Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Сучасна економічна наука відзначає вагомі зрушення у світогосподарській системі протягом останніх десятиліть. При цьому в центрі уваги поряд з іншими...полностью>>
'Закон'
Уровень результатов российских л/атлетов за последние несколько лет заметно снизился. И если в спринте, спортивной ходьбе и технических видах програм...полностью>>
'Закон'
Постанова Кабінету Міністрів України від 11 квітня 2002 р. N 506ПОРЯДОК гарантійного ремонту (обслуговування) або гарантійної заміни технічно складни...полностью>>
'Документ'
Руководство подготовкой выступлений студентов на конференциях, Днях науки, работой студентов на лучшую научную работу, оригинальное пособие, оборудова...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Третичная структура

  • Представляет пространственную укладку спиральной полипептидной цепи (свертывание вторичной спиральной структуры в клубок ) за счёт её гибкости и сильного взаимодействия определённых её участков

  • Имеет форму глобулы ( клубка ) - трёхмерное , сферовидное образование

  • Наиболее сложная , тонкая и часто встречающаяся пространственная структура белковой молекулы ( характерна для большинства ферментов , составляющих около 90 % всех клеточных белков )

  • функционально глобулярная структура сокращает общую длину белковой молекулы в 10 раз и сообщает определённое распределение функциональных групп белка в пространстве

  • поддерживается за счёт слабых :

- ионных связей ( электростатических )

- полярных водородных связей

- неполярных гидрофобных связей

 гидрофобные связи слабее водородных

 образуются между неполярными радикалами аминокислот

 количественно наиболее важные для поддержания третичной структуры

 белок при их образовании свёртывается гидрофобными боковыми цепями внутрь глобулы ( защищены от взаимо. ...действия с водой ) , а гидрофильными боковыми цепями - снаружи

  • прочных ковалентных :

- дисульфидных связей ( - S - S - ) , возникающих между атомами серы в удалённых радикалах цистеина

- пептидных связей

  • фактором образования третичной структуры является аминокислота пролин , местоположение которой детерминирует место изгиба ( складки ) , определяющей пространственную конфигурацию глобулы

  • третичная структура нестабильна в силу небольшого количества и слабости поддерживающих связей ( лабильна , мало устойчива к действию денатурирующих факторов )

  • мало энергоёмка ( затрачивает меньшее количество энергии , чем на образование первичной структуры )

  • основная структурная единица глобулы - домен - небольшая , плотно упакованная (α - и ß - спиральные структуры) часть полипептидной цепи

  • между доменами располагаются неспирализованные участки из линейно связанных аминокислот ( функционально они обеспечивают лабильность - способность к изменению конфигурации глобулы , расположения доменов и способствуют ещё большей компактизации белковой цепи )

  • третичная структура - комплекс доменов , соединённых короткими свободными участками из аминокислотных остатков

  • обеспечивает ферментативную активность белков , которая проявляется на свободных участках глобулы между доменами

  • белки третичной структуры образуют класс глобулярных белко ( свыше 1000 известных в настоящее время ферментов антитела - глобулины сыворотки крови , определяющие иммунную активность , некоторые гормоны , например - инсулин , мембранные белки - переносчики, транспортные белки )

  • глобулярные белки легко растворимы в воде или растворах солей и образуют коллоидные суспензии

Связи, стабилизирующие вторичную и третичную структуру

С О H N Водородная связь между аминокислотами

S S Дисульфидная связь между серусодержащими радикалами цистеина

COO - H3N+ Ионная связь между заряженными группами полипептидной цепи

R R Гидрофобная связь между неполярными радикалами аминокислот

Четвертичная структура :

  • Формируется из нескольких аналогичных или близких по строению молекул белка имеющих третичную структуру ( глобулярную ) , взаимодействующих между собой и образующих комплексную структуру мультимер или эпимер

  • Глобулы в составе четвертичной структуры носят название протомеров ( субъединиц ) - структурных единиц мультимера

  • Главные типы связей , соединяющих протомеры в мультимере , - водородные , ионные , электростатические , гидрофобные ( в некоторых случаях протомеры могут соединяться прочными ковалентными дисульфидными связями )

  • Четвертичная структура не стабильна из-за небольшого числа и слабости связей , легко денатурирует под действии экстремальных факторов среды

  • Протомеры в мультимере могут располагаться в виде спирали , что повышает прочность молекулы ( например структурные белки ) или в виде суперглобулы (например , белок гемоглобин )

