Содержание белков в животных и растительных тканях 18-23% (сух. 80%) 18-19% 14-15% (сух. 82%) (сух. 28%) 1,2-3% 10-13%
Биологические свойства – функции белков каталитическая структурная защитная регуляторная рецепторная транспортная сократительная
I. По строению простые – протеины сложные – протеиды белок + небелковый компонент Альбумины Глобулины Протамины Гистоны Глютелины Проламины Нуклеопротеиды Гликопротеиды Липопротеиды Фосфопротеиды Хромопротеиды Металлопротеиды Классификация белков
II. По форме белковой молекулы глобулярные белки ( > 1:10) фибриллярные белки ( < 1:10) III. По функциональному признаку Ферменты Гормоны Защитные Резервные Транспортные Структурные Сократительные Классификация белков
кислые : аспарагиновая и глутаминовая кислот ы основные : лизин, аргинин, гистидин нейтральные : а) с гидрофобным радикалом: аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, фенилаланин, глицин, триптофан, метионин; б) с гидрофильным радикалом: треонин, серин; тирозин, цистеин, аспарагин, глутамин. Классификация аминокислот
Аминокислотный анализ белков Задача : определить сколько и каких аминокислот входит в состав белка Расщепление ППЦ на отдельные аминокислоты - гидролиз Кислый Щелочной Ферментативный Анализ смеси аминокислот Электрофорез Образец Ячейка Направление миграции Хроматография Гельфильтрация Разделение аминокислот происходит в зависимости от размера молекулы.
Полипептидная теория строения белков Александр Яковлевич Данилевский Эмиль Фишер Белки состоят из аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. N -конец С-конец Пептидная связь
Уровни структурной организации белковых молекул Первичная структура Вторичная структура Третичная структура Четвертичная структура Последова-тельность аминокислот -спираль Полипептидная цепь Ассамблея субъединиц
Стабилизируется пептидными связями, которыми соединены а минокислотные остатки в определенном направлении: от N-конца к С-концу белковой молекулы. Первичная структура белка
Методы определения аминокислотной последовательности белка Химическая модификация концевых аминокислот N -концевая а / к – метод Сэнжера С-концевая а / к – метод восстановления концевой СООН группы в спиртовую Избирательный гидролиз полипептида с С-конца – Карбоксипептидазный метод с N- конца – Аминопептидазный метод Метод Эдмана (фенилизотиоцианатный метод) Секвенатор белков, работающий на основе метода Эдмана.
Frederick Senger A цепь В цепь Аминокислотная последовательность инсулина быка Дисульфидные мостики в молекуле инсулина
В зависимости от конфигурации -спираль -складча тость п равозакрученные витки с регулярным шагом 0,54 нм и углом подъема 26 ° Стабилизируется за счет множественных водородных связей между пептидными группами полипептидой цепи линейн ая структур а с участк ами белковой цепи, п риближенны ми друг к другу на расстояние 0,272 нм. Вторичная структура белка
Вторичная структура белка: -спираль Модель строения правозакрученной -спирали (1949-1951 гг.) Л. Полинг Р. Кори
-спиральные участки в некоторых белках Миоглобин – 70% Лизоцим – 42% Ca- связывающий белок -спиральные структуры
Вторичная структура белка: -складчатость параллельная антипараллельная 0,272 нм водородная связь
-складчатые участки в некоторых белках Флаводоксин -структура с параллельным ходом цепей Супероксиддисмутаза -структура с антипараллельным ходом цепей
Особенности строения коллагена тропоколлаген Волокна коллагена
коллаген (фибриллярный белок) миоглобин (глобулярный белок) Третичная структура белка (нативная) формируется за счет множественных сильных и слабых взаимодействий, возникающих между боковыми радикалами аминокислотных остатков
Нативная структура карбоксипептидазы -складчатость в центральной части молекулы
Доменная структура фосфоглицераткиназы Гидрофобные ядра
Стабилизация третичной структуры белка Ковалентные взаимодействия Полярные взаимодействия Изопептидные связи Сложно-эфирные связи Дисульфидные мостики Ионные связи Водородные связи Силы Ван-дер-Ваальса Ион-диполь Диполь-диполь Индуцированный диполь Гидрофобные взаимодействия
