итог по бх. 1. Дать определение и характеризовать первичную структуру белка
 Скачать 243 Kb.
|
|
1.Дать определение и характеризовать первичную структуру белка. Первичная структура – последовательность аминокислотных остатков, соединенных пептидной связью. Начинается со свободной аминогруппы (N-конец), завершается свободной карбоксильной группой (С – конец). Наличие С = С придает пептидной связи планарный характер, т. е. вращение между N и О затруднено, что делает первичную структуру белков более жесткой. NB!: Первичная структура белка имеет важное значение для индивидуальных (нативных) свойств пептида, полипептида и белков, Т. Е. последовательность аминокислот в любом белке строго специфична и детерминирована генами. Такая последовательность аминокислот формирует уникальную четвертичную структуру. К первичной структуре можно отнести дисульфидные мостики, образованные остатками цистеина. Следовательно, первичная структура стабилизируется ковалентными связями между аминокислотными остатками. 2.Дать определение вторичной структуре белка. Охарактеризовать связи, стабилизирующие структуру Вторичная структура 1)α – спираль – поддерживается водородными связями между пептидными связями. Водородныесвязи играют роль во взаимодействии между поддержании структуры белков, нуклеиновых кислот. Они всегда электроотрицательным атомом (N или О) и Н, который связан ковалентной связью с электроотрицательным атомом. 2)β –складчатая структура – параллельно идущие полипептидные цепи, которые связаны водородными связями 3)Смешанная вторичная структура – чередование α –спирали и β –складчатой структуры. 4)* Вторичная структура молекулы коллагена. В основе - стерическое взаимодействие между кольцами остатков пролина (водородных связей в первичной структуре нет).Отличие тройной спирали предшественника коллагена состоит в том, что водородные связи образованы гидроксигруппами остатков гидроксипролина. 3. Дать определение и характеризовать третичную структуру белка. Определение нативной конформации. Третичная - специфичная для каждого белка пространственная упаковка молекулы. Имеющие гидрофобный характер радикалы аминокислотных остатков ориентированы внутрь молекулы, а гидрофильные ( О+ + , NН3 , СОО-) – на поверхности молекулы. Структуру поддерживают гидрофобные взаимодействия радикалами аминокислот. Находящиеся на поверхности функциональные группы могут давать сложноэфирные связи, водно-солевые мостики и т. д. Эти функциональные группы способствуют связыванию молекул воды и образованию гидратной оболочки. Каждый белок имеет собственную третичную структуру. Небольшое изменение ее может привести к потере физиологических функций белка. Нативной (природной, неизменной) конформацией называют характерную трехмерную структуру белка, в которой он стабилен и проявляет биологическую активность при физиологических условиях (температура и рН). Белки - высокомолекулярные соединения, обладающие гидрофильными свойствами. 4. Дать определение и характеризовать четвертичную структуру белка. Что такое олигомерные белки. Четвертичнаяструктурабелка– это соединение (комплекс) из нескольких отдельных полипептидных цепей (ППЦ), у каждой из которых обычно есть третичная структура. Кратко: четвертичная структура – это комплекс глобул. Олигомерными называются белки, содержащие две или большее число полипептидных цепей. Одни из них имеют только две цепи, другие - несколько цепей, но есть белки, состоящие из десятков полипептидных цепей. Полипептидные цепи в олигомерных белках могут быть либо одинаковыми, либо разными. Число полипептидных цепей в олигомерном белке можно установить по числу аминоконцевых остатков, приходящихся на одну молекулу белка. 5.Правила образование полипептидной цепи и пептидной связи. Полипептидная цепь на одном конце содержит свободную, не участвующую в образовании пептидной связи, NH - группу, этот участок обозначается как N–конец. На противоположной стороне располагается свободная, не участвующая в образовании пептидной связи, НООС-группа, это– С-конец. Получается, что пептидная связь это связь между аминогруппой одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты. Так как соединены две аминокислоты, то название молекулы — дипептид. Ничего не мешает мне присоединить еще одну. Образование триипептида И это уже трипептид. Если соединены до 10 пептидов, то это олигопептид. От 10 до 50 — полипептид, ну а если больше 50, то это белок. 6.Дать определения: олигамерные белки, нативная конформация. Привести примеры Олигомерные белки – состоят из 2 и более полипептидных цепей (субъединиц). (прим. Гемоглобин). Функционально активная конформация белка называется нативной конформацией. Нативная конформация опеределяется инструкциями, заключенными в аминокислотной последовательности. Сложные белки или протеиды состоят в отличие от простых из белковой части и небелковой, которая называется простетической группой. Олигомерные белки могут существовать в виде нескольких устойчивых конформаций и обладают аллостерическими свойствами, то есть способны переходить из одной конформаций в другую с изменением своей функциональной активности. Примерами олигомерных белков могут служить эритроцитарный белок гемоглобин, и многие другие. Нативная конформация- это пространственное положение фермента (белка) в нормальных условиях организма с сохранением функциональной (ферментативной) активности. Пример:гемоглобин----оксигемоглобин, метгемоглобин; альбумин - яйцо сварили - денатурировался - потерял нативную конформацию). 7.Дать определение понятиям простой и сложный белок. Привести примеры. Простые белки (протеины) состоят только из аминокислот. Сложные белки (протеиды) состоят из глобулярных белков и небелкового компонента. Небелковая часть сложного белка называется простетической группой. Простетическая группа может быть представлена различными по химической природе соединениями. В зависимости от ее строения и свойств сложные белки подразделяются: хромопротеины – содержат в качестве небелковой части окрашенный компонент (гемоглобин, миоглобин, цитохромы, хлорофилл); гликопротеины – содержат углеводы; нуклеопротеины – содержат нуклеиновые кислоты; липопротеины – содержат липиды; фосфопротеины – содержат остаток ортофосфорной кислоты; казеин молока, в котором содержание фосфорной кислоты достигает 1%;вителлин, вителлинин и фосвитин, выделенные из желтка куриного яйца;овальбумин, открытый в белке куриного яйца;ихтулин, обнаруженный в икре рыб и, который играет немаловажную роль в развитии эмбриона рыб. металлопротеины – содержат комплексно связанный металл. 8. Перечислить согласно классификации 20 АМК  9.Что такое денатурация? Перечислите факторы, вызывающие денатурацию. Перечислить 20 аминокислот и записать формулу в общем виде. Денатурация - изменение нативной конформации белковой молекулы под действием различных дестабилизирующих факторов. Аминокислотная последовательность белка не изменяется. Приводит к потере белками их естественных свойств Факторы, которые вызывают денатурацию белков, можно разделить на физические и химические. Физические факторы 1. Высокие температуры. Для разных белков характерна различная чувствительность к тепловому воздействию. Часть белков подвергается денатурации уже при 40-500С. Такие белки называют термолабильными. Другие белки денатурируют при гораздо более высоких температурах, они являются термостабильными. 2. Ультрафиолетовое облучение 3. Рентгеновское и радиоактивное облучение 4. Ультразвук 5. Механическое воздействие (например, вибрация). Химические факторы 1. Концентрированные кислоты и щелочи. Например, трихлоруксусная кислота (органическая), азотная кислота (неорганическая). 2. Соли тяжелых металлов (например, CuSO4). 3. Органические растворители (этиловый спирт, ацетон) 4. Растительные алкалоиды. 5. Мочевина в высоких концентрациях Механизмы их действии Практически любое заметное изменение внешних условий, например, нагревание или обработка белка кислотой приводит к последовательному нарушению четвертичной, третичной и вторичной структур белка. Обычно денатурация вызывается повышением температуры (начало данного процесса происходит при 38°C и выше) , действием сильных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, некоторых растворителей (спирт) , радиации и др. Денатурация часто приводит к тому, что в коллоидном растворе белковых молекул происходит процесс агрегации частиц белка в более крупные. Визуально это выглядит, например, как образование «белка» при жарке яиц. Ренатурация (высаливание) — процесс, обратный денатурации, при котором белки возвращают свою природную структуру. Нужно отметить, что не все белки способны ренатурировать; у большинства белков денатурация необратима. 10. Какую реакцию необходимо провести для обнаружения белка? Как известно, белок молока (казеин) сворачивается, выпадая в осадок при кипячении, если молоко кислое. Чем это можно объянсить Когда кипятят молоко казеин всегда денатурирует и выпадает в осадок тогда, когда лишен заряда, а это происходит в кислом молоке. Следовательно, изоэлектрическая точка казеина находится в кислой среде. 11.Растворимость белков: факторы, влияющие на растворимость белков Белки бывают растворимые и нерастворимые в воде. Растворимость белков зависит от их структуры, величины рН, солевого состава раствора, температуры и других факторов и определяется природой тех групп, которые находятся на поверхности белковой молекулы. К нерастворимым белкам относятся кератин (волосы, ногти, перья), коллаген (сухожилия), фиброин (щелк, паутина). Многие другие белки растворимы в воде. Растворимость определяется наличием на их поверхности заряженных и полярных группировок (-СОО-, -NH3+, -OH и др.). Заряженные и полярные группировки белков притягивают к себе молекулы воды, и вокруг них формируется гидратная оболочка (рис. 15), существование которой обусловливает их растворимость в воде.  Рис. 15. Образование гидратной оболочки вокруг молекулы белка. На растворимость белка влияет наличие нейтральных солей (Na2SO4, (NH4)2SO4 и др.) в растворе. При малых концентрациях солей растворимость белка увеличивается (рис. 16), так как в таких условиях увеличивается степень диссоциации полярных групп и экранируются заряженные группы белковых молекул, тем самым снижается белок-белковое взаимодействие, способствующее образованию агрегатов и выпадению белка в осадок. При высоких концентрациях солей растворимость белка снижается (рис. 16) вследствие разрушения гидратной оболочки, приводящего к агрегации молекул белка.  Рис. 16. Зависимость растворимости белка от концентрации соли Существуют белки, которые растворяются только в растворах солей и не растворяются в чистой воде, такие белки называют глобулины. Существуют и другие белки – альбумины, они в отличие от глобулинов хорошо растворимы в чистой воде. Растворимость белков зависит и от рН растворов. Как мы уже отмечали, минимальной растворимостью обладают белки в изоэлектрической точке, что объясняется отсутствием электростатического отталкивания между молекулами белка. При определенных условиях белки могут образовывать гели. При образовании геля молекулы белка формируют густую сеть, внутреннее пространство которой заполнено растворителем. Гели образуют, например, желатина (этот белок используют для приготовления желе) и белки молока при приготовлении простокваши. На растворимость белка оказывает влияние и температура. При действии высокой температуры многие белки выпадают в осадок вследствие нарушения их структуры, но об этом более подробно поговорим в следующем разделе. 12. Методы очистки и методы разделения белков особенности строения и функционирования организма зависят от набора белков, синтезирующихся в нём. Изучение строения и свойств белков невозможно без их выделения из клетки и очистки от других белков и органических молекул. Стадии выделения и очистки индивидуальных белков: 1.Разрушение клеток изучаемой ткани и получение гомогента 2.Разделение гомогента на фракции центрифугированием, получение ядерной, митохондриальной, цитозольной или иной фракции, содержащей искомый белок. 3. Избирательная тепловая денатурация - кратковременное нагревание раствора белков, при котором можно удалить часть денатурированных белковых примсей ( в том случае, если белок относительно термостабилен). 4.Высаливание - Различные белки выпадают в осадок при разной концентрации соли в растворе. Постепенно повышая ее концентрацию, можно получить ряд отдельных фракций с преимущественным содержанием выделяемого белка в одной из них. Наиболее часто для фракционирования белков используют сульфат аммония. Белки с наименьшей растворимостью выпадают в осадок при небольшой концентрации солей. 5. Гель - фильтрация - метод молекулярногопросеивания молекул через набухшие гранулы сефадекса (трехмерные полисахаридные цепи декстрана, имеющие поры). Скорость прохождения белков через колонку, заполненную сефадексом, будет зависеть от их молекулярной массы: чем меньше масса молекул, тем легче они проникают внутрь гранул и дольше там задерживаются, чем больше масса, тем быстрее они элюируются с колонки. 6.Ультрацентрифугирование - метод, заключающийся в том, то белки в центрифужной пробирке помещают в ротор ультрацентрифуги . При вращении ротора скорость оседания белков пропорциональна их молекулярной массе: более тяжелые белки образуют фракции, расположенные ближе ко дну кюветы, более лёгкие - к поверхности. 7. Электрофорез - метод, в основе которого лежат различия в скорости движения белков в электрическом поле. Эта величина пропорциональна заряду белков. Электрофорез белков проводят на бумаге ( где скорость движения белков пропорциональна только их заряду) или в полиакриламидном геле, имеющем опрееленную велиину пор ( скорость движения белков пропорциональна их заряду и молекулярной массе). 8.Ионообменная хромотогрфия - метод фракционирования, основанный на связывании ионизированных групп белков сс противоположно заряженными группами ионообмннных нерастворимых полимеров. Прочность связывания белка со смолой пропорциональна заряду белка. Белки, адсорбированные на ионообменном полимере, можно смыть возрастающими концентрациями NaCl; чем меньше заряд белка, тем меньшая концентрция NaCl потребуется, чтобы смыть белок, прикрепленный к ионогенным группам среды. 9. Аффинная хромотография - наиболее специфический метод выделения индивидуальных белков. К инертному полимеру ковалентно присоединяется лиганд какого-либо белка. При пропускании раствора белков через колонку с полимером за счет комплементраного связывания белка с лигндом на колонке адсорбируется только специфичный для данного лиганда белок. 10. Для удаления низкомолекулярных соединений из раствора выделяемого белка применяют метод диализа. Метод основан на неспособности белков проходить через полунепроницаемую мембраану, легко пропускающую низкомолекулярные вещества, в частности соли . Применяется для очистки белков от низкомолекулярных примесей, например от солей послее высаливания 13.Методы выделения и очитски белков: охарактеризовать метод гель - фильтрации, ультрацентрифугирования. Единицы седиментации 5. Гель - фильтрация - метод молекулярногопросеивания молекул через набухшие гранулы сефадекса (трехмерные полисахаридные цепи декстрана, имеющие поры). Скорость прохождения белков через колонку, заполненную сефадексом, будет зависеть от их молекулярной массы: чем меньше масса молекул, тем легче они проникают внутрь гранул и дольше там задерживаются, чем больше масса, тем быстрее они элюируются с колонки. 6.Ультрацентрифугирование - метод, заключающийся в том, то белки в центрифужной пробирке помещают в ротор ультрацентрифуги . При вращении ротора скорость оседания белков пропорциональна их молекулярной массе: более тяжелые белки образуют фракции, расположенные ближе ко дну кюветы, более лёгкие - к поверхности. 14. Что такое ИЭТ? еобходимо из смеси белков сконцентрировать один из белков с известным значением ИЭТ. Как действоввать располагая набором кислот, оснований и этанолом? 15. Методы выделения и очистки белков: перечислить и охарактеризовать диализ и гель фильтрацию |