  • Функционально четвертичная структура обеспечивает регуляцию биологической активности белка путем изменения взаиморасположения протомеров (субъединиц) что вызывает изменение его конформации ( структуры )

  • Примером белка четвертичной структуры является молекула пигмента крови гемоглобина ( состоит их 4 протомеров - субъединиц - отдельных полипептидных цепей двух разных типов : из двух α - цепей и двух ß - цепей и имеет форму глобулы

Физико - химические свойства белка

  • Определяются свойствами , входящих в белок аминокислот ( их радикалами )

  • Большинство белков растворимо в воде ( имеют в составе гидрофильные радикалы ) ; растворимость белка обратно пропорциональна его молекулярной массе

  • Растворы , содержащие белки с большой молекулярной массой , образуют коллоидные растворы

  • Белки амфотерны ( как и аминокислоты )

  • При физических и химических воздействиях денатурируют

Денатурация - процесс потери белком своей природной структуры ( утрата трёхмерной структуры , присущей данной белковой молекуле )

  • происходит под действием физических и химических факторов ( денатурирующих )

  • высокая температура , соли тяжёлых металлов , сильные кислоты , сильные щёлочи, концентрированные растворы солей , разные виды облучения ( например , ионизирующего , ультрафиолетового , инфракрасного ) , органические растворители - спирт ультразвук , дезинфицирующие средства и т .п. .

  • вызывает разрыв стабилизирующих структуры связей - водородных , ионных , дисульфидных и др .

  • при денатурации молекула белка разворачивается , теряя последовательно IV , III и II структуры ( аминокислотная последовательность - I структура остаётся постоянной )

  • приводит к утрате биологической активности белка

  • носит временный или постоянный характер

  • при сильном и длительном действии денатурирующих факторов – необратима , т . к. приводит к разрыву пептидных связей и утрате первичной структуры - коагуляция белка

  • при мягком воздействии денатурирующих факторов денатурация обратима ( белковая молекула спонтанно , самопроизвольно вновь приобретает последовательно усложняющуюся структуру - ренатурация )

  • ренатурация доказывает , что все структуры определяются первичной структурой

Биологические функции нативных белков

  • Могут быть положены в основу классификации белков

  • Являются важнейшими по значимости химическими компонентами клетки ( принимают участие во всех процессах в клетке )

1 . Ферментативная

  • является главной функцией белков ( 90 % клеточных белков - ферменты )

Ферменты

  • биологические катализаторы , регулирующие скорость и направление всех биохимических процессов , происходящих в клетке и организме

  • ускоряют метаболические реакции в миллионы раз

Причины низкой скорости химических реакций в клетке

а ) низкая концентрация реагентов

б ) низкая химическая активность реагентов

в ) мягкие физические условия реакции ( to , P )

  • ускоряют реакции при обычных условиях в отличие от химических катализаторов

  • все ферменты являются веществами белковой природы ( проявляют все характерные для белков свойства - денатурация , ренатурация , коагуляция и др . )

  • сейчас известно , что некоторые молекулы РНК имеют свойства ферментов

  • образуются во всех живых клетках ( только в случае , когда в клетке имеется соответствующий субстрат , запускающий синтез адекватного фермента - индуцибельность фермента )

  • действуют в очень малых концентрациях ( катализируют реакции больших количеств веществ - субстрата )

  • функционируют только при определённых физических условиях - to , P , pH среды ( гомеостаз ) ; при изменении гомеостаза изменяется каталитическая активность фермента

  • не изменяют своего химического состава , не разрушаются в процессе ферментативной реакции и не расходуется

  • каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в секунду

  • обладают исключительной специфичностью действия - расщепляют строго определённые связи , катализируют только определённые реакции и превращения соответствующих субстратов

  • от набора ферментов в клетке зависят индивидуальные особенности проявления её жизнедеятельности ( известно более 2 тыс. . ферментов и количество их продолжает увеличиваться )

  • сущность действия фермента заключается в снижении энергии активации , т . е. . снижении уровня дополнительной энергии , необходимой для придания реакционной способности молекуле , поскольку собственной внутренней энергии недостаточно

Энергия активации - дополнительная энергия , которую необходимо сообщить молекулам реагирующих веществ , помимо своей собственной энергии , для проведения реакции

  • ферменты обладают большими размерами молекул , благодаря чему возникает сильное электрическое поле , ориентирующее молекулы субстрата , придавая им асимметрическую форму , что ослабляет химические связи

