WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБіологія, Зоологія, Аграрна наука → Структура білків і пептидів - Реферат

Структура білків і пептидів - Реферат


Реферат на тему:
Структура білків і пептидів
Білки - це високомолекулярні біоорганічні сполуки, молекули яких побудовані із залишків амінокислот, кількісно перевищують усі інші органічні речовини, що є в складі живих організмів, і становлять понад половину їх сухої маси. Це сполуки, за допомогою яких генетична інформація дістає своє реальне втілення в побудові організму та всіх його властивостях. Якщо нуклеїнові кислоти є носіями генетичної інформації, то білки - носії фенотипової інформації, загальним втіленням якої є організм:
ДНК ? РНК ? Білок ? Клітина ? Організм.
Як відомо, ДНК хроматину клітинного ядра містить кілька тисяч генів, кожний з яких визначає певну ознаку організму. Ця ознака забезпечується структурною і функціональною системами, що реалізуються в процесі синтезу різноманітних білків, які і визначають біохімічну індивідуальність організму. Певну структуру тканин визначають структурні білки - колаген, еластин, кератин; здатність до механічної роботи - скоротливі білки актин, міозин; каталіз багатьох хімічних реакцій забезпечують ферменти; транспорт кров'ю О2, СО2 та поживних речовин - транспортні білки: гемоглобін, альбуміни та ін.; регуляцію обміну речовин і функцій організму - регуляторні білки: гормони типу інсуліну, глюкагону тощо; захист від кровотечі - білки системи зсідання, від інфекційних та вірусних хвороб - імуноглобуліни.
Білки всіх організмів побудовані з одного й того самого набору 20 амінокислот. Разом з тим, у складі різних видів організмів налічується десятки тисяч різних білків, кожний з яких має певну структурну й функціональну організацію та біологічні властивості. Амінокислоти - це абетка білкової молекули, і як з певної кількості літер можна створити безліч слів, так і з амінокислот у природі побудована велика кількість різноманітних білків. Кожна білкова молекула має певну будову, яка визначається послідовністю розташування амінокислот у поліпептидних ланцюгах, характерним розміщенням цих ланцюгів у просторі, здатністю створювати молекулярні структури у вигляді глобул або фібрил.
Вперше успішне вивчення будови білкових речовин було здійснено видатним вітчизняним ученим О. Я. Данилевським наприкінці XIX ст. Він звернув увагу на те, що речовини білків та продуктів їх часткового гідролізу дають позитивну біуретову реакцію - синьо-фіолетове забарвлення при змішуванні з лужним розчином сульфату міді. Таку саму реакцію давали ро-зчини біурету (NH2 - CO - NH - CO - NH2). Нa основі цих спостережень О. Я. Данилевський дійшов висновку, що й у молекулах білків амінокислоти сполучені між собою кето-імідними групами - CO - NH, які є в біуреті і які він назвав пептид-ними.
Рівні структурної організації білкових молекул. Вивчення структури білків - це шлях до розуміння механізму їх важливих біологічних функцій в організмі. Зокрема, знання структури ферментів і особливо їх активних центрів дає змогу розкрити механізми здійснення ферментативного каталізу. Вивчення структури скоротливих білків - актину і міозину, які входять до складу м'язів, сприяє вивченню механізмів їх скорочення. Вивчення структури гормонів білкової природи - інсуліну, глюкагону та інших - необхідне не тільки для вивчення механізмів регуляції обміну речовин, а й для опанування засобів синтезу цих гормонів з метою отримання лікарських гормональних препаратів. Просторова структура білкової молекули, властива будь-яким нативним білкам, має назву конформації білка. Будова білків надзвичайно складна, що пояснюється великою кількістю амінокислот у білкових молекулах, значною їх молекулярною масою (від 5000 до кількох мільйонів і вище), утворенням різноманітних хімічних та фізико-хімічних зв'язків між різними атомними групами.
Для зручності вивчення будови молекул білка, їх розташування в просторі визначають різні рівні структури білкової молекули: первинну, вторинну, третинну і четвертинну.
Первинна структура - це певна послідовність амінокислот у молекулах білків та пептидів, сполучених між собою ковалентними пептидними зв'язками. Первинна структура стабілізується також дисульфідними зв'язками, якщо вони є в білковій молекулі.
Вивчення первинної структури білка складається з кількох етапів. Спочатку визначають амінокислотний склад білка. Для цього здійснюють повний гідроліз білка в запаяних під вакуумом ампулах під дією 6 М розчину НСІ (кислотний гідроліз) або 2-4 М розчину NaOH (лужний гідроліз) при 110 °С протягом 24 год. Добуту суміш амінокислот аналізують за допомогою іонообмінної хроматографії. Для визначення послідовності амінокислот у поліпептидному ланцюгу білок обробляють протеолітичними ферментами (трипсином, хімотрипсином, амінопептидазою, карбоксипептидазою тощо), які гідролізують пептидні зв'язки між певними амінокислотами. Потім суміш пептидів - продуктів часткового гідролізу - аналізують і визначають амінокислотний склад кожного пептиду, а також послідовність і взаєморозташування пептидів у молекулі білка. При цьому враховують специфічність дії протеолітичних ферментів на поліпептидний ланцюг, беручи до уваги, що трипсин гідролізує пептидні зв'язки, утворені лізином і аргініном, хімотрипсин діє на пептидні зв'язки, утворені ароматичними амінокислотами фенілаланіном, тирозином, триптофаном тощо.
Для вивчення послідовності амінокислотних залишків у молекулах білків Ф. Сенгер розробив стандартний метод визначення N-кінцевих амінокислот. Принципова основа цього методу полягає в тому, що до аміногрупи приєднують хімічну "мітку", яка не відщеплюється під час гідролізу білка. Якщо з гідролізату виділити таку мічену амінокислоту, можна визначити, який амі-нокислотний залишок розташований на N-кінці поліпептидного ланцюга білка.
Для "мітки" амінокислотних залишків Ф. Сенгер використовував динітрофторбензол (ДНФ). При обробці цим реактивом білка утворюється динітрофеніл-білок (ДНФ-білок):
У подальшому ДНФ-білок гідролізується з утворенням залишку молекули білка і ДНФ-амінокислоти:
ДНФ-амінокислоту виділяють із суміші продуктів гідролізу та ідентифікують за допомогою хроматографії. Залишок молекули білка реагує з новими порціями ДНФ, усі наведені вище реакції повторюються і завершуються ідентифікацією другої амінокислоти. Реакції продовжуються доти, доки вся молекула білка не розпадеться на окремі ДНФ-похідні амінокислот.
Внаслідок тривалої роботи Ф. Сенгер у 1958 р. повністю встановив первинну структуру гормону інсуліну. Виявилось, що інсулін має два поліпептидних ланцюги - А і В, сполучені двома дисульфідними містками. Ланцюг А має 21 залишок, ланцюг В - ЗО залишків амінокислот. Крім того, в ланцюгу А є дисуль-фідний зв'язок між залишками молекул цистеїну. Цікаво, що існує видова специфічність будови інсуліну, яка виявляється в амінокислотному складі поліпептидного ланцюга А. Якщо інсулін людини має у 8-, 9- і 10-му положеннях цього ланцюга амінокислотну послідовність залишків амінокислот - Тре - Сер - Іле -, то інсулін бика - Ала - Сер - Вал -, барана - Ала - Глі - Вал -, коня - Тре- Глі - Іле -. Інсулін свині має амінокислотну послідовність ланцюга А таку саму, як і у людини, але в 30-му положенні ланцюга В він містить аланін замість треоніну. Відмінність первинної структури препаратів інсуліну, отриманих з підшлункових залоз різних тварин, пояснює неоднакову ефективність цих препаратів під час лікування цукрового
Loading...

 
 

Цікаве