белки. 1. Белковые молекулы как основа жизни. Биологические функции белков
 Скачать 39.46 Kb.
|
|
42. Принцип и использование метода ионообменной хроматографии. Метод основа на разделении белков, различающихся суммарным зарядом при определенных значениях рН и ионной силы раствора. При пропускании раствора белков через хроматографическую колонку, заполненную твердым пористым заряженным материалом, часть белков задерживается на нем в результате электростатических взаимодействий. В качестве неподвижной фазы используют ионообменники - полимерные органические веществ, содержащие заряженные функциональные группы. 43. Понятие об афинной хроматографии, значение метода. Это наиболее специфичный метод выделения индивидуальных белков, основанный на избирательном взаимодействии белков с лигандами, прикрепленными к твердо мы носителю. В качестве лиганда может быть использован субстрат или кофермент, если выделяют какой-либо фермент, антигены, для выделения антител и т.д. Через колонку, заполненную иммобилизированным лигандом, пропускают раствор, содержащий смесь белков. К лиганду присоединяется только белок, специфично взаимодействующий с ним; все остальные белки выходят с элюатом. Белок, адсорбированный на колонке, можно снять, промыв ее раствором с измененным значением рН или измененной ионной силой. 44. Гельфильтрация, принцип, значение метода. Метод разделения белков с помощью гель-фильтрационной хроматографии основан на том, что вещества, отличающиеся молекулярной массой, по-разному распределяются между неподвижно и подвижной фазами. Хроматографическая колонка заполняется гранулами пористого вещества. В структуре полисахарида образуются поперечные связи и формируются гранулы с "порами", через которые легко проходят вола и низкомолекулярные вещества. В зависимости от условий модно формировать гранулы с разной величие ой "пор". Неподвижная фаза - жидкость внутри гранул, в которую способны пронизать низкомолекулярные вещества и белки с небольшой молекулярной массой. Смесь белков, нанесенную на хроматографическую колонку, вымывают, отпуская через колонку растворитель. Вместе с фронтом растворителя движутс и самые крупные молекулы. Более мелкие молекулы диффундируют внутрь гранул сефадекса и на некоторое время попадают в неподвижную фазу, в результате чего их движение задерживается. Величина пор определяет размер молекул, способных проникают внутрь гранул. 45. Электрофорез как метод разделения белков. Принцип, значение для клиники. Метод основа на том, что при определенном значении рН и ионной силы раствора белки двигаются в электрическом поле со скоростью, пропорциональной их суммарному заряду. Белки, имеющие суммарный отрицательный заряд, двигаются к аноду (+), а положительно заряженные белки - к катоду (-). Электрофорез проводят на различных носителях: бумаге, крахмальном геле, полиакриламидном геле и др. В отличии от электрофореза на бумаге, где скорость движения белков пропорциональная только из суммарному заряду, в полиакриламидном геле скорость движения белков пропорциональна их молекулярным массам. 46. Нуклеопротеины. Химический состав, локализация в клетке. Общая характеристика белковых и нуклеопротеидных комплексов. Нуклеопротеины состоят из белков и нуклеиновых кислот. Последние рассматриваются как простетические группы. В природе обнаружено 2 типа нуклеопротеинов, отличающихся друг от друга по составу, размерам и физико-химическим свойствам,– дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) и рибонуклеопротеины (РНП). ДНП преимущественно локализованы в ядре, а РНП – в цитоплазме. В то же время ДНП открыты в митохондриях, а в ядрах и ядрышках обнаружены также высокомолекулярные РНП. 47. Типы нуклеиновых кислот. Химический состав ДНК и РНК. Молекулярная масса нуклеиновых кислот, локализация в клетке, функции. В природе обнаружено 2 типа нуклеопротеинов, отличающихся друг от друга по составу, размерам и физико-химическим свойствам,– дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) и рибонуклеопротеины (РНП). ДНП преимущественно локализованы в ядре, а РНП – в цитоплазме. В то же время ДНП открыты в митохондриях, а в ядрах и ядрышках обнаружены также высокомолекулярные РНП. В молекуле ДНК углевод представлен дезоксирибозой, а в молекуле РНК – рибозой, отсюда их названия: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК) кислоты. Кроме того, они содержат фосфорную кислоту, по два пуриновых и по два пиримидиновых основания; различия только в пиримидиновых основаниях: в ДНК содержится тимин, а в РНК – урацил. В составе ДНК и РНК открыты так называемые минорные (экзотические) азотистые основания. Углеводы (рибоза и дезоксирибоза) в молекулах ДНК и РНК находятся в β-D-рибофуранозной форме. Роль н.к.: структурные элементы клетки, ее ядра и цитоплазмы. Деление клеток, передача наследственной информации, биосинтез белков связаны с нуклеопротеинами и входящими в их состав нуклеиновыми кислотами. 