  • в клетках содержатся ферменты , катализирующие разные , иногда взаимоисключающие реакции , поэтому ферментативные реакции локализуются в разных органеллах или разделённых мембранами компартаментах клетки

  • часто ферменты образуют биологические конвейеры : конечный продукт реакции служит субстратом для другого фермента

  • название ферментов производится от названия субстрата или реакции с добавлением окончания « аза » ( гидролаза , мальтаза , ревертаза , оксидо - редуктаза ,изомераза , трансфераза и др . )

  • наука о ферментах - энзимология ( важнейший раздел молекулярной биологии )

  • ферменты широко используются в различных отраслях промышленности , сельского хозяйства , медицине и научных исследованиях

Строение ферментов

  • представляют собой глобулярные белки III или IV структуры

  • разделяются на простые ( однокомпонентные ) и сложные ( двухкомпонентные )

Простые ферменты (однокомпонентные )

  • состоят только из белка ( могут кристаллизоваться )

Сложные ферменты ( двухкомпонентные )

  • состоят из белка и небелкового низкомолекулярного компонента ( в отдельности оба компонента не активны )

  • белковая часть называется апоферментом ( часть не содержащая фермента )

  • небелковая часть - кофактор ( простетическая или активная группа )

  • кофактор органической природы называют кофермент ( особенно часто в этой роли выступают витамины , НАД , НАДФ , некоторые нуклеотиды , флавины )

Кофермент - низкомолекулярные органические вещества , соединяющиеся с определённым апоферментом для проявления их активности

  • в качестве неорганического кофактора выступают атомы металлов - Fe , Mg , Zn , Co , Cu , Mo и др .

  • кофакторы в отличие от белковой части очень стойки к действию неблагоприятных условий и могут отделятся от белкового носителя

  • многие гетеротрофы не способны синтезировать все необходимые коферменты и поэтому должны получать их с пищей в виде предшественников или в готовом виде в форме витаминов

  • каталитическая активность ферментов обуславливается активным центром - местом белковой глобулы , где , собственно , и происходит ферментативная реакция

Активный центр - каталитически активная часть глобулы ( место протекания ферментативной реакции )

  • представляет собой комбинацию аминокислотных остатков свободной цепи между доменами

  • количество активных центров в каждой глобуле равно числу доменов(субъединиц) каждая субъединица белка ( фермента ) образует свой активный центр

  • конфигурация ( пространственная структура ) активного центра комплементарна субстрату ( стереосовпадение ) : они должны подходить друг к другу как ключ к замку , что обеспечивает их тесное сближение

  • образуется в результате перестройки доменов при активации фермента ( процессинге )

  • при взаимодействии активного центра и субстрата образуется субстрат - ферментный комплекс

Фермент

Субстрат

Субстрат-ферментный комплекс

  • помимо активного центра в составе ферментов имеется аллостерический центр

Аллостерический центр - участок фермента , где происходит связывание низкомолекулярных соединений , вызывающих изменение его активного центра ( вещества , блокирующие каталитическую активность называются ингибиторами ; повышающие - активаторы )

  • при присоединении веществ к аллостерическому центру происходит изменение третичной и четвертичной структуры белка , обеспечивающее комплиментарность активного центра и субстрата

  • обеспечивает оптимальную активность фермента

  • оба центра в ферменте располагаются далеко друг от друга

Механизм действия фермента

  • механизм проведения ферментативной реакции разделяется на три стадии :

I . Распознавание ферментом ( Ф ) субстрата ( С ) и связывание с ним

II . Образование активного фермент - субстратного комплекса ( ФС )

  • основная стадия реакции ; самая длительная

  • образуется за счёт водородных , ковалентных или гидрофобных связей

  • снижает энергию активации , необходимую для начала реакции

III . Образование продекта реакции ( Р ) и отделение его от фермента

  • Весь процесс можно представить в виде схемы :

Ф + С => ФС => Ф + Р

Этапы ферментативной реакции

  • Пример : в результате реакции из соединения АВ должны получиться два вещества : А и В .

  • В присутствии фермента реакции будут иметь следующий вид :

I . АВ + Ф ( фермент ) = АВФ ( фермент - субстратный комплекс )

II . АВФ = ВФ + А

III . ВФ = Ф + А ( продукты реакции по очереди освобождаются от фермента )

Современная классификация ферментов

  • основывается на типах катализируемых ими химических реакций :

Гидролазы - ускоряют реакции расщепления сложных соединений ( полисахаридов , жиров , белков , нуклеиновых кислот , АТФ ) на мономеры ( амилаза , целлюлаза , пептидазы , липаза и др .

