1. Структурная организация белковой молекулы. Первичная, вторичная,третичнаяичетвертичнаяструктурыбелков,биологическаяроль.Типыхимических связей, стабилизирующих структуру белков. Протеомика,классификация белков по биологическим функциям. Связь структурыбелковс функцией.

Белки– высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков более чем100АК.

Пептиды- органические соединения, состоящие из остатков от 2 до 100 АК.Олигопептиды- органические соединения, состоящие из остатков от 2 до 10 АК.Полипептиды-органическиесоединения,состоящиеизостатковот10до100АК.

Белкиимеют3-4уровняорганизации:

1. Первичнаяструктуралинейна,представленапоследовательностьюаминокислот,соединенныхпептидными связями;

2. Вторичнаяструктураявляетсяпространственной,онаобразуетсятольководороднымисвязями.Выделяютα-спиральиβ-складчатыйлист;Вданномтипеструктурыпептидныйостовзакручиваетсяввидеспирализасчѐтобразованияводородных связей между атомами кислорода карбонильных групп и атомами азотааминогрупп, входящих в состав пептидных групп через 4 аминокислотных остатка.Водородныесвязиориентированывдольоси спирали

3. Третичнаяструктураявляетсяпространственной,онаобразуетсяковалентными,водородными,ионнымиигидрофобнымисвязями.Образуетбелковыеглобулы;

Связи,участвующиевформированиитретичнойструктурыбелков

Гидрофобныевзаимодействия

При укладке полипептидная цепь белка стремится принять энергетически выгодную форму,характеризующуюся минимумом свободной энергии. Поэтому между радикалами возникаюттак называемые гидрофобные взаимодействия, а также силы ван дер Ваальса между близкоприлегающимидругкдругуатомами.Врезультатевнутрибелковойглобулыформируетсягидрофобноеядро.

Ионныеиводородныесвязи

Гидрофильные радикалы аминокислот стремятся образовать водородные связи с водой ипоэтому в основном располагаются на поверхности белковой молекулы. Все гидрофильныегруппы радикалов аминокислот, оказавшиеся внутри гидрофобного ядра, взаимодействуютдругсдругом спомощьюионныхиводородныхсвязей

Водородныесвязивозникаютмеждугидрофильныминезаряженнымигруппами(такимикак-ОН,-CONH2,SH-группы)илюбымидругимигидрофильными группами.

Ковалентныесвязи

Третичную структуру некоторых белков стабилизируют дисульфидные связи, образующиесяза счѐт взаимодействия SH-групп двух остатков цистеина. Эти два остатка цистеина могутнаходитьсядалекодруготдругавлинейнойпервичнойструктуребелка,ноприформированиитретичнойструктурыонисближаютсяиобразуютпрочноековалентноесвязываниерадикалов

4. Четвертичная структура является пространственной, она образуется при соединениинесколькихбелковыхглобулслабымиводородными,ионнымиигидрофобнымисвязями;

Протеомика—наука,основнымпредметомизучениякоторойявляютсябелки,ихфункцииивзаимодействиявживыхорганизмах,втомчисле—вчеловеческом.

Белкивыполняютвклеткахмножествобиологическихфункций.Попризнаку

сходствавыполняемыхбелкамифункцийихможноразделитьнаследующиебольшие группы.

1. Ферменты

Ферменты-специализированныебелки,ускоряющиетечениехимическихреакций.Благодаряферментамвклеткескоростихимическихреакцийвозрастают в миллионы раз. Так как ферменты, как и любые белки, имеютактивныйцентр,ониспецифическисвязываютопределѐнныйлиганд(илигруппупохожихлигандов)икатализируютопределѐнныйтипхимическогопревращенияданной молекулы.

2. Регуляторныебелки

Крегуляторнымбелкамотносятбольшуюгруппубелковыхгормонов,участвующихвподдержаниипостоянствавнутреннейсредыорганизма,которыевоздействуютнаспецифическиеклетки-мишени.(гормонинсулин)

3. Рецепторныебелки

Сигнальныемолекулы(гормоны,нейромедиаторы)действуютнавнутриклеточные процессы через взаимодействие со специфическими белками-рецепторами. Так, гормоны, циркулирующие в крови, находят клетки-мишени ивоздействуют на них, специфично связываясь с белками-рецепторами, обычновстроеннымивклеточнуюмембрану.

4. Транспортныебелки

Многие белки крови участвуют в переносе специфических лигандов из одногооргана к другому. Часто в комплексе с белками переносятся молекулы, плохорастворимыевводе.(альбуминпереноситжирныекислотыибилирубин).

