ФОСФОПРОТЕИНЫ
— Химическийсостав, место прикрепления фосфорной кислоты и биологическое значение наличия фосфорной кислоты на примерах
- фосфорилазы
- гликогенсинтетазы
- казеиногена молока
— Реципрокные взаимоотношения фосфорилазы и гликогенсинтетазы
20
УГЛЕВОД–БЕЛКОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ
ГЛИКОПРОТЕИНЫ (ГП) И ПРОТЕОГЛИКАНЫ (ПГ)
Гликопротеины (соотношение белкового компонента и простетической группы ≈95 :
5)
— Углеводы гликопротеидов
- химическая природа и структура,
- роль углеводного компонента (стабильность, период полураспада, функциональное значение).
— Примеры гликопротеинов и выполняемые ими функции
Отдельные группы ГП
Выполняемые функции
1. ГП сыворотки крови: факторы свертывания, транспортные ГП, иммуноглобулины, интерфероны
2. ГП слюны, желудочного сока и мочи: муцин, внутренний фактор Касла,
3. ГП–ферменты: энтерокиназа, холинэстераза, пероксидаза
4. ГП–гормоны: гонадотропный, тиреотропный
5. ГП мембран
?
УГЛЕВОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГЛИКОПРОТЕИНОВ
21
Протеогликаны (соотношение белкового компонента и простетической группы≈5 : 95)
— Углеводы протеогликанов:
- химическая природа и структура - гетерополисахариды
(гликозамингликаны, старое название – мукополисахариды),
- роль углеводного компонента (стабильность, период полураспада, функциональное значение),
- сульфопроизводные гликозаминогликанов
—
Примеры протеогликанов, гликозаминогликанов (опишите их состав, структуру и биологические функции):
- гиалуроновая кислота,
- хондроитинсульфат,
- дерматансульфат,
- кератансульфат,
- гепарин.
22
ГЛИКОЗАМИНОГЛИКАНЫ
23
СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА
(ФРМАГМЕНТ КОМПЛЕКСА ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ С
ПРОТЕОГЛИКАНОМ)
МЕТАЛЛОПРОТЕИНЫ
— Примеры металлопротеинов, содержащих:
- Негеминовое железо (ферритин, трансферрин, гемосидерин)
- Медь (цитохромоксидаза а3, тирозиназа)
- Натрий, калий, кальций (АТФ–азы)
- Цинк (карбоангидразы, алкогольдегидрогеназа, инсулин)
- Молибден (ксантиноксидаза)
— Функции металлопротеинов
- транспортная
- депонирующая
- структурная
- ферментативная
ЛИПИД–БЕЛКОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Свободные липид–белковые комплексы (липопротеины плазмы крови)
Структурные протеолипиды (протеолипиды мембран)
Липопротеины плазмы крови
24
— Химический состав липопротеинов плазмы крови (ТГ, ЭХС,ФЛ, ХС, белки).
— Предпосылки их формирования (липиды – гидрофобные молекулы).
— Схема строения липопротеиновой частицы (гидрофильные и гидрофобные компоненты):
—
Классификация
липопротеинов плазмы крови
[1] – классификация по плотности (флотации)
[2] – классификация по электрофоретической подвижности
25
ХМ — хиломикроны
ЛПОНП (пре–
–ЛП) — липопротеины очень низкой плотности (пре–
–
липопротеины)
ЛПНП (
–ЛП) — липопротеины низкой плотности (
-липопротеины)
ЛПВП (
–ЛП) — липопротеины высокой плотности (
-липопротеины)
—
Атерогенные и
антиатерогенные
липопротеины
плазмы
крови
(покажите зависимость этих свойств от химического состава, размеров и функций липопротеинов)
Классификация
1
ХМ
ЛПОНП
ЛППП
ЛПНП
ЛПВП
2
–ЛП пре–
–ЛП флотирую щие ЛП
–ЛП
–ЛП
Химический
состав, %
Белки – 2
ФЛ – 3
Хс – 2
ЭХс – 3
ТГ – 90
Белки – 10
ФЛ – 18
Хс – 7
ЭХс – 10
ТГ – 55
Белки – 11
ФЛ – 23
Хс – 8
ЭХс – 30
ТГ – 26
Белки – 22
ФЛ – 21
Хс – 8
ЭХс – 42
ТГ – 7
Белки – 50
ФЛ – 27
Хс – 4
ЭХс – 16
ТГ – 3
Апопротеин
В, С
В, С
В
В
А
Место
образования
Эпителий тонкого кишечника
Клетки печени и эпителий тонкого кишечника
Плазма крови
Плазма крови (из
ЛПОНП)
Клетки печени
Функция
Транспорт экзогенных липидов из тонкого кишечника
Транспорт эндогенных липидов из печени и слизистой тонкого кишечника
Предшест венник
ЛПНП
Транспорт холестерина в ткани
Транспорт холестерина из тканей в печень
Плотность,
г/мл
0,92–0,98 0,96–1,00 1,007–1,019 1,00–1,06 1,06–1,21
Диаметр
частиц, нм
Больше 120 30–100 27 21–25 7–15
26
Схема соотношения отдельных классов липидов и белков в составе липопротеинов плазмы крови
Структурные липопротеины(протеолипиды мембран клеток и субклеточных структур)
— Соотношение белков и липидов в различных мембранах (плазматических, митохондриальных и миелиновых – 50:50; 80:20; 20:80)
— Липиды мембран амфифильны
(фосфолипиды, фосфатидилнозитол, холестерин, плазмалогены, сфинголипиды,кардиолипины, гликолипиды)
— Белки мембран и их биологические функции (структурные, антигенные, рецепторные, ферментные, транспортные и др.)
