Биологическая химия. Настоящее и будущее медицины. Белки

1.

2.

3.

Благодаря биохимическим исследованиям можно:
1) выявить причину болезни
2) предложить пути лечения
3) разработать методики для массового
обследования населения с целью ранней
диагностики
4) следить за ходом болезни
5) контролировать эффективность лечения

4.

5.

6.

БЕЛКИ- высокомолекулярные природные полимеры, построенные
из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью.
Являются главной составной частью живых организмов и
молекулярной основой процессов жизнедеятельности.

7.

Белки выполняют в клетке множество функций:
1. Каталитическая
4. Транспортная
2. Регуляторная
3. Рецепторная
5. Структурная
Коллаген
7. Сократительная
6. Защитная
Иммуноглобулин М
8. Резервная

8.

9.

10.

Строение аминокислот
В составе белков присутствуют
только L-изомеры аминокислот

11.

12.

НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ
Частично заменимые
не синтезируются у детей
У плода и недоношенных детей не
синтезируется и цистеин
Условно заменимые

13.

14.

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА- порядок чередования
аминокислотных остатков в линейной цепи, соединенных
пептидной связью.
Неразветвленная полипептидная цепь формируется многократно
повторяющимися 20 аминокислотами.
Расположение аминокислот в полипептидной цепи определяется
последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК.
<10 аминокислот- олигопептид
Глутатион: γглутамилцистеинилглицин
до 50 аминокислотполипептид
Глюкагон- 29
аминокислот
>51аминокислоты- белок (инсулин)
Инсулин (51аминокислота)

15.

16.

Характеристика пептидной связи
Лайнус
Полинг
1. Пептидная связь- ковалентная связь более короткая, чем
одинарная, и более длинная, чем двойная.
2. Все атомы пептидной связи находятся в одной плоскости
(компланарность).
Роберт Кори
3. Все аминокислоты (кроме пролина) вносят одинаковый вклад в образование
пептидной связи (эквивалентность).
4. Способствуют образованию максимума водородных связей.
5. Плоскости пептидных групп расположены под углом друг к другу, так как
возможно вращение связей при α-углеродном атоме.
6. Пептидная связь имеет транс-конфигурацию: α-углеродные атомы
располагаются по разные стороны от пептидной связи.

17.

Серповидно-клеточная анемия
β-цепь
Hb A
Glu
Hb S
Val
Первичная структура белка
детерминирует вторичную,
третичную и четвертичную
структуру белковой
молекулы, и соответственно
функциональную активность
белка.

18.

Вторичная структура белка- расположение полипептидной цепи в
пространстве, образующаяся в результате взаимодействий между
функциональными группами пептидной связи, с образованием спиральной
структуры (α-спираль) или плоского слоя (β-складчатость), а также аморфных
участков.

19.

НАДВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА- локальная конформация,
которая образуется в результате объединения нескольких
участков одной полипептидной цепи, которые имеют
вторичную структуру.
Супервторичная структура "αспираль-поворот-α-спираль"
ДНК-связывающего белка в большой
бороздке ДНК
Фрагмент ДНК-связывающего белка в
форме "цинкового пальца".
Супервторичная структура формируется за счёт межрадикальных взаимодействий.

20.

Третичная структура- объемная организация
вторичных структур в единую трехмерную
конструкцию с определенной конформацией,
образующаяся за счёт взаимодействий между
радикалами аминокислот.

21.

22.

Домен - участок полипептидной цепи, который в процессе
формирования пространственной структуры приобрёл
независимо от других участков той же цепи конформацию
глобулы.
Характерны для белков, состоящих из более чем 200 аминокислот
(полидоменные белки).

23.

24.

Четвертичная структура белка- количество и
взаиморасположение полипептидных цепей
олигомерного белка в пространстве

25.

