Белки. Уровни организации белковой молекулы

1. Белки

2. Уровни организации белковой молекулы

3. Как аминокислоты соединяются с друг другом в рибосомальном аппарате?

Реакция
поликонденсации.
Огромное
количество
эндогенной воды
в клетке
образуется при
синтезе белка

4.

У образующегося белка всегда есть N- и C-конец
НО: напоминание для химического факультета! В живой клетке ничего
самопроизвольно не происходит и синтез первичной структуры белка идет только при
участии крупного ферментативного комплекса - рибосом

5. Как это выглядит (упрощенно) на рибосоме

Функциональный белок – это не просто набор аминокислот. Они должны
располагаться в строго запрограммированном в генетическом коде порядке

6.

7. Еще раз в виде анимации

Синтез любого белка в клетке начинается всегда с
метионина. Кодон, который кодирует эту аминокислоту
называется «старт-кодон»

8. Метионин на данный момент находится в центре внимания молекулярной геронтологии Давно известно, что ограничение калорийности

рациона продляет срок
жизни, но в 2014 году обнаружили интересный феномен
50 дней
жизни
70 дней жизни
и высокая
плодовитость
Ограничение по метионину способствует долгой жизни и
высокой плодовитости (для Drosophila срок жизни увеличился на
30%)

9. Дальнейшие исследования показали

Сокращение в рационе питания аминокислоты L метионин снижает ожирение
примерно на 20-30%, увеличивая расход энергии!!!
Сокращение в рационе питания аминокислоты L метионин снижает системное
воспаление. А ведь рост с возрастом системного воспаления (которое каждый
может проверить, сдав анализ на С-реактивный белок) - это один из
биомаркеров наступления старости организма.
В экспериментах на крысах сокращали в питании только одну аминокислоту L
метионин на 83% (пожизненно), и добивались продления жизни животных на
30-40% - даже без ограничения калорийности питания. И наоборот оптимально-калорийное питание с добавлением в рацион аминокислоты L
метионин не приводило к продлению жизни. То есть ограничение метионина это один из главных факторов продления жизни при оптимально-калорийном
питании.
Эксперименты показали, что ограничение аминокислоты L метионин в
питании сокращает смертность от всех причин, а также увеличивает
именно максимальную продолжительность жизни. А это значит, что сокращение
метионина тормозит именно процессы старения, а не просто предупреждает
преждевременную смерть от какого-либо заболевания.
Вероятная причина: дефицит метионина снижает активность киназы mTOR, что
стимулирует аутофагию.

10.

Эти исследования лишь подтвердили на молекулярном уровне
известный факт: умеренное потребление животных продуктов полезно

11.

Привет, это снова я.
В 1930х годах Лайнус
полинг, отец
структурной химии и
теории
электромагнитного
резонанса, обосновал
особенности
пептидной связи в
белках.
1) Пептидная связь плоскостная, все атомы
находятся в одной плоскости и находятся в
транс-состоянии.
2) Пептидная связь, практически единственная
в химии, находящаяся в промежуточном
состоянии между одинарной и двойной, что
делает ее неподвижной вокруг своей оси.

12.

Как он это заметил? Смотрите на формулы: связь между αатомом углерода и азотом аминогруппы больше, чем связь
между тем же азотом и углеродом карбоксильной группы
Наблюдательный Лайнус
Полинг и Роберт Кори,
измерявшие связи
нанолинейкой

13.

14. Особенная аминокислота - цистеин, единственная, которая участвует в создании дополнительной ковалентной дисульфидной связи в

белках

15.

16.

17.

Белок – это последовательность аминокислот, связанных друг с другом пептидными
связями. Если количество аминокислот не превышает 10, то новое соединение
называется пептид; если от 10 до 40 аминокислот – полипептид, если более 40
аминокислот – белок. Линейная молекула белка, образующаяся при соединении
аминокислот в цепь, является первичной структурой. Образно ее можно сравнить с
обычной нитью, на которую навешено до нескольких сотен бусинок двадцати
различных цветов (по числу аминокислот). Последовательность и соотношение
аминокислот в первичной структуре определяет дальнейшее поведение молекулы: ее
способность изгибаться, сворачиваться, формировать те или иные связи внутри себя.

18.

Вторичная структура определяется:
1) устойчивостью пептидной связи,
2) подвижностью С-С связи,
3) размером аминокислотного радикала.
Все это вкупе с аминокислотной
последовательностью приводит к строго
определенной конфигурации белка.
Можно выделить два возможных варианта
вторичной структуры: α-спираль и β-структура (β-складчатый слой). В
одном белке, как правило, присутствуют обе структуры. В глобулярных
(шаровидных) белках преобладает α-спираль, в фибриллярных
(линейных) – β-структура.

19.

Правозакрученная спираль, образуется при помощи водородных связей
между пептидными группами 1-го и 4-го, 4-го и 7-го, 7-го и 10-го и так далее
аминокислотных остатков.
Между СО и NH
группами
соседних витков
спирали
образуется
водородная связь

20. β-СКЛАДЧАТЫЙ СЛОЙ В этом способе укладки белковая молекула лежит "змейкой", удаленные отрезки цепи оказываются поблизости друг

β-СКЛАДЧАТЫЙ СЛОЙ
В этом способе укладки белковая молекула лежит "змейкой", удаленные отрезки
цепи оказываются поблизости друг от друга. В результате пептидные группы ранее
удаленных аминокислот белковой цепи способны взаимодействовать при помощи
водородных связей.β-структура аминокислот взаимодействуют с отдаленными
пептидными группами этой же белковой цепи при помощи водородных связей
между пептидными группами.