48. Химический состав мононуклеотидов ДНК, уровни структурной организации ДНК. Первичная структура ДНК, ее закономерности. Вторичная структура ДНК. Строение мононуклеотида: азотистое основание, пентоза (дезоксирибоза); остаток фосфорной кислоты. Уровни структурной организации ДНК: первичная, вторичный и третичный. Первичная структура ДНК — это линейная последовательность нуклеотидов ДНК в цепи. Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК записывают в виде буквенной формулы ДНК. Вторичная структура ДНК образуется за счет взаимодействий нуклеотидов (в большей степени азотистых оснований) между собой, водородных связей. Классический пример вторичной структуры ДНК — двойная спираль ДНК. Двойная спираль ДНК — самая распространенная в природе форма ДНК, состоящая из двух полинуклеотидных цепей ДНК. Построение каждой новой цепи ДНК осуществляется по принципу комплементарности, т. е. каждому азотистому основанию одной цепи ДНК соответствует строго определенное основание другой цепи. 49. Строение хромосом. Уровни компактизации ДНК в хромосомах, понятие о нуклеосомной частице и нуклеосоме. Хромосома – это наиболее компактная форма наследственного материала клетки. Хромосома может быть одинарной (из одной хроматиды) и двойной (из двух хроматид). Хроматида – это нуклеопротеидная нить, половинка двойной хромосомы. Участки хромосомы: -Центромера (первичная перетяжка) - это место соединения двух хроматид; -По сторонам от центромеры лежат плечи хромосомы. В зависимости от места расположения центромеры хромосомы делят на равноплечие (метацентрические) неравноплечие (субметацентрические) палочковидные (акроцентрические) – имеется только одно плечо. -Вторичная перетяжка – ядрышковый организатор, содержит гены рРНК, имеется у одной – двух хромосом в геноме. -Теломеры – концевые участки хромосом. Уровни компактизации ДНК: 1-нуклеосомный 2-нуклемерный 3-петельный 4-метафазная хромосома Нуклеосома — это структурная часть хромосомы, образованная совместной упаковкой нити ДНК с гистоновыми белками H2А, H2B, H3 и H4. 50. Роль гистоновых белков в компактизации молекул ДНК в хромосоме. Главными компонентами хроматина являются ДНК и белки, среди которых основную массу составляют гистоны. Гистоны связаны с ДНК в виде молекулярного комплекса, в виде субъединиц, или нуклеосом. До недавнего времени считалось, что ДНК равномерно покрыта этими белками, связь которых с ДНК определяется свойствами гистонов. Гистоны - белки, характерные только для хроматина, - обладают рядом особых качеств. Это основные или щелочные белки, свойства которых определяются относительно высоким содержанием таких основных аминокислот, как лизин и аргинин. Именно положительные заряды на аминогруппах лизина и аргинина обусловливают соленую или электростатическую связь этих белков с отрицательными зарядами на фосфатных группах ДНК. Эта связь достаточно лабильна, легко нарушается, в результате чего может происходить диссоциация ДНП на ДНК и гистоны. Поэтому хроматин (дезоксирибонуклеопротеин, или, как его раньше называли, нуклеогистон) является сложным нуклеиново-белковым комплексом, в который входят линейные высокополимерные молекулы ДНК и огромное множество молекул гистонов (до 60 млн копий каждого типа гистонов на ядро). Гистоны - наиболее хорошо биохимически изученные белки. 51. РНК, химический состав, особенности структурной организации, типы РНК, функции. РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК), тип нуклеиновых кислот; содержатся во всех живых клетках и участвуют в двух этапах реализации генетической информации: транскрипции(синтезе РНК на ДНК) и трансляции (синтезе белков на рибосомах). Молекулы РНК, как правило, представляют собой одноцепочечные незамкнутые полинуклеотиды, построенные из мономеров – нуклеотидов (в данном случае – рибонуклеотидов). В отдельных местах цепи нуклеотиды спариваются по принципу комплементарности и образуются участки двойной спирали. Число рибонуклеотидов в молекуле может быть от нескольких десятков до десяти тысяч. В отличие от дезоксирибонуклеотидов ДНК, содержащих углевод дезоксирибозу, рибонуклеотиды содержат углевод рибозу, а вместо азотистого основания тимина – урацил. Остальные азотистые основания (аденин, гуанин и цитозин) те же, что в ДНК. Различные классы РНК выполняют в клетках разные функции, но все они синтезируются на матрице ДНК. Рибосомальные РНК (р-РНК), составляющие основную массу всех клеточных РНК (80–90 %), соединяясь с белками, формируют рибосомы, органоиды, осуществляющие синтез белков. В клетках эукариот р-РНК синтезируются в ядрышках. Транспортные РНК (т-РНК) с помощью специального фермента связываются с аминокислотами и доставляют их на рибосомы. Информационные, или матричные, РНК (и-РНК, м-РНК) составляют в клетке ок. 2 % от общего количества РНК. В клетках эукариот и-РНК синтезируются в ядрах на матрицах ДНК, затем переходят в цитоплазму и связываются с рибосомами. Здесь они, в свою очередь, служат матрицами для синтеза белка на рибосомах. 