Олигомерный белок- белок, содержащий в своём составе
несколько полипептидных цепей. Имеют большую
молекулярную массу (более 50кДа).
Протомеры
или
субъединицыотдельные
полипептидны
е цепи в
олигомерном Схема образования димерной
белковой молекулы. Между
белке.
Лактатдегидрогеназатетрамер, М=144кДа
Комплементарность -
пространственное и
химическое соответствие
взаимодействующих
поверхностей.
протомерами А и Б образуется
множество слабых связей
(водородных, ионных)
Конформация белка- трехмерная
пространственная структура белка. У
мономерного белка конформация складывается из его
вторичной и третичной структуры. У олигомерного
белка конформация складывается из его вторичной,
третичной, четвертичной структур.

26.

Активный центр белка - участок белковой молекулы, сформированный
радикалами аминокислот, сближенных при формировании его конформации,
обычно расположенный в углублении молекулы и способный комплементарно
связываться с лигандом.
Лиганд- молекула, которая связывается с белком в процессе выполнения его
функций.
Взаимодействие белка с лигандом высокоспецифично, осуществляется на основе
комплементарности лиганда и активного центра белка.
Нативная структура- функционально активная конформация белка,
определяющая его специфическую функцию.

27.

Физико-химические свойства белков
1. Форма молекул
2. Молекулярная масса
3. Суммарный заряд
Изоэлектрическая точка (pI) - значение рН раствора, при котором
суммарный заряд белковой молекулы равен 0. Белки, находящиеся в
изоэлектрическом состоянии, малоактивны, неустойчивы и могут выпадать в
осадок, поскольку резко уменьшается их гидратная оболочка.
4. Растворимость белков
Растворимость белков определяется соотношением полярных и неполярных
группировок на его поверхности, суммарного заряда.
5. Способность к денатурации
Денатурация- нарушение пространственной структуры
(конформации) белка в результате разрушения слабых
нековалентных связей, ее стабилизирующих, под действием
различных физических или химических факторов. Первичная
структура при денатурации белка не разрушается.

28.

29.

Соли тяжелых металлов являются денатурирующими агентами. Они
образуют прочные связи с полярными тиоловыми группами белков
и тем самым разрывают систему водородных и ионных связей в
белке. Это приводит к нарушению свойств белков и денатурации.
Действие свинца, благодаря длительному периоду полураспада, проявляется в течение
долгого времени. Свинец может аккумулироваться в трубчатых костях, вымываться из них и
циркулировать в крови в связанной с гемоглобином форме. Такая особенность токсического
действия свинца указывает на возможность его передачи во время беременности через
плаценту к плоду. Воздействие свинца на детей в низких концентрациях вызывает снижение
интеллектуального развития, внимания, к проявлению агрессивности, гиперактивности,
отставании в умственном и физическом развитии.
При хронической свинцовой интоксикации наблюдается слабость, утомляемость, нарушение
сна, потливость, брадикардия. В тяжелых случаях отмечается энцефалопатия, снижение
интеллекта, психозы.
Биохимические исследования при свинцовой интоксикации показали:
- нарушение белкового обмена
- снижение активности ферментов
-снижение синтеза гема, и, следовательно, гемоглобина

30.

31.

Нативная структура- функционально активная конформация
белка, определяющая его специфическую функцию.
ФОЛДИНГ- процесс сворачивания полипептидной цепи в
правильную пространственную структуру, т.е. формирования
нативной структуры белка.
Hsp 100- М от 100 до 110 кДа
Hsp 90- М от 83 до 90 кДа
Hsp 70- М от 66 до 78 кДа
Hsp 60
Hsp 40
низкомолекулярные
шапероны- М от 15 до 30 кДа

32.

33.

34.

35.

36.

Формы муковисцидоза:
преимущественно лёгочная форма;
преимущественно кишечная форма;
смешанная форма с одновременным поражением желудочнокишечного тракта и органов дыхания;
мекониевая непроходимость кишечника;
атипичные и стертые формы