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

%.
Отже, вторинна структура кожної білкової молекули характеризується певним співвідношенням укладання поліпептидних ланцюгів у просторі у вигляді а-спіра-лей, ?-структур та аморфних ділянок.
Третинна структура- це розташування у просторі спіралізованих поліпептидних ланцюгів з утворенням глобулярних або фібрилярних білкових молекул.
Основною діючою силою в утворенні третинної структури є взаємодія радикалів амінокислот з молекулами води. При цьому неполярні гідрофобні радикали амінокислот неначе занурюються в глибину білкової молекули, утворюючи там "сухі" зони, тоді як гідрофільні полярні радикали розміщуються на поверхні молекули. Внаслідок цих процесів утворюється конформація, яка є термодинамічно найбільш вигідною для всієї молекули в цілому. Третинну структуру стабілізують водневі та іонні зв'язки. На формування третинної структури значний вплив мають температура, рН та іонна сила розчину.
Застосування для вивчення будови білків рентгеноструктурного аналізу та інших фізичних методів дослідження дало змогу встановити третинну структуру близько 300 різних білків, у тому числі міоглобіну, гемоглобіну, пепсину, трипсину, хімотрипсину, лізоциму, фрагментів імуноглобулінів людини тощо. Приклад третинної структури міоглобіну показаний на рис. 8. лише ті білки, молекули яких містять кілька окремих поліпептидних ланцюгів, сполучених між собою в єдиний макромолекулярний білковий комплекс. Четвертинна структура білка - це просторове розміщення кількох білкових поліпептидних ланцюгів, кожний з яких має певні первинну, вторинну і третинну структури. Окремі білкові молекули, що входять до складу четвертинної структури, називаються про-томерами, або субодиницями, а білки, побудовані з них, - олігомерами, або мультимерами. Такі олігомерні білки мають звичайно парну кількість протомерів (2, 4, 6, 8, 10, дуже рідко понад 12) з молекулярними масами від кількох тисяч до 100 000. Важливо підкреслити, що окремі протомери найчастіше функціонально не активні, тобто не виявляють властивостей від-повідних ферментів, гормонів тощо. Функціональна і біологічна активність з'являється лише при утворенні олігомерного білка після формування четвертинної структури.
Прикладом білка з четвертинною структурою є, наприклад, молекула гемоглобіну, яка має молекулярну масу 64500, складається з 574 амінокислотних залишків і є тетрамером, побудованим з двох а-поліпептидних ланцюгів (кожен має по 141 залишку амінокислот) і двох ?-поліпептидних ланцюгів (по 146 залишків амінокислот). Кожний з ланцюгів оточує гем, що роз-ташований у центрі молекули, містить у своєму складі один двовалентний іон заліза і може приєднувати молекулу О2.
Зв'язки між протомерами здійснюються за рахунок нековалентних зв'язків - водневих, гідрофільних, іонних, тому за певних умов можливе розділення олігомеру на протомери. Зокрема, молекула гемоглобіну при наявності деяких солей, сечовини або при зміні рН дисоціює на два а- і два ?-ланцюги за рахунок розриву водневих зв'язків. Ця дисоціація оборотна - після видалення сечовини або солей з розчину відбувається спонтанна асоціація молекули гемоглобіну.
Прикладом олігомерної молекули є також вірус тютюнової мозаїки (ВТМ), що складається з однієї молекули РНК і 2130 білкових субодиниць, кожна з яких має молекулярну масу 17500. Білкові протомери приєднуються до РНК, що утворює спіральну структуру з 130 витків.