Оксидоредуктаза - катализируют окислительно - восстановительные реакции

Трансферазы - переносят альдегидные , кетонные , фосфатные , и аминные группы от одной молекулы к другой

Изомеразы - осуществляют внутримолекулярные перестройки ( изомеризация )

Лигазы ( синтетазы ) - катализируют реакции соединения молекул с образованием соответствующих связей , используя энергию АТФ

Лиазы - отщепляют отдельные радикалы от молекул субстрата с образованием двойных связей

Другие биологические функции белка

2 . Структурная

  • основной строительный материал клетки

  • входят в состав клеточных мембран ( содержат большое количество неполярных аминокислот , стабилизирующих надмолекулярные и надмембранные структуры )

  • основа цитоскелета и межклеточного вещества тканей ( соединительной , костной , хрящевой , сухожилия , кожи и др . )

  • « обёртка » нуклеиновой кислоты вируса - капсид

  • наружный скелет членистоногих

  • кожа , перья , волосы , рога , ногти и другие производные кожи

3 . Опорная

  • сухожилия , сочленения , кости скелета , выполняющие опорную функцию , имеют в своём составе белки

4 . Регуляторная

  • многие гормоны являются белками , принимающими участие в гуморальной регуляции жизненных процессов в организме ( все гормоны гипоталамуса и гипофиза -гормон роста , либерины , статины гипоталамуса , АКТГ ,инсулин , глюкагон , и др . )

5 . Транспортная

  • участвуют в переносе веществ через клеточную мембрану ( активный и строго избирательный транспорт внутрь и наружу различных веществ и ионов )

  • транспорт кислорода от органов дыхания к клеткам и тканям позвоночных и беспозвоночных ( гемоглобин , миоглобин , гемоцианин )

  • транспорт жирных кислот и липидов в организме ( альбумины )

  • транспорт гормонов в организме

6 . Рецепторная ( сигнальная )

  • основывается на способности белковых молекул изменять конформацию ( пространственную структуру ) при воздействиях среды

  • являются элементарными структурными рецепторами ( локализованы на поверхности клеток )

  • осуществляют процесс избирательного узнавания отдельных веществ

7 . Двигательная ( сократительная )

  • обеспечивает все виды движений , на которые способны биологические объекты разных уровней организации , начиная с цитоплазмы , клеточных органелл , клеток и кончая целым организмом ( движения растений , мышц многоклеточных животных , простейших и т.д. )

  • связана с о спецефическими сократительными белками - актин , миозин

8 . Защитная

  • осуществляется белками иммунной системы ( антитела ) при попадании в организм чужеродных веществ ( антигенов )

  • участвуют в процессе свёртывания крови ( фибриноген , тромбин )

9 . Запасающая

  • белки , откладывающиеся в запас ( белок яиц , молока - казеин , семян растений ) , затем используются клеткой или организмом в процессе жизнедеятельности

10 . Энергетическая

  • при расщеплении 1 г белка освобождается 17 , 2 кДж энергии ( белки расщепляются вначале до аминокислот , а затем до более простых веществ )

  • наиболее характерна для растительных организмов , в семенах которых накапливается от 15 - 20 % ( злаки ) до 45 % ( бобовые ) белковых веществ

  • реализуется в критический период жизни клетки , когда уже использованы все другие энергетические вещества ( углеводы , жиры )

11 . Информационная - Т - лимфоциты с помощью белков передают информацию об антигенах В - лимфоцитам

12 . Гомеостатическая - поддержание постоянства химического состава и физико - химических особенностей клетки и организма ( онкотическое давление крови , белки теплового шока , буферные свойства и т. д. )

13 . Деление клетки - белки ахроматинового веретена деления при митозе

14 . Поддержание структуры макромолекул - гистоновые белки , участвующие в образовании высших структур и регуляции функциональной активности ДНК

Липиды ( от греч . lipos - жир )

  • Группа жироподобных органических соединений с общими физико - химическими свойствами :

  • нерастворимы в воде т . к . имеют в составе молекул много гидрофобных радикалов ( - СН , - СН2 - СН3 )

  • хорошо растворимы и извлекаются из клетки органическими растворителями (ацетон , эфир , спирт , бензин , бензол , хлороформ ) ,

  • Содержатся в клетках всех организмов ( от 5 до 15 % сухой массы ; в жировой ткани до 90 % ) и могут быть твёрдыми и жидкими

  • В химическом отношении представляют собой сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов ( глицерина и д.р.)

