Опорные конспекты лекций по дисциплине «биохимия» для студентов специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов»
|
|
Скачать 0.84 Mb.
|
|
Пространственная организация белковой молекулы Нерегулярная структура Третичная структура Физико-химические свойства белков Молекулярная масса белков Выделение и очистка белков |
^
В основе каждого белка лежит полипептидная цепь. Она не просто вытянута в пространстве, а организована в трехмерную структуру. Поэтому существует понятие о 4-х уровнях пространственной организации белка, а именно - первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурах белковых молекул.Первичная структура белка - последовательность аминокислотных фрагментов, прочно (и в течение всего периода существования белка) соединенных пептидными связями. Существует период полужизни белковых молекул - для большинства белков около 2-х недель. Если произошел разрыв хотя бы одной пептидной связи, то образуется уже другой белок. Вторичная структура - это пространственная организация стержня полипептидной цепи. Существуют 3 главнейших типа вторичной структуры: 1) Альфа-спираль - имеет определенные характеристики: ширину, расстояние между двумя витками спирали. Для белков характерна правозакрученная спираль. В этой спирали на 10 витков приходится 36 аминокислотных остатков. У всех пептидов, уложенных в такую спираль, эта спираль абсолютно одинакова. Фиксируется альфа-спираль с помощью водородных связей между NH-группами одного витка спирали и С=О группами соседнего витка. Эти водородные связи расположены параллельно оси спирали и многократно повторяются, поэтому прочно удерживают спиралеобразную структуру. Более того, удерживают в несколько напряженном состоянии (как сжатую пружину).   2) Бета-складчатая структура - или структура складчатого листа. Фиксируется также водородными связями между С=О и NH-группами. Фиксирует два участка полипептидной цепи. Эти цепи могут быть параллельны или антипараллельны. Если такие связи образуются в пределах одного пептида, то они всегда антипараллельны, а если между разными полипептидами, то параллельны. 3) ^ - тип вторичной структуры, в котором расположение различных участков полипептидной цепи относительно друг друга не имеет регулярного (постоянного) характера, поэтому нерегулярные структуры могут иметь различную конформацию. ^ - это трехмерная архитектура полипептидной цепи – особое взаимное расположение в пространстве спиралеобразных, складчатых и нерегулярных участков полипептидной цепи. У разных белков третичной структуры различна. В формировании третичной структуры участвуют дисульфидные связи и все слабые типы связей.Выделяют два общих типа третичной структуры: 1) В фибриллярных белках (например, коллаген, эластин) молекулы которых имеют вытянутую форму и обычно формируют волокнистые структуры тканей, третичная структура представлена либо тройной альфа-спиралью (например, в коллагене), либо бета-складчатыми структурами. 2) В глобулярных белках, молекулы которых имеют форму шара или эллипса (латинское название: GLOBULA - шар), встречается сочетание всех трех типов структур: всегда есть нерегулярные участки, есть бета-складчатые структуры и альфа-спирали. Обычно в глобулярных белках гидрофобные участки молекулы находятся в глубине молекулы. Соединяясь между собой, гидрофобные радикалы образуют гидрофобные кластеры (центры). Формирование гидрофобного кластера вынуждает молекулу соответствующим образом изгибаться в пространстве. Обычно в молекуле глобулярного белка бывает несколько гидрофобных кластеров в глубине молекулы. Это является проявлением двойственности свойств белковой молекулы: на поверхности молекулы - гидрофильные группировки, поэтому молекула в целом - гидрофильная, а в глубине молекулы - спрятаны гидрофобные радикалы. Четвертичная структура встречается не у всех белков, а только у тех, которые состоят из двух или более полипептидных цепей. Каждая такая цепь называется СУБЪЕДИНИЦЕЙ данной молекулы (или ПРОТОМЕРОМ). Поэтому белки, обладающие четвертичной структурой, называют ОЛИГОМЕРНЫМИ белками. В состав белковой молекулы могут входить одинаковые или разные субъединицы. Например, молекула гемоглобина «А» состоит из двух субъединиц одного типа и двух субъединиц другого типа, то есть является тетрамером. Фиксируются четвертичные структуры белков всеми типами слабых связей, а иногда еще и дисульфидными связями.^ Аминокислотный состав белковой молекулы, т.