – там мгновенно гидрофильная поверхность. Белок не выйдет, пока не восстановит свою конформацию (биологически активную - нативную), (“встряхивание”). Белок, не перевоспитанный 3 раза, получает чёрную метку – убиквитин и он направляется в лизосому (там белок разрушается).
Прионные белки ( Прионы) – найдены в 70 – х годах (дали Нобелевскую). вызывают куру (люди), скрейпи – почесуха (овцы), губчатая энцефалопатия (коровы), болезнь Крейтцфельда – Якоба и фатальная семейная бессонница ( люди).
Есть нормальный белок в мозге (функции неизвестны) – только α – спираль.
Существует белок с такой же первичной структурой, но β – складки ( способствует переходу нормального белка с α – спирали в β – складки) белок агрегирует и в мозге образуются бляшки и пустоты - губчатая энцефалопатия. Куру у аборигенов – каннибалов Новой Гвинеи ( поедание мозга). β – конформация не гидролизуется и попадает в мозг
|
|
|
(α – спираль гидролизуется)
Куру 20 - 30 лет
Скрейпи 3 – 4 года.
Губчатая энцефалопатия 5 – 6 лет. Прионы - ненуклеиновые инфекционные белки.
Вопрос 14-17
Основные биологические функции белков.
1)Участие в фолдинге.
2)Ферментативная (каталитическая). Ферменты – биологические катализаторы. Все ферменты белки.
Энзимы – синоним фермента РНК – зимы нек. РНК с каталитич. активностью.
Фермент и катализатор снижает энергию активации химических реакций. В присутствии катализатора большая доля молекул вступает в реакцию в ед. времени.
Отличие ферментов от катализаторов: каталаза ускоряет в 93 на 10 в 9 раз (самый быстрый фермент), а Pt в 220 на 10 в 3 раз.
ДНК – полимераза I E.coli – 667 нуклеотидов в минуту.
ДНК – полимера III E.coli. - 10 на 10 в 3 нуклеотидов.
Все ферменты - глобулярные белки.
В каждом ферменте обязательно есть активный центр – 8 – 12 аминокислотных остатков
( средний белок 500 остатков).
Субстрат и фермент подходят друг к другу, как ключ к замку.
У полимеразы 2 центра: в первый – конец растущей цепи, в другой активированный нуклеотид (3 остатка H3PO4). Фермент отделяет пирофосфат и присоединяет нуклеотид к цепи.
|
|
|
Подавляющее число ферментов субъединично – четвертичная структура.
При присоединении лиганда регул. субъединица меняет конформацию и кат. субъединица тоже меняется – способна выполнять свою функцию. Иногда рег. субъединица отсоединяется.
Ингибирование.
а)Конкурентное.
Некое вещество конкурирует с субстратом за активный центр фермента. Ингибитор не субстрат.
б)Неконкурентное.
Ингибитор присоединяется не к активному центру, но конформация меняется - нет взаимодействия с субстратом.
Необратимое ингибирование – ингибитор попадает в АЦ и связывается химически с группами, блокируя их.
Активирование.
Присоединение остатка H3PO4 – фосфорилирование. Многие ферменты активируются только после фосфорилирования по определённому остатку.
Все ферменты строго специфичны. Все процессы в клетке, связаны с ферментами (даже диффузия через мембрану) Ферменты с мембранными белками – пары диффузии.
Ферментов в человеке – 100000, генов 23 000 (не все кодируют ферменты). Причина – альтернативный сплайсинг.
3) Фибриллярные белки – белки покровных тканей (их основа). Белки входят в состав всех клеточных органелл.
Органеллы.
Мембранные: Ядро, митохондрии, пластиды, лизосомы, ЭР, АГ, пероксисомы, вакуоли, плазмалемма.
Немембранные: рибосомы (РНК + белки), центриоли, жгутики, реснички, микрофиламенты, хромосомы (ДНК + белки).