21.

Пролин обеспечивает
повороты молекулы белка

22. Третичная структура

Наряду с α-спиралью и β-структурой в третичной структуре обнаруживается так называемая
неупорядоченная конформация, которая может занимать значительную часть молекулы. В
разных белках наблюдается разное соотношение типов структур. Например, инсулин
содержит 52% α-спирали и 6% β-структуры, трипсин – 14% α-спирали и 45% β-структуры.

23.

24.

25.

Водорастворимые
Находятся в гидрофобном
окружении

26.

Структура простых белков представлена только полипептидной цепью (альбумин). Однако
необходимо понимать, что многие простые белки (например, альбумин) не существуют в
„чистом" виде, они всегда связаны с какими-либо небелковыми веществами. Их относят к
простым белкам, т.к. связи с небелковой группой слабые.
АЛЬБУМИНЫ
Группа белков плазмы крови с молекулярной массой около 40 кДа, имеют кислые свойства и
отрицательный заряд при физиологических рН, т.к. содержат много глутаминовой кислоты.
Легко адсорбируют полярные и неполярные молекулы, являются в крови переносчиком
многих веществ, в первую очередь билирубина и жирных кислот.
ГЛОБУЛИНЫ
Группа разнообразных белков плазмы крови с молекулярной массой до 100 кДа, слабокислые
или нейтральные. Часто содержат углеводные компоненты. При обычном электрофорезе
разделяются, как минимум, на 4 фракции – α1, α2, β и γ.

27.

Что такое электрофорез: белки сыворотки крови заряжены
отрицательно. Если поместить их на ацетилцеллюлозную пленку и
поместить в систему катод/анод, то белки пойдут к аноду в силу
электростатического притяжения. Самые маленькие молекулы за
определенное время продвинутся дальше, остальные разбегутся
на пленке в зависимости от их массы и размера

28.

Альбумины – лучший пример транспортной функции белков
Синтезируется в печени
Составляет 55%
белков крови
Благодаря своей химической
структуре транспортирует
билирубин, жирные кислоты,
лекарства, металлы, гормоны,
антибиотики

29.

30.

А почему вещества самостоятельно не могут транспортироваться в
крови?

31.

Как происходит всасывание веществ в кишечнике.

32.

33.

34.

И все бы ничего, если бы не одно:
Вместе с естественными
нутриентами с пищей поступает
огромное количество других
веществ. Как организму разобраться,
что «свое», а что «чужое»?

35. На страже в кишечнике стоит иммунная система - лимфоциты и тучные клетки, которые ответственны за безопасность поступающих в

На страже в
кишечнике стоит
иммунная
система лимфоциты и
тучные клетки,
которые
ответственны за
безопасность
поступающих в
кровь веществ

36.

Если вещество, поступившее в кровь соединилось
с альбумином, то для иммунной системы – это
«зеленый свет», поэтому практически все
лекарственные вещества, поступающие в кровь,
проверяются на связывание с альбуминами
Альбумин
Вещество
Лимфоцит

37.

Альбумин ответственен за то, чтобы соединенное с
ним вещество на любом «блокпосте» иммунной
системы не проходило длительную проверку. Если
вещество не связалось с альбумином, то оно либо
инактивируется иммунным ответом
(высокомолекулярные вещества), либо немедленно
выводится через фильтрационную систему почек
(низкомолекулярные).

38.

Гипопротеинемия – снижение концентрации белка в
крови.
Возникает при снижении белка в рационе
При заболевании печени и почек
При такой патологии витамины, стероидные гормоны,
лекарства не транспортируются в крови, а выводятся
с мочой.
Особенную опасность представляет сочетание
гипопротеинемии с высоким уровнем
холестерина и липидов в крови

39.

Липиды (триацилглицериды) и холестерол
транспортируются в составе липопротеидов
Структуру транспортных липопротеинов можно сравнить с орехом, у которых имеется
скорлупа и ядро. "Скорлупа" липопротеина является гидрофильной, ядро –
гидрофобное. Ядро формируют неполярные эфиры холестерола и
триацилглицеролы. В поверхностном слое ("скорлупе") находятся фосфолипиды,
холестерол, белки.
По сути, это мицелла с
липидами внутри и
белками снаружи

40.

41.

42.

Холестерин – это хорошо, он жизненно необходим для синтеза
стероидных гормонов и стабилизации мембраны каждой клетки.
Но: если белков –переносчиков крови мало, то липиды и
холестерин начинают выходить в кровеносное русло
самостоятельно, откладываются на стенках сосудов, что приводит
к атеросклерозу.
Атеросклеротическая
бляшка
Поэтому в крови должно быть достаточное количество белкапереносчика, который формирует ЛПВП, в таком состоянии липиды
и холестерин будет доставлен в нужный орган и не «потеряется» в
процессе доставки

43.

Лучший источник альбумина – молочные продукты и яица.
При любых патологических состояниях (ожоги, истощение, анемия,
астенический синдром, воспаление и пр.) назначают альбумин
внутривенно, и лишь потом лекарственное вещество, потому что
без первого второе просто не дойдет до пункта назначения.