Взаимоотношения белков и липидов в мембранах клеток:
— унитарная модель мембраны клеток типа сэндвича (Даниэли и Даусон, 1931): фосфолипидный бислой, пронизанный порами, покрытыми белками;
— жидкостно–мозаичная модель мембраны клеток (Сингер и Николсон, 1972):
фосфолипидный бислой жидкой консистенции, на поверхности которого и в глубине распределены, как на мозаике, различные белки – поверхностные, интегральные. Последние пронизывают липидный бислой, образуя пространства (поры), заполненные водой. Неселективные каналы, через которые по градиенту концентрации проходят молекулы с молекулярной массой 10 КД, селективные каналы содержат радикалы аминокислот, которые пропускают ионы одноименного знака заряда.
Холестерин снижает текучесть мембраны и придает структурную организованность фосфолипидному бислою.
27
Схема строения жидкостно-мозаичной модели мембраны
— Молекулы липидов и белков в мембране постоянно перемещаются в
определенной закономерности (латеральное перемещение, перевертывание и др.)
— Асимметричность мембран по химическому составу, структуре и биологическое значение этого явления
— Рецепторы мембран:
- интегрины, обеспечивают передачу информации из межклеточного ––
пространства в клетку и обратно;
- кадгерины и селектины – участвуют в формировании межклеточной адгезии.
Механизмы транспорта веществ через мембраны
клеток для липофильных и гидрофильных веществ:
— механизмы транспорта по законам диффузии (обычная [I] и облегченная [II] диффузия)
— активный транспорт веществ через мембраны клеток (унипорт) против градиента концентрации (белки–переносчики, энергия АТФ), унипорт, симпорт [IIIa], антипорт [IIIб])
— везикулярный транспорт макромолекул через мембраны клеток (эндо– [IV], экзоцитоз [V])
28
Схемы транспорта веществ через биологические мембраны Функции биологических мембран (поясните и приведите пример): —
Разделительная — мембраны разделяют внутри- и внеклеточное пространства;
—
Интегративная (объединяющая) — мембраны объединяют отдельные разрозненные
биохимические процессы в единое структурное целое;
—
Транспортная — участвуют в переносе веществ между различными пространствами клетки и внеклеточной средой;
—
Осмотическая — функция по концентрированию веществ (например, катионов
Na
+
и K
+
) между внутри- и внеклеточными пространствами;
—
Электрическая — благодаря мембранам создаются условия для возникновения разности электрических потенциалов;
—
Энерготрансформирующая — мембрана обеспечивает трансформацию электрической и осмотической энергии в химическую энергию АТФ;
—
Рецепторная — мембрана воспринимает сигналы из внешней среды благодаря наличию на ее поверхности специальных белков–рецепторов. Воспринятый сигнал передается внутрь клетки;
—
Регуляторная — мембраны участвуют в образовании внутриклеточных регуляторов обмена веществ — 3
, 5
-цАМФ и 3
, 5
-цГМФ;
—
Метаболическая — ферменты мембран участвуют в различных превращениях как природных, так и чужеродных веществ;
—
Антигенная — гликопротеиды клеточных мембран определяют их способность вызывать образование специфических антител;
—
Адгезивная — адгезия, или контакт с другими клетками, зависит от узнающих зон, содержащих углеводные компоненты.