Рентгеноструктурный анализ белков Дифракционная картина, в которой заключена информация о структуре белка Структура миоглобина с гемом Модель электронной плотности гема
Четвертичная структура белка Гемоглобин - 4 Ферритин - 24 Глутаматдегидрогеназа - 6 Миозин - 6 РНК полимераза – 10-12
Электронная микроскопия Реконструкция пространственной структуры молекулы белка
Диссоциация протеинкиназы А цАМФ Неактивная протеинкиназа А Регуляторная субъединица Неактивная каталитическая субъединица Активная каталитическая субъединица
Надмолекулярные белковые комплексы Пируватдегидрогеназный комплекс Рибосома
Молекулярная масса белковой молекулы 5000 ÷ несколько млн Дальтон Инсулин – 5 733 Да Миоглобин – 17 000 Да Гемоглобин – 64 500 Да Фибриноген – 330 000 Да Глутаматдегидрогеназ – 1000 000 Да
Методы измерения молекулярной массы белков Ультрацентри-фугирование Гель-фильтрация Электрофоретические методы 1 2 Миозин 200 000 -галактозидаза 116 250 Гликогенфосфорилаза b 97 400 Бычий сывороточный альбумин 66 200 Овальбумин 45 000 Карбоангидраза 31 000 Соевый ингибитор трипсина 21 500 Лизоцим 14 400 Mr стандартов Неизв. белок
Растворимость белков Гидрофильные белки – растворимы в воде и солевых растворах (гемоглобин, миоглобин, амилаза, пепсин и др.) Гидрофобные белки – растворимы в аполярных растворителях (белки, входящие в состав клеточных мембран и др.) Белки, не растворимые ни в воде, ни в аполярных растворителях (кератин, коллаген, фиброин и др.)
Гидратная оболочка белковых молекул Диполь молекулы воды Асп Глу Лиз Арг Гис
Гидратная оболочка белковых молекул
Изоэлектрическая точка ( pI) белка pI – значение pH, при котором суммарный заряд белковой молекулы равен нулю. - молекула белка несет положительный заряд - молекула белка несет отрицательный заряд pI Гемоглобин 6,9 Фибриноген 5,5 Каталаза 5,6 Рибонуклеаза 7,8 Пепсин 1,0
Коллоидный раствор рассеивает свет Истинный раствор пропускает свет Свойства белковых растворов Джон Тиндаль (1820-1893) Растворы белков – коллоидные растворы (эффект Тиндаля)
Свойства белковых растворов Белки не проходят через полупроницаемые мембраны Диализ белки Низкомолекулярные вещества Аппарат искусственная почка (гемодиализный аппарат)
Свойства белковых растворов Водные растворы белков опалесцируют Величина показателя преломления ~ [ белка ] в растворе
Свойства белковых растворов Растворы белков поглощают ультрафиолетовые лучи max : 19 0-2 1 0 нм и 260-280 нм Три, Тир, Фен Пептидная связь , нм поглощение Растворы белков обладают оптической активностью
Осаждение белков из водных растворов с сохранением пространственной структуры с нарушением пространственной структуры высаливание Нейтральные соли сильных кислот и оснований: Малополярные органические растворители при низкой темпе-ратуре: этанол, метанол, ацетон. денатурация Высокая температура Высокое давление Радиация Изменение pH среды Органические аполярные растворители Соли тяжелые металлы Встряхивание
Химические свойства белков Амфотерность белков | | Глу - R – COO + Na Глу - R - C ОО Na | | Восстановление или окисление - S-S - и - SH групп Фосфорилирование по -ОН группам Тре, Тир, Сер | | Сер- C Н2 - OH + H 3 PO 4 Сер – СН2 - O - PO 3 H 2 + H 2 O | |
Химические свойства белков Гликозилирование О-гликозидные связи (-ОН группы Сер, Тре и Тир) N -гликозидные связи ( амидные группы Асн) Метилирование S- аденозилметионин – источник метильных групп
Химические свойства белков γ -карбоксилирование остатков Глу Захват двухвалентного кальция: Структура протромбина Са
Химические свойства белков Цветные реакции белков реакция Миллона на остатки Тир реакция Фолля на остатки Цис реакция Сакагучи на остатки Арг биуретовая р-я на наличие пептидной группировки Гидролиз белков кислотный щелочной ферментативный
Белок-белковые взаимодействия Антиген-антитело Гормон-рецептор Актин-миозин
Белок-лигандные взаимодействия метаболит Лиганды: метаболиты гормоны (тироксин, адреналин, кортизол и др.) АДФ, цАМФ, АТФ и др. ионы металлов (Са, Mg и др.)