Багато ферментів мають четвертинну структуру, яка забезпечує не тільки їх каталітичну властивість, а й здатність змінювати ферментативну активність залежно від певних регуляторних факторів. Зокрема, молекула ферменту лактатдегідрогенази, що каталізує оборотне перетворення піровиноградної кислоти на молочну,складається з чотирьох протомерів, які містять два типи поліпептидних ланцюгів: Н - серцевий тип (від англ. heart - серце) і М - м'язовий тип (від англ. muscle - м'яз). Завдяки різним сполученням субодиниць можливе існування п'яти форм ферменту. НННН, НННМ, ННММ, НМММ, ММММ. Такі різні форми одного ферменту мають назву ізоферментів. Роз'єднання протомерів супроводжується втратою активності ферменту. Молекула ферменту фосфорилази а, який каталізує розщеплення (фосфороліз) глікогену в печінці, також має четвертинну структуру і є тетрамером. Четвертинна структура імуноглобулінів складається з легких (L) і важких (Н) поліпептидних ланцюгів, сполучених між собою нековалентними і дисульфідними зв'язками.
До фібрилярних білків, що мають четвертинну структуру, належить білок міозин, функція якого пов'язана із скороченням м'язів. Молекулярна маса його становить близько 500 000 (рис. 10). Молекула міозину має витягнуту форму, довжину 150 нм і товщину 2 нм. Діаметр головки молекули становить 16 нм. Субодиницями міозину є два важких поліпептидних ланцюги з моле-кулярною масою близько 210 000 і кілька легких ланцюгів з молекулярною масою близько 20 000. Кінець кожного важкого ланцюга утворює "головку", до складу якої входять легкі ланцюги.
Існування олігомерних білків сприяє економії генетичної інформації в організмі. Відомо, що структура кожного білка кодується одним геном. Для забезпечення синтезу чотирьох поліпептидних ланцюгів гемоглобіну потрібно два гени, один з яких кодує утворення а-ланцюгів, другий - р-ланцюгів. Якщо всі чотири ланцюги були б різні, потрібно було б чотири гени. Ще яскравішим прикладом цього принципу є фермент глутаматде-гідрогеназа, молекула якого має вісім однакових субодиниць, що кодуються одним геном.
Хімічний синтез пептидів та білків. У зв'язку з широким застосуванням білково-пептидних препаратів у медицині, сільському господарстві, харчовій промисловості проблема штучного синтезу пептидів та білків має велике наукове та практичне значення. Вперше пептидний синтез був здійснений видатним німецьким хіміком Е. Фішером, який в 1901 р. отримав гліцилгліцин, а в 1903 р. запропонував хлорангідридний спосіб утворення пептидів.
Усі методи хімічного синтезу пептидів та білків, що існують у наш час, грунтуються на послідовному здійсненні таких трьох стадій (Ю. А. Овчинников, 1987): а) блокуванні (захисті) функціональних груп амінокислоти або пептиду, що не беруть участі в реакції утворення пептидного зв'язку; б) конденсації активованої карбоксильної групи одного реакційного компонента з амі-ногрупою іншогокомпонента; в) видаленні захисних груп для отримання вільного пептиду (кінцевого продукту) або продовження синтезу.
Активацію карбоксильної групи в амінокислотах та пептидах здійснюють за рахунок утворення хлорангідридів, азидів, ариль-них ефірів, змішаних ангідридів при взаємодії карбоксилу з похідними вугільної кислоти, етилхлорформіатом.
Важливим внеском у проблему штучного синтезу пептидів та білків став запропонований Р. Мерифілдом метод твердофазного синтезу. Головна ідея цього методу полягає в закріпленні поліпептидного ланцюга, що утворюється, на полімерному нерозчинному носії, поверхня якого містить хлорметильні "якірні" групи. За допомогою розробленого методу Р. Мерифілд здійснив синтез пептидів брадикініну, ангіотензину та перший штучний синтез ферментного білка - рибонуклеази. В методі рід-кофазового синтезу пептидів (за М. М. Шемякіним, 1965) як носій, на поверхні якого відбувається синтез, застосовують розчинний полістирол, що дає змогу збільшити швидкість реакцій синтезу.
Loading...

 
 

Цікаве