29
НУКЛЕОПРОТЕИНЫ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОПРОТЕИНЫ (
ДНП) И
РИБОНУКЛЕОПРОТЕИНЫ
(РНП) Сложные белки, состоящие из простых белков (протамины, гистоны и негистоновые белки) + ДНК или РНК Историческая справка 1868. Мишер: выделение из ядер клеток нуклеинов
1943. Эвери, Мак Леод, Маккарти: обнаружение, что ДНК вирулентных бактерий переводит
невирулентный штамм бактерий в вирулентный, т.е. ДНК несет иформацию о наследственности
1949. Чаргафф и его коллеги: выявление закономерности формирования структуры ДНК
1953. Уотсон и Крик: модель ДНК
1967. Корнберг: синтез ДНК вируса
1970. Корана: синтез искусственного гена
1977. Установление нуклеотидной последовательности ДНК бактериофага
1978. Арбер, Смит, Натансон: открытие явления рестрикции ДНК
2000. Ученые различных стран приблизились к полной расшифровке ДНК (генома) человека 2002. В Англии разрешен синтез отдельных органов и тканей путем клонирования — Химический состав нуклеопротеинов
- При
полном гидролизе нуклеопротеинов (ДНП и РНП) обнаружены:
- аминокислоты,
- пентозы,
- фосфорная кислота,
- N–содержащие молекулы (А, Г, Т, Ц, У)
N–содержащие молекулы в нуклеиновых кислотах (производные пурина и пиримидина)
30
- 2,4–диоксопиримидин (урацил)
- 5–метилурацил (тимин)
- 2–оксо–4–амино-пиримидин (цитозин)
- 6–аминопурин (аденин)
- 2–амино–6–оксопурин (гуанин)
- При неполном гидролизе обнаружены:
- олигопептиды и белки (протамины, гистоны),
- нуклеозиды, рибозо-5-фосфат, мононуклеотиды, олигонуклеотиды, нуклеиновые кислоты
Нуклеозиды (азотистое основание + рибоза или дезоксирибоза):
Рибонуклеозиды
Дезоксирибонуклеозиды
аденозин
дезоксиаденозин
гуанозин
дезоксигуанозин
цитидин
дезоксицитидин
уридин
дезокситимидин
Рибозо–5'–фосфат
31
32
Мононуклеотиды (азотистое основание + рибоза + фосфорная кислота)
— Принцип сборки (см. предыдущую страницу)
— Названия рибомононуклеотидов
- адениловая кислота (аденозинмонофосфат, АМФ)
- гуаниловая кислота (гуанозинмонофосфат, ГМФ)
- цитидиловая кислота (цитидинмонофосфат, ЦМФ)
- уридиловая кислота (уридинмонофосфат, УМФ)
— Названия дезоксирибомононуклеотидов
- дезокситимидинмонофосфат (d-АМФ) и т.д.
— Минорные мононуклеотиды, их азотистые основания (5–метиладенин, 1–
метиладенин и др.) и биологическая роль (защитная, регуляторная).
Нуклеиновые кислоты (полимеры, собранные из отдельных мононуклеотидов). В их составе могут быть либо тимин, либо урацил, а также либо рибоза, либо дезоксирибоза. В зависимости от этого нуклеиновые кислоты называют рибонуклеиновые – РНК или дезоксирибонуклеиновые кислоты – ДНК.
— Принцип сборки: сложно-эфирная ковалентная связь (3',5') между рибозой предыдущего мононуклеотида (С3'–ОН) и фосфорной кислотой последующего мононуклеотида (С5'–ОН)
ДНК и РНК имеют первичную, вторичную и третичную структуры.
Первичная структура нуклеиновых кислот
— Линейная последовательность мононуклеотидов в полинуклеотидной цепи
— 3' и 5'–концы нуклеиновых кислот
— Покажите и поясните все эти положения на рисунке.
33
34
Различия между РНП и ДНП:
РАЗЛИЧИЯ
РНП
ДНП
По химическому
составу
Рибоза
Аденин
Гуанин
Цитозин
Урацил
Дезоксирибоза
Аденин
Гуанин
Цитозин
Тимин
Белки
Мало
Много
Мм
4
10 4
– 0,6
10 6
1
10 11
– 10
10 11
Расположение
Цитоплазма
Ядро
Строение
Нерегулярное
Двойная спираль
Биологическая функция Перенос информации
Хранение информации
ДНК И ДНП
Вторичная структура ДНК:
— ключ к разгадке вторичной структуры ДНК:
правила Чаргаффа
V. ДНК не меняется в течение жизни, не зависит от питания и окружающей среды.
(Современный взгляд на эту проблему - СПИД, радиация).
Результаты рентгено–структурного анализа (работы Франклина и
Уилкинса)
- периодичность полимерной цепи ДНК вдоль оси 0,34 и 3,4 нм.