  • Обязательным компонентом липидов являются жирные кислоты , выполняющих роль строительных блоков

Жирные кислоты :

  • молекула жирной кислоты имеет :

а) длинную , гидрофобную , углерод - водородную цепь ( скелет ) С12 - С20

б) гидрофильную карбоксильную группу - СООН ( на конце гидрофобной цепи ) например , СН3 ( СН2 )14 СООН - пальмитиновая кислота

  • жирные кислоты разделяются на насыщенные и ненасыщенные

Насыщенные жирные кислоты :

- не имеют ненасыщенных ( двойных ) связей ( например - пальмитиновая , масляная , стеариновая , лауриновая и др. )

СН3 ( СН2 ) 14 СООН - пальмитиновая кислота

- липиды , содержащие насыщенные жирные кислоты , имеют высокую температуру плавления и по консистенции обычно твёрдые ( жиры многих животных , кокосовое масло )

Ненасыщенные жирные кислоты :

  • имеют одну или несколько двойных связей (например - олеиновая, линолевая, линоленовая, эруковая и др . )

СН3 ( СН2 )7 СН = СН ( СН2 )7 СООН - олеиновая кислота

  • липиды , содержащие ненасыщенные жирные кислоты , обычно жидкие (обладают низкой температурой плавления ) - льняное , конопляное , хлопковое масло , рыбий жир и др .

  • чаще встречаются в живой природе ( в жирах растений умеренного климата , в жире рыб и некоторых морских млекопитающих

  • организмы , содержащие больше ненасыщенных жирных кислот , могут жить в северных широтах и сохранять свою гибкость и подвижность

Н Н Н Н

- С - С - - С = С -

Н Н

насыщенные ненасыщенные

жирные кислоты

  • Липиды разделяются на простые ( жиры , воски ) , сложные и производные липидов

Жиры ( нейтральные жиры . триглицериды )

  • Основная группа липидов ( самые распространённые из липидов в природе )

  • неполярны , практически нерастворимы в воде , плотность ниже , чем у воды , поэтому в воде они всплывают

  • Их принято делить на жиры и масла в зависимости от консистенции при 200 -твёрдые ( жиры ) или жидкие ( масла )

  • Представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот ( жирные кислоты вступают в реакцию конденсации с тремя - ОН - группами глицерина )

  • Химические и физико-химические свойства жиров определяются соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот , входящих в их состав , положением и числом двойных связей , длинной углеводородной цепи

  • Общая формула простых липидов

О

СН2 - О - С - R1

R2 - С - О - CН

О СН2 - О - С - R 3



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Жизнь Божественная" Sri Aurobindo "

    Книга
    Первейшее занятие пробудившегося мышления человека и, по-видимому, неизбежное и окончательное ведь оно пережило долгие периоды скептицизма и возвращалось после каждого изгнания является в то же время высочайшим, на которое способно
  2. Общее учение о болезни (нозология). Основные понятия о сущности жизни, здоровья и болезни животных

    Документ
    Нозология – учение о болезни, призванное устанавливать грань между нормальным состоянием – «здоровье» и ненормальным, определяемым термином «болезнь».
  3. Задачи биологии состоят в изучении всех биологических закономерностей и раскрытии сущности жизни. При этом в биологии используется ряд методов, характерных для естественных наук. Косновным методам биологии относятся: наблюдение

    Закон
    Биология – совокупность или система наук о живых системах. Понятие «живые системы» здесь важно подчеркнуть, поскольку жизнь не существует сама по себе, а является свойством определенных систем.
  4. Жизнь Гаутамы Будды Отправной точкой в рассмотрении буддизма для нас послу­жит личность его основоположника Будды. Надо сказать, что существуют как мифическая, так и реальная биография

    Биография
    Возникновение буддизма обусловлено духовным кризисом, который имел место в Индии в середине I тыс. до Р.Х. Господствовавшая тогда ведическо-брахманистская религия с ее принципом элитарности (кастовая система) стала порождать сомнения в обществе.
  5. Генрих Риккерт Философия жизни Номер страницы указан в конце страницы по изданию

    Реферат
    Содержание этой работы не предназначалось первоначально к опубликованию в виде отдельной книги. Оно должно было составить одну из глав более обширного труда, первый том которого, под названием “Общие основы философии”, я надеюсь вскоре

Другие похожие документы..