52. Липопротеины. Химический состав, строение, представители, биологическая роль. Этот класс сложных белков состоит из белка и простетической группы, представленной каким-либо липидом. В частности, в составе липопротеинов открыты нейтральные жиры, свободные жирные кислоты, фосфолипиды, холестериды. Липопротеины широко распространены в природе: в растениях, тканях животных и у микроорганизмов- и выполняют разнообразные биологические функции. Они входят в состав клеточной мембраны и внутриклеточных биомембран ядра, митохондрий, микросом, а также присутствуют в свободном состоянии (главным образом в плазме крови). К липопротеинам относятся, кроме того, тромбопластический белок ткани легких, липовителлин желтка куриного яйца, некоторые фосфолипиды молока и т.д. Установлено, что липопротеины участвуют в структурной, комплексной организации миелиновых оболочек, нервной ткани, хлоропластов, фоторецепторной и электронно-транспортной систем, палочек, колбочек сетчатки и др. Большинство ЛП синтезируется в печени или в слизистой оболочке кишечника. Они содержат гидрофобное липидное ядро, окруженное полярными липидами и оболочкой из белков, получивших название апобелки. 53. Фосфопротеины, химический состав, представители, биологическая роль. Фосфопротеины - сложные белки, содержащие в качестве не белковой части остаток фосфорной кислоты. К ним относятся казеиногены молока, митеины яичного белка, некоторые ферменты. Большое количество фосфопротеинов содержится в клетках ЦНС. Фосфопротеины занимают особое положение в биохимии фосфорсодержащих соединений не только в результате своеобразия структурной организации, но и вследствие широкого диапазона функций в метаболизме. Характерной особенностью структуры фосфопротеинов является то, что фосфорная кислота оказывается связанной сложноэфирной связью с белковой молекулой через гидроксильные группыβ-оксиаминокислот, главным образом серина и в меньшей степени треонина. На однумолекулу белка обычно приходится 2–4 остатка фосфата. 54. Хромопротеины, химический состав, представители, биологическая роль. Хромопротеины (от греч. chroma – краска) состоят из простого белка и связанного с ним окрашенного небелкового компонента. Различают гемопротеины (содержат в качестве простетической группы железо), магнийпорфирины и флавопротеины (содержат производные изоаллоксазина). Хромопротеины наделены рядом уникальных биологических функций: они участвуют в таких фундаментальных процессах жизнедеятельности, как фотосинтез, дыхание клеток и целостного организма, транспорт кислорода и диоксида углерода, окислительно-восстанови-тельные реакции, свето- и цветовосприятие и др. Хлорофилл, гемоглобин, миоглобин. 55. Гемсодержащие хромопротеины. Основные представители, биологическая роль. К группе гемопротеинов относятся гемоглобин и его производные, миоглобин, хлорофиллсодержащие белки и ферменты (вся цитохромная система, каталаза и пероксидаза). Все они содержат в качестве небелкового компонента структурно сходные железо(или магний)-порфирины, но различные по составу и структуре белки, обеспечивая тем самым разнообразие их биологических функций. Гемоглобин в качестве белкового компонента содержит глобин, а небелкового - гем. Видовые различия гемоглобина обусловлены глобином, в то же время гем одинаков у всех видов гемоглобина. Гемоглобину принадлежит уникальная роль в транспорте кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Это важное проявление жизни - дыхание - основано на взаимодействии многих типов атомов в гигантской молекуле гемоглобина. В молекуле гемоглобина взрослого человека, обозначаемого НbА (от англ. adult - взрослый), содержатся четыре полипептидные цепи, которые вместе составляют белковую часть молекулы - глобин. Две из них, называемые α-цепями, имеют одинаковую первичную структуру и включают по 141 аминокислотному остатку. Две другие, обозначаемые β-цепями, также идентично построены и содержат по 146 аминокислотных остатков. Таким образом, вся молекула белковой части гемоглобина состоит из 574 аминокислот. Во многих положениях α- и β-цепи содержат одинаковые аминокислотные последовательности. 56. Металлопротеины, многообразие представителей, роль в процессах жизнедеятельности. К металлопротеинам относятся биополимеры, содержащие, помимо белка, ионы какого-либо одного или нескольких металлов ферритин. трансферрин гемосидерин белки, координационно связанные с атомами металлов в составе сложных белков-ферментов, для которых металл служит или мостиком между белковым компонентом и субстратом, или, что более вероятно, металл в них непосредственно выполняет каталитическую функцию. Имеющиеся данные о некоторых ферментах, активность которых зависит от присутствия ионов металлов. 57. Гликопротеины, понятие, химический состав. Особенности строения углеводной части гликопротеинов. Представители. Биологические функции. Гликопротеины - сложные белки, состоящие из белковой и не белковой части, представленной нейтральными или кислыми мукополисахаридами. В состав углеводной группы могут входить гексозы, гексозамины, глюкуроновая кислота, сиаловые кислоты. К кислым мукополисахаридам относятся гиалуроновая, хондроитинсерная кислоты, гепарин. Нейтральные мукополисахариды входят в состав слизистых секретов слюны, желудочного сока, содержатся в плазме крови, гормонах, ферментах. Мукополисахариды могут встречаться в тканях и жидкостях организма и в свободном виде. |