е. особенности первичной структуры определяются не только структурную организацию, биологические функции, но и физико- химические свойства белков. Особенности физико-химических свойств используют для выделения и разделения индивидуальных белков из белковых смесей. Рассматривая физико – химические свойства, говорят о молекулярной массе белковых молекул, об амфотерности, наличии заряда, изоэлектрической точки, способности белков к движению в электрическом поле, о растворимости белков и свойствах растворов, о денатурации белков. ^ “Белки - высоко молекулярные соединения”, так начинается определение этого класса веществ. Молекулярная масса белков колеблется от 6 т. дальтон до нескольких миллионов. Например : инсулин – 5733, гемоглобин – 6450, – глобулин человека – 160000, глутаматдегидрогиназа – 1 млн, вирус табачной мозайки – 40 млн. дальтон. Наиболее точный метод определения молекулярной массы белков расчетный, но для этого надо знать аминокислотный состав (т.е. у белка должна быть расшифрована первичная структура); должно быть известно наличие или отсутствие четвертичной структуры, а поскольку из огромного разнообразия природных белков (1010 – 1012) все это известно только у тысячи белков, то основными методами определения молекулярной массы остаются:
Растворимость белковРастворимость белков колеблется в широких пределах и определяется:- аминокислотным составом (чем больше полярных группировок, тем лучше растворимость);
Стабильность растворам белка придают заряд белковой молекулы и наличие гидратной оболочки. Благодаря наличию на поверхности молекулы белка полярных групп, диполи воды формируют вокруг молекулы гидратную оболочку. Вода, входящая в структуру гидратной оболочки, называется связанная вода и отличается по свойствам от обычной воды (эта вода замерзает при 40°С, в ней не растворяется сахар, отличается температурной кипения и упругостью пара). Факторы среды, влияющие на растворимость:
= с b2 / 2, где с - концентрация соли; b - валентность (т.е. природа соли). Соли солей щелочных и щелочноземельных металлов низкой ионной силы повышают растворимость, т.к. увеличивается возможность формирования гидратной оболочки, с увеличением ионной силы – растворимость уменьшается, при этом каждый белок теряет свою растворимость, т.е. осаждается из раствора при вполне определенной ионной силе. Осаждение белков из растворов солями щелочных и щелочноземельных металлов называется высаливанием. Осаждающая способность соли зависит как от катиона, так и от аниона. Катионы и анионы можно разместить в два ряда по уменьшающейся слева направо осаждающей способности: катионы:Cs, Rb, K, Na, Li, Ba, Sc, Ca, Mg анионы :SO4, Cl, Br, NO3, J , CNS Эти ряды носят название лиотропных рядов. Высаливание широко применяется для разделения (например альбуминов от глобулинов) и получения в очищенном виде белков и ферментов. Поскольку высаливание влияет на гидратную оболочку, то этот процесс обратимый. Снять гидратную оболочку и тем самым осадить белок из раствора можно и водоотнимающими веществами – спиртом, ацетоном (используются способ фракционирования белков спиртами различной концентрации – по Кону). Это своеобразное высаливаниеи, если воздействие не очень длительное, процесс обратим. Растворимость белка зависит от температуры, причем с увеличением температуры до 40°С она увеличивается, а при дальнейшем нарастании – уменьшается вследствие изменения третичной и четвертичной (при ее наличии) структур, что можно выразить графиком  Растворимость белков зависит и от рН среды. В изоэлектрическом состоянии, когда суммарный заряд молекулы равен 0) и гидратная оболочка не формируется, белки выпадают в осадок. На этом свойстве основано определение изоэлектрической точки белка, изоэлектрическое осаждение и разделение белков (при изменении рН среды таким образом, чтобы она соответствовала изоэлектрической точке белка, он будет выпадать в осадок). Методы фракционирования (разделения) белков по растворимости:
Денатурация белков Белковые структуры очень чувствительны к изменениям среды, особенно третичная и четвертичная. Белки с неизмененными структурами и свойствами, присущими природным молекулам, называются нативными белками. Любое негидролитическое изменение структуры белка, приводящее к изменению его биологических и физико-химических свойств – называется денатурацией (негидролитическое, т.е. не затрагивающее пептидную связь, первичную структуру). Факторы денатурации:
Денатурированные белки отличаются по свойствам от нативных белков. Признаки денатурации:
Т.о. при денатурации белки теряют все свои свойства и в первую очередь биологические, а также физико-химические свойства. Денатурация – процесс обратимый, если воздействие кратковременно и денатурирующий агент удален раньше, чем оказалась затронутой вторичная структура. Денатурация находит широкое применение в медицине, промышленности, в лабораторной практике, быту. ^ Выделение и очистка белков состоит из ряда этапов:
|
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям