Биохимия итоговая. Итоговая работа 2 по БХ (занятие 10). 1. Общая схема распада нуклеиновых кислот пищи, ферменты, субстраты, продукты
 Скачать 1.5 Mb.
|
|
Ренативация рибонуклеазы. процесс денатурации белков может быть обратимым. Это открытие было сделано при изучении денатурации рибонуклеазы - расщепляющего связи между нуклеотидами в РНК. Рибонуклеаза - глобулярный белок, содержащий одну полипептидную цепь, состоящую из 124 аминокислотных остатков. Его конформацию стабилизируют 4 дисульфидные и множество слабых связей. Обработка рибонуклеазы меркаптоэтанолом приводит к разрыву дисульфидных связей и восстановлению SH-групп цистеиновых остатков, что нарушает компактную структуру белка. Добавление мочевины или гуанидинхлорвдаиприводит к образованию случайным образом свёрнутых полипептидных цепей рибонуклеазы, лишённых . денатурации фермента. если путём диализа очистить рибонуклеазу от денатурирующих агентов и меркаптоэтанола, ферментативная активность белка постепенно восстанавливается. Этот процесс называется ренатурацией Возможность ренативации доказана и для других белков. необходимое условие для восстановления его конформации - целостность первичной структуры белка. белки, способные связываться с белками, находящимися в неустойчивом, склонном к агрегации состоянии,способные стабилизировать их конформацию, обеспечивая фолдинг белков получили название "шапероны". Роль шаперонов в фолдинге белков в период синтеза белка на рибосоме защиту реакционно-способных радикалов осуществляют Ш-70.Фолдинг многих высокомолекулярных белков, имеющих сложную конформацию осуществляется в пространстве, сформированном Ш-60. Ш-60 функционируют в виде олигомернoго комплекса, состоящего из 14 субъединиц. Шапероновый комплекс имеет высокое сродство к белкам, на поверхности которых есть участки, обогащённые гидрофобными радикалами). Попадая в полость шаперонового комплекса, белок связывается с гидрофобными радикалами апикальных участков Ш-60. Роль шаперонов в защите белков клеток от денатурирующих стрессовых воздействий Шапероны, участвующие в защите клеточных белков от денатурирующих воздействий, относят к белкам теплового шока.При действии (высокая температура, гипоксия, инфекция, УФО, изменение рН среды, изменение молярности среды, действие токсичных химических веществ, тяжёлых металлов) в клетках усиливается синтез БТШ. они могут препятствовать их полной денатурации и восстанавливать нативную конформацию белков. Болезни, связанные с нарушением фолдинга белков Болезнь Альцхаймера- амилоидоз нервной системы, поражающий лиц преклонного возраста и характеризующийся прогрессирующим расстройством памяти и полной деградацией личности. В ткани мозга откладывается амилоид - белок, образующий нерастворимые фибриллы, нарушающие структуру и функции нервных клеток. Прионовые белки особый класс белков, обладающих инфекционными свойствами. Попадая в организм человека, они способны вызывать тяжёлые неизлечимые заболевания ЦНС, называемые прионовыми болезнями. Прионовый белок кодируется тем же геном, что и его нормальный аналог, т.е. они имеют идентичную первичную структуру. Однако два белка обладают различной конформацией: прионовый белок характеризуется высоким содержанием ?-слоёв, в то время как нормальный белок имеет много спиральных участков. прионовый белок обладает устойчивостью к действию протеаз. 28. Особенности синтеза и процессинга секретируемых белков (на примере коллагена и инсулина). Особенности синтеза и процессинга секретируемых белков. Биосинтез инсулина включает образование двух неактивных предшественников, препроинсулина и проинсулина, которые в результате протеолиза превращаются в активный гормон. Биосинтез препроинсулина начинается с образования сигнального пептида на полирибосомах, связанных с ЭР. Сигнальный пептид проникает в просвет ЭР и направляет поступление в просвет ЭР растущей полипептидной цепи. После окончания синтеза препроинсулина сигнальный пептид, включающий 24 аминокислотных остатка, отщепляется. Проинсулин поступает в аппарат Гольджи, где под действием специфических протеаз расщепляется в нескольких участках с образованием инсулина и С-пептида.в эквимолярных количествах они включаются в секреторные гранулы. В гранулах инсулин соединяется с цинком, образуя димеры и гексамеры. Зрелые гранулы сливаются с плазматической мембраной, и инсулин и С-пептид секретируются во внеклеточную жидкость в результате экзоцитоза. После секреции в кровь олигомеры инсулина распадаются. Разрушение инсулина происходит под действием фермента инсулиназы в печени и в почках. Глюкоза - главный регулятор секреции инсулина. регулирует экспрессию гена инсулина, а также генов других белков, участвующих в обмене основных энергоносителей. При стимуляции глюкозой инсулин быстро освобождается из секреторных гранул, что сопровождается активацией транскрипции мРНК инсулина. Синтез полипептидных цепей коллагенаПолипептидные цепи коллагена синтезируются на полирибосомах, связанных с мембранами ЭР, в виде более длинных, чем зрелые цепи, предшественников - препро-б-цепей. У этих предшественников имеется гидрофобный "сигнальный" пептид на N-конце, содержащий около 100 аминокислот. Основная функция сигнального пептида - ориентация синтеза пептидных цепей в полость ЭР. После выполнения этой функции сигнальный пептид сразу же отщепляется. Синтезированная молекула проколлагена содержит дополнительные участки - N- и С-концевые пропептиды. В состав пропептидов входят остатки цистеина, которые образуют внутри- и межцепочечные S-S-связи. Концевые пропептиды не образуют тройную спираль, а формируют глобулярные домены. Отсутствие N- и С-концевых пептидов в структуре проколлагена нарушает правильное формирование тройной спирали. 29. Различия в продолжительности жизни белков. Убиквитинзависимая система протеолиза. Различия в продолжительности жизни молекул белка После того как белки синтезированы, время их жизни регулируется протеазами. Разные белки имеют разные t1/2: от нескольких часов до нескольких месяцев, а иногда и лет. Ферменты, катализирующие регуляторные реакции метаболических путей, подвергаются быстрому расщеплению, поэтому скорость обновления этих молекул достаточно высока. на продолжительность жизни белков влияет Физиологическое состояние организма. Кроме того, существует мощная система защиты, обеспечивающая быстрое расщепление дефектных белков. Некоторые белки расщепляются лизосомными ферментами. В процессе аутофагии содержимое клетки, включая органеллы, окружается мембраной, сливается с лизосомой другой клетки и подвергается действию лизосомных ферментов.В результате гидролиза образующиеся мономеры поступают в цитоплазму для повторного использования. Для других белков показано расщепление в цитоплазме протеазами. Так, подлежащие разрушению белки первоначально отмечаются клеткой путём присоединения белка под названиемубиквитин. Этот небольшой белок, состоящий из 76 аминокислотных остатков, обнаружен у многих организмов. Убиквитин-зависимая система протеолиза проводит поиск мишени для протеолитической деградации среди внутриклеточных белков. Белки несут специфические сигналы деградации по аналогии с сигнальными последовательностями, которые направляют вновь синтезируемые белки к определенным микрокомпартментам клетки. в ядре и в цитоплазме эта система отделена пространственно и функционально от протеолитических ферментов, ЗАКЛЮЧЕННЫХнных в протеасомы . Распознанные данной системой белки-субстраты маркируются путем ковалентного присоединения к ним молекул стабильного 76- звенного белка - убиквитина . Убиквитин соединяется C-концом с боковыми остатками лизина в субстрате. Наличие такой метки в белке является первичным сигналом сортировки, направляющей образовавшиеся конъюгаты к протеасомам. к субстрату присоединяется несколько молекул убиквитина, которые организованы в виде бусинок на нитке. Молекулы белков, содержащие убиквитин яв-ся субстратами. Убиквитин-активирующий фермент связывает убиквитин, гидролизует ATP и образует тиоэфирную связь между AMP и убиквитином с переносом молекулы убиквитина на один из своих остатков Cys. Молекула активированного убиквитина далее соединяется с одним из ферментов семейства убиквитин-конъюгирующих ферментов и с убиквитин-лигазой . 30. Лекарственные препараты – ингибиторы матричных биосинтезов. Вирусы и токсины ингибиторы матричных синтезов в эукариотических клетках. Интерфероны. Лекарственные препараты и тд. вещества ингибирующая синтез ДНК, РНК или белков нашли применение в лечении инфекционных болезней и опухолевых новообразований, а другие для человека оказались токсинами. Действие ингибиторов матричных биосинтезов как лекарственных препаратов основано на модификации матриц: ДНК, РНК, белоксинтезирующего аппарата или на инактивации ферментов. А. Ингибиторы репликации - противоопухолевые препаратыАнтибиотики, взаимодействующие с ДНК, нарушают её матричную функцию и вызывают подавление процессов репликации и транскрипции. Эти противоопухолевые препараты используют для лечения злокачественных новообразований. Дауномицин взаимодействует с молекулой ДНК таким образом, что циклическая структура этих антибиотиков встраивается между парами оснований G?C, а углеводный компонент занимает малую бороздку ДНК. К препаратам, останавливающим репликацию, относят алкилирующие агенты и ингибиторы ДНК-топоизомеразы II . Б. Ингибиторы транскрипции и трансляции - антибактериальные препараты. К ингибиторам матричных синтезов, оказывающим противобактериальное действие, относят блокаторы синтеза РНК или белка. Сюда относится рифампицин. Антибиотики из семейства рифамицинов ингибируют бактериальную ДНК-зависимую РНК-полимеразу,связываясь с в-субъединицей фермента и препятствуя инициации транскрипции. применяют для лечения туберкулёза. ингибиторами трансляции является: тетрациклины, эритромицин, пуромицин, хлорамфеникол и аминогликозиды. стрептомицин ингибирует инициацию синтеза белка у прокариотов и вызывает ошибки в прочтении информации, закодированной в мРНК. назначают при лечении инфекционных заболеваний сердца. В. Вирусы и токсины - ингибиторы матричных синтезов в эукариотических клетках. после заражения вирусом с высокой скоростью начинается синтез вирусных ДНК, РНК и белков с использованием ферментов и белков, источников энергии клетки хозяина. При этом в инфицированных клетках прекращается синтез нуклеиновых кислот и белков, свойственных организму хозяина. Репродукция вирусных частиц идёт вплоть до гибели заражённой клетки. Токсины. при отравлении бледной поганкой является токсин - б-аманитин, который содержится в теле гриба и вызывает необратимую дисфункцию печени и почек. он ингибирует эукариотические РНК-полимеразы. токсичен белок рицин, выделенный из клещевины обыкновенной. Он представляет собой N-гликозилазу, которая удаляет один остаток аденина из 28S рРНК большой субъединицы рибосомы и ингибирует синтез белка у эукариотов. Г. Интерфероны Интерфероны - гликопротеины, состоящие примерно из 160 аминокислотных остатков. секретируются в ответ на заражение вирусами и препятствуют распространению вирусной инфекции. является очень активным неспецифическим противовирусным агентом двухцепочечная РНК индуцирует синтез 3 типов интерферонов. Связываясь с рецепторами на плазматической мембране заражённых клеток, интерфероны стимулируют синтез ферментов, способных разрушать мРНК вирусов, препятствуя экспрессии вирусных генов в клетках эукариотов. Исследование механизма действия интерферонов показало, что они: · рибонуклеазы - фермента, расщепляющего матричные и рибосомныеРНК; · стимулируют синтез протеинкиназы, которая фосфорилирует иинактивирует фактор инициации eIF2. интерфероны, полученные промышленным путём используют при лечении обычной простуды, гриппа, полиомиелита, ветряной оспы, герпеса, вируса гепатита , гемобластозов . |