5. Структурныебелки

Некоторые белки, расположенные определѐнным образом в тканях, придают имформу,создаютопору,определяютмеханическиесвойстваданнойткани.(коллаген,эластин).

6. Защитныебелки

Некоторыебелки,вчастностииммуноглобулины,обладаютспособностьюузнавать и связывать чужеродные молекулы, вирусные частицы и бактерии, врезультатечегопроисходитихнейтрализация.Крометого,комплексчужероднойчастицысиммуноглобулиномлегкоузнаѐтсяиуничтожаетсяклеткамииммуннойсистемы.

7. Сократительныебелки

Некоторыебелкипривыполнениисвоихфункцийнаделяютклеткуспособностьюлибосокращаться,либопередвигаться.(актинимиозин-фибриллярныебелки,участвующиевсокращениискелетныхмышц;тубулин,изкоторогопостроеныклеточныеорганеллы-микротрубочки)

2. Высаливаниеиденатурациябелков.Механизмыдействияденатурирующихфакторов.Рольвбиологииимедицине.

Высаливание- процесс осаждения белков солями щелочных и щелочноземельныхметаллов (Na2S04, NaCl, КСl, MgS04, MgCl2 и др.). Высаливание можно проводить также инейтральными солями, например, (NH4)2SO4. Все вещества этого типа нейтрализуют зарядбелковых частиц и вызывают их дегидратацию, что ведет к осаждению белка. В основедействия лежит конкуренция солей с белками за воду.Высаливающийэффектнаступаетпридостаточновысокихконцентрацияхсолей(насыщенныеилиполунасыщенныерастворы).

Глобулины плазмы склонны к агрегации под влиянием солей, поэтому их осаждениеначинаетсяприболеенизкихконцентрацияхсолей,чемальбуминов(полунасыщенныйраствор сульфата аммония для глобулинов и насыщенный - для альбуминов). Это свойствобелковиздавнаиспользуетсядляфракционированиябелков.Комбинируяразныеконцентрации солей и спирта или ацетона, действующих при непродолжительном контакте сбелками подобно солям щелочноземельных металлов, белки плазмы крови разделяют на рядфракций,которыезатемиспользуютсядляполучениячистыхбелковыхпрепаратов.

невызываетнарушенийструктурыбелка,поэтомупослеудалениясолейэтипрепаратысохраняютсвоебиологическоедействие.Высаливаниебелковявляетсяобратимым процессом, и после удаления соли (путем диализа, при разбавлении водой) белоквновьприобретает свои природныесвойства.

Денатурация белков— этонарушениенативнойпространственной структуры белковоймолекулы под влиянием различных внешних воздействий,сопровождающееся изменениемихфизико-химическихибиологическихсвойств.Приэтомнарушаютсявторичнаяитретичнаяструктурыбелковоймолекулы,апервичная,какправило,сохраняется.

В денатурированном белке гидрофобные радикалы, которые в нативной структуремолекулыспрятанывнутригидрофобногоядра,оказываютсянаповерхности.Придостаточновысокойконцентрациибелкаиотсутствиисильногоотталкивающегозарядамолекулы могут объединяться друг с другом гидрофобными взаимодействиями, при этомрастворимостьбелкаснижаетсяипроисходитобразованиеосадка.

Факторы,вызывающиеденатурацию:

• высокаятемпература(более50°С),увеличивающаятепловоедвижениеатомоввмолекулеиприводящаякразрывуслабых связей;

• интенсивноевстряхиваниераствора,приводящеексоприкосновениюбелковыхмолекулс воздушнойсредой наповерхностиразделафаз

• органические вещества (например, этиловый спирт, фенол и его производные)способнывзаимодействоватьсфункциональнымигруппамибелков,чтоприводиткихконформа-ционнымизменениям.

• кислотыищелочи,изменяярНсреды,вызываютперераспределениесвязейвмолекулебелка

• соли тяжѐлых металлов (такие как медь, ртуть, серебро, свинец и др.) образуютпрочныесвязисважнымифункциональнымигруппамибелков(чащевсегос-SH),изменяяихконформациюи активность

• ультразвуковыеиионизирующиеизлучения

Вбиохимическихисследованияхпередопределениемвбиологическомматериаленизкомолекулярных соединений из раствора обычно удаляют белки. Для этой цели чащевсегоиспользуюттрихлоруксуснуюкислоту.Послееѐдобавлениявраствор

денатурированныебелкивыпадаютвосадокилегкоудаляютсяфильтрованием.

Вмедицинеденатурирующиеагентычастоиспользуютдлястерилизациимедицинскихинструментовиматериала,атакжевкачествеантисептиков.Например,вавтоклавахпривысокойтемпературестерилизуютмедицинскиеинструментыиматериалы.