— Модель Уотсона и Крика – двойная правозакрученная спираль ДНК
- цепи антипараллельны (5',3' и 3',5')
35
- внешняя сторона спирали – фосфорная кислота, связанная с дезоксирибозой
- внутренние компоненты спирали –
азотистые основания, расположенные комплементарно (А
: : : Т, Г
Ц)
— Принцип комплементарности (объяснить на рисунке)
C
Третичная структура ДНК: (суперспираль = хромосома) — 46 хромосом (23 пары) - это 46 молекул ДНК, содержащих генетическую информацию.
— Ген с позиции биохимии – фрагмент ДНК, кодирующий один или несколько белков. (Число генов в ДНК одного человека составляет 31780 – 39114 (данные
2001 г.))
— Генетический текст: триплет мононуклеотидов (кодоген - покажите).
— Геном – совокупность всех генов в ядре.
— Количество генов в ядре (соответствует, как минимум, количеству разновидностей белков в организме).
— Разновидности генов (структурные, регуляторные и др.).
36
Схема структурной организации ДНК в хроматине (комплекса белков с ДНК) и
образование хромосомы
— Принцип сборки:
- белки-гистоны + отрезок ДНК ( 145 пар мононуклеотидов) = нуклеосома;
- в клетке генетический материал сгруппирован в форме хромосом;
- суперспираль нуклеосом образует хроматин.
РНК И РНП
— Принципы классификации РНК (молекулярная масса, локализация, функции)
- м–РНК (и–РНК)
- т–РНК
- р–РНК
м–РНК
— Появляется после списывания информации с ДНК.
— Служит матрицей, на которой строится аминокислотная последовательность белков.
— Кодирует одну или несколько полипептидных цепей (ППЦ).
— Генетический код м–РНК: триплет (кодон).
— м–РНК + белок = информосома.
р–РНК
— Функция р–РНК: каркас будущей рибосомы – малой (40S) и большой (60S) субъединиц.
— Биологическая роль рибосомы (участвует в процессах сборки молекулы белка)
т–РНК
— Химический состав.
— Количество мононуклеотидов (90).
— Вторичная структура т–РНК (принцип формирования – «клеверный листок») и функционально важные участки:
37
- акцепторный участок (ЦЦА),
- антикодон (триплет),
- псевдоуридиловая петля – место связывания с рибосомой (T
C – петля),
- дигидроуридиловая петля – место прикрепления фермента аа–т–РНК–
синтетазы, ответственной за присоединение специфической аминокислоты к данной т–РНК (D –петля).
— 20 протеиногенных аминокислот и более 60 т–РНК (объясните причину избыточности последних):
- одну аминокислоту транспортируют 2–3 т–РНК, но одна т–РНК транспортирует только одну определенную аминокислоту).
— Аминоацил – т–РНК (аа-т-РНК) — активная транспортная форма аминокислоты
Физико–химические свойства нуклеиновых кислот и нуклеопротеинов
— Молекулярная масса.
— Заряд молекулы.
— Коллоидные свойства.
— Вязкость.
— Способность к денатурации и ренатурации (ренативации).
— Молекулярная гибридизация – состоит из стадии денатурации ДНК различных видов и ренативации ДНК, содержащей теперь цепи разных видов
38
- молекулярная гибридизация нуклеиновых кислот как метод определения степени гомологичности (определение степени родства) организмов, I – имеется сродство, II – не имеется сродства
- гомологичность ДНК человека и обезьяны
Генная инженерия
— Направление в молекулярной генетике по разработке методов получения и пересадки нужных генов в ДНК клетки хозяина с целью изменения ее генетических свойств
— Методы генной инженерии (основные стадии):
- получение интересующего гена, т.е. фрагмента ДНК,
- соединение этого гена с векторной молекулой (плазмида и др.),
- введение нужного гена в ДНК клетки хозяина,
- отбор клеток, где размножается (клонируется) введенный нужный ген.
Способы защиты ДНК клетки от чуждых нуклеиновых кислот
— Энзимы рестриктазы (их функция).
— Минорные азотистые основания (2–метиладенин, 5–метилцитозин):
- способ защиты ДНК от действия рестриктаз.
- участие в регуляции транскрипции.
Свободные мононуклеотиды, динуклеотиды и коферменты
— Свободные мононуклеотиды (АТФ, АДФ, АМФ, ГТФ, ГДФ, ГМФ и т.д.).
— Макроэрги, их биологическая роль. АТФ – универсальный макроэрг.
39
— Циклические мононуклеотиды (цАМФ, цГМФ) и их биологическая роль
(вторичные мессенджеры).
Динуклеотиды (НАД, НАДФ, ФАД) и их биологическая роль (коферменты)
40
МАТРИЧНЫЕ СИНТЕЗЫ (БИОСИНТЕЗ ДНК, РНК И 
Скачать 4.1 Mb.