Мембрана (биологическая) – липидный бислой, инкрустированный белками. Мембранные белки – периферические, погружённые и пронзающие.
Принципиальное строение мембран.
На мембране скорость получения конечного продукта в 1000 раз больше, чем в растворе “при тех же концентрациях ферментов”. Концентрация продукта на мембране намного больше. Фермент и субстрат – перчатка и рука. При взаимодействии с субстратом меняется конформация фермента и, в первую очередь, его активного центра.
Ферментативные конвейеры работают в жидкой мембране, в “твёрдой” они “заморожены”.
Т.е. они не могут менять свою конформацию при взаимодействии с субстратом и теряют активность.
Жидкая мембрана имеет сбалансированное количество насыщенных и ненасыщенных кислот. В твёрдой мембране количество насыщенных кислот существенно выше. Сверхжидкая - ненасыщенных существенно больше, размываются “берега каналов” – периферические белки.
Амфибии и пр. не способны менять соотношение жирных кислот в зависимости от температуры. Поэтому впадают в анабиоз. Способны на это растения и бактерии.
При 42 градусах – сверхжидкие мембраны – смерть. Холестерин способствует затвердеванию мембраны, вклиниваясь между хвостами фосфолипидов.
Периферические белки – структурная функция.
Каталитическая функция.
Масса ферментов работают только в форме холоферментов (полных). Имеется небелковая часть (простетическая), не подверженная денатурации – ионы металлов (наиб. часть – Fe, Mg, Zn) – кофакторы. Органические кофакторы – коферменты. В отличие от фермента, кофермент выходит из реакции, изменив свой первоначальный вид. Свой первоначальный вид он возвращается через ряд сопряжённых реакций. НАД – самый распространённый кофермент.
Аминокислоты (незаменимые) тоже подходят, но нужны в макро количествах.
Начало 20 – го века. Ява, колония Голландии. В тюрьме касты питались по-разному. Контакты были. Заболел барак с высшей кастой – ели очищенный рис. Экстрагировали из шелухи риса действующее начало. Бери – бери – трещины в углах рта, сухость, диарея, судороги, смерть. Недостаток амина ( витамины) – тиамин (B1). Углеводов много – избыток ПВК, но мало фермента, а гликолиз не даёт столько энергии (цикл Кребса не работает в полную силу).
30 – е годы, Великая депрессия, Южные штаты – эпидемия пеллагры – недостаток витамина Р. Мало было мяса и много кукурузы. Витамин Р из мяса.
Пантотеновая кислота (Витами В5) и липоевая витамин (N кислоты) – бактерии кишечника, редко возникает недостаток.
Исключение – витамин Р синтезируется из холестерола (эндогенный) под действием ультрафиолета. Витамин А из β – каротина ( экзогенный).
Советская полярная экспедиция в 30 – е годы. Печень белого медведя умерли из –за гипервитаминоза А.
Фермент без простетической группы – апофермент.
Пепсин, трипсин, химотрипсин.
Пепсин – протеолитический (расщепляет белки) фермент, оптимум Ph = 1,5. Секретируется клетками слизистой желудка в идее пепсиногена ( под действием HCl частично гидролизуется – пепсин). 327 ам. остатков, 3 S – S мостика. Разрывает пептидную связь в любом белке ( такую, где NH2 группа принадлежит ароматической аминокислоте)
Тирозин, фенилаланин, триптофан.
Трипсин – оптимум Ph - 7,7. Поджелудочная железа в форме трипсиногена, попадает в 12 – перстную кишку (она вырабатывает энтеропептидазу) и гидролизуется - 1 пептидная связь между 6 лизином и 7 изолейцином. 233 аминокислотных остатка, 6 S – S мостика, разрывает любой белок (пептидную связь), где C=O группа от лизина или аргинина.
Химотрипсин – поджелудочная железа, в форме химотрипсиногена в 12 – перстную кишку, там трипсин гидролизуется вырезанием 2 – х пептидов (14 -15, 147 -148), Оставшиеся 3 куска соединяются 2 – мя S –S мостиками. Оптимум Ph как у трипсина. Разрывает пептидные связи, где C=O группа принадлежит аромат. аминокислоте.
Острый панкреатит – растворение поджелудочной железы из-за досрочного активирования трипсина и химотрипсина – обычно летально.
5) Регуляторная.
На клеточном уровне – (транс факторы) репрессоры и активаторы в первую очередь транскрипции.
У прокариот репрессор напрямую садится на оперон.
Активаторы соединяются с промотором и ускоряют посадку полимеразы.
На тканевом уровне – факторы роста, образуются в одних клетках и действуют на клетки этой же ткани.
На уровне организма – белковые гормоны (большинство гормонов – небелковые)
АКТГ - адренокортикотропный гормон (гомон гормонов) – регулирует работу надпочечников. (Передняя доля гипофиза) Кора надпочечников – кортикостероиды – гормоны адаптаций.
Тиреотропин (передняя доля гипофиза) – регулирует щитовидную железу. Предшественник АКТГ – проопиомеланотропин. Там же эндорфины – короткие пептиды, взаимодействие с опиатными рецепторами. Они - гормоны счастья – анальгетики.
Гипоталамус – окситоцин (9 остатков) – сокращения матки. Там же – вазопрессин ( 9 остатков) – сокращение капилляров – давление, также АФГ способствует распаду гликогена в печени.
Глюкагон ( 29 остатков) - α – клетки остров Лангеранса поджелудочной – распад гликогена в печени. В β – клетках инсулин (30 и 21 остатков, соединены 22 S –S мостиками) – прямо противоположно глюкагону – снижает концентрацию глюкозы. ОН абсолютно необходим для перехода глюкозы через плазмалемму.
К началу 20 века – диабет стал частой причиной смерти. Некий врач удалил поджелудочную железу собаке и у неё развился диабет. Проверка удалили поджелудочную кролику – не было диабета – отбросили открытие на 15 лет. 1916 год 2 канадца повторили эксперимент с собакой, а при лечении её экстрактом крови открыли инсулин ( получили нобелевскую. У кролика β – клетки в стенках брюшины.
Кальцитонин – 32 остатка – щитовидная железа – выведение Ca из крови и включение его в кости.
Соматотропин – (передняя доля гипофиза) – гормон роста – стимулирует рост тела за счёт усиленного распада жиров и синтеза белков.
Инсулин и Соматотропин с 80 – х получают генно-инженерным путём. Человеческие гены в бактериях. Да этого – из быков – но у 5% - анафилактический шок, их лечили инсулином из трупов. ( то же, что и с быками – 3%)
Чужеродный соматотропин человеку не помогает. Лечит можно только в раннем постнатальном (развитие животного после рождения) периоде.
Взрослые мужчины, леченные соматотропином – полная импотенция.
Питательная.
Значима.
Запасные белки, необходимы для развития зародыша и вскармливания младенцев – овальбумин и казеин.
Глиадин – растительный белок. Запасается в семенах.
Поставка незаменимых аминокислот для человека: валин, лейцин, изолейцин, триптофан, лизин, гистидин, метионин. Все остальные – из цикла Кребса. Незаменимые аминокислоты не вовлекаются в цикл Кребса и не могут быть образованы из продуктов разложения углеводов и жиров.
Набор незаменимых аминокислот видоспецифичен (у растений все аминокислоты могут быть синтезированы). У грибов тоже есть понятие незаменимых аминокислот – гетеротрофы.
7)Энергетическая.
Несущественна.
Белки поставляют заменимые аминокислоты, окисляющиеся с выделением энергии.
Гликолиз – бескислородное расщепление. Углеводы могут превращаться в жиры, т.к. реакции обратимы. Дезаминирование – вовлечение аминокислоты в цикл Кребса. Набор витаминов видоспецифичен. Свинья синтезирует витамин С – поэтому мясо свиней кислое.
8)Рецепторная.
Стероидные гормоны легко проникают через плазмалемму и связываются с рецептором в цитоплазме ( белки, которые меняют конформацию и способны пройти через кариолемму, в ядре они работают, как транс-факторы).
Белковые гормоны не могу пройти через плазмалемму. Они взаимодействуют с мембранными рецепторами (обычно гликопротеины).
На N конце – несколько олигосахаридов. Конформация рецептора изменяется. (потрепать собаку по загривку – повиляет хвостом) Погруженная в цитоплазму часть либо сама с кат. активностью, либо меняет конформацию белка – трансмиттер. Он отделится и мигрирует по внутренней стороне плазмалеммы, либо разделится на субъединицы.
Рецептор вазопрессина – трансмиттер (G- белок) делится на субъединицы. G- белок состоит из α (соединена с ГДФ), β и γ единиц. При присоединении вазопрессина α меняет ГДФ на ГТФ и мигрирует до встречи с мембр. погр. ферментом аденилатциклазой. Этот фермент превращает АТФ в сАМФ (циклическая АМФ). При этом ГТФ превращается в сГДФ, а сГДФ возвращается в белок трансмиттер. Если гормон сидит, цикл повторяется.
сАМФ – внутриклеточный медиатор.
сАМФ присоединяется протеинкиназе (фосфорилирует)
Протеинкиназа состоит из 4 субъединиц – 2 – х регуляторных и 2 – х каталитических.; сАМФ взаимодействует с 2 – мя регуляторными. ( не диссоциирует), каталитические фосфорилируют белок. Каскад реакций.
9) Трансформация энергии.
Превращение одного вида энергии в другой. Белок сетчатки – родопсин. В комплексе с ретинолом (производство витамина А) – родопсин, трансформирует световую энергию в электрическую. Энергия химических связей в электрическую у скатов.
Актомиозиновые комплексы (актин и миозин) – хим. энергию в механическую. Энергия химических связей в световую – у бактерий. Кинезин и динеин – транспорт пузырьков внутри клетки, двигаются по микротрубочкам (из тубулина, полярна – голова и хвост).
Один движется от (+) к (-) (динеин), другой наоборот (кинезин). Пузырьки с синтезированными белками идут к КГ.
10)Транспортная.
Трансферрин – транспорт Fe по крови.
Сывороточный альбумин – жирные кислоты. Очень большой глобулярный растворимый – шар с впадинами (неполярные). Жирные кислоты взаимодействуют с впадинами.
Гемоглобин – О2 и СО2.
Пермеазы – мембранный белки, транспорт через плазмалемму заряженных соединений. Это не ферменты, но очень избирательны.
11) Защитная (уникальна)
Иммуноглобулины – глобулярные белки, образуемые в В и Т лимфоцитах в ответ на чужеродные макромолекулярные образования. (бактерии, вирусы, белки и т.д)
Минимум 4 S – S мостика.
2 H - цепи – тяжёлые.
2 L – цепи – лёгкие.
Симметричны, L и H цепи образуют центр опознания эпитопа.
Эпитоп – повторяющийся участок антигена, опознаваемый антителами.
Преципитат – сеточка “склеенных” с помощью антител антигенов. Нерастворима, поглощается фагоцитами.
1928 г – рибозимы, каталитическая функция белков перестала быть уникальной.
Интерфероны – белки, вырабатываемые некоторыми “поражёнными” вирусом клетками. Они взаимодействуют с непоражёнными клетками и через мембрану рецепторы запускают каскад реакций, внутри клеток, на выходе которых – фермент, расщепляющий вирусную РНК.
Введением молока в кровь можно убить – тромбы.
Буферная.
Белки являясь амфотерными полиэлектролитами, способствуют поддержанию определённых значений Ph в отдельных отсеках клетки. Участвуя тем самым в компартментализации. Несмотря на сообщаемость отсеков, Ph в них разный.
Вопрос 18
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 865; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!