.RU

Белки и аминокислоты - часть 2

Действительно, полипептидные цепи очень часто образуют спираль, закрученную в правую сторону. Это первый, самый низкий уровень про­странственной организации белко­вых цепочек Здесь-то и начинают иг­рать роль слабые взаимодействия «бусинок»-аминокислот: группа С=0 и группа N—H из разных пептидных связей могут образовывать между со­бой водородную связь. Оказалось, что в открытой Полингом и Кори спирали такая связь образована меж­ду группой С=0 каждой г-й аминокис­лоты и группой N—H (i + 4)-й амино­кислоты, т. е. между собой связаны аминокислотные остатки, отстоящие друг от друга на четыре «бусинки». Эти водородные связи и стабилизиру­ют такую спираль в целом. Она полу­чила название a.-спирали.

Позднее выснилось, что а-спираль — не единственный способ ук­ладки аминокислотных цепочек. По­мимо спиралей они образуют ещё и слои. Благодаря всё тем же водород­ным связям между группами С=0 и N—H друг с другом могут «слипаться» сразу несколько разных фрагментов одной полипептидной цепи. В резуль­тате получается целый слой — его на­звали ^-слоем.

В большинстве белков а-спирали и р-слои перемежаются всевозможными изгибами и фрагментами цепи без какой-либо определённой структуры. Когда имеют дело с пространствен­ной структурой отдельных участков белка, говорят о вторичной структу­ре белковой молекулы.

БЕЛОК В ПРОСТРАНСТВЕ

Для того чтобы получить полный «портрет» молекулы белка, знания первичной и вторичной структуры недостаточно. Эти сведения ещё не дают представления ни об объёме, ни о форме молекулы, ни тем более о расположении участков цепи по отношению друг к другу. А ведь все спирали и слои каким-то образом размещены в пространстве. Общая пространственная структура поли-пептидной цепи называется третич­ной структурой белка.

Первые пространственные модели молекул белка — миоглобина и гемо­глобина — построили в конце 50-х гг. XX в. английские биохимики Джон Ко-удери Кендрю (родился в 1917 г.) и Макс Фердинанд Перуц (родился в 1914 г.). При этом они использовали данные экспериментов с рентгенов­скими лучами. За исследования в об­ласти строения белков Кендрю и Перуц в 1962 г. были удостоены Нобе­левской премии. А в конце столетия была определена третичная структура уже нескольких тысяч белков.

При образовании третичной струк­туры белка наконец-то проявляют активность R-группы — боковые це­пи аминокислот. Именно благодаря им «слипаются» между собой боль­шинство «бусинок»-аминокислот, придавая цепи определённую форму в пространстве.

В живом организме белки всегда находятся в водной среде. А самое большое число основных аминокис­лот — восемь — содержат неполяр­ные R-группы. Разумеется, белок стремится надёжно спрятать внутрь своей молекулы неполярные боковые цепи, чтобы ограничить их контакт с водой. Учёные называют это воз­никновением гидрофобных взаимо­действий (см. статью «Мельчайшая единица живого»).

Благодаря гидрофобным взаимо­действиям вся полипептидная цепоч­ка принимает определённую форму в пространстве, т. е. образует третич­ную структуру.

В молекуле белка действуют и дру­гие силы. Часть боковых цепей основ­ных аминокислот заряжена отрица­тельно, а часть — положительно. Так как отрицательные заряды притяги­ваются к положительным, соответст­вующие «бусинки» «слипаются». Элек­тростатические взаимодействия, или, как их называют иначе, солевые мос­тики, — ещё одна важная сила, ста­билизирующая третичную структуру.

У семи основных аминокислот есть полярные боковые цепи. Между ними могут возникать водородные связи, тоже играющие немалую роль в поддержании пространственной структуры белка.

Между двумя аминокислотными остатками цистеина иногда образу­ются ковалентные связи (—S—S—), которые очень прочно фиксируют расположение разных участков бел­ковой цепи по отношению друг к другу. Такие связи называют дисуль-фидными мостиками. Это самые не­многочисленные взаимодействия в белках (в некоторых случаях они во­обще отсутствуют), зато по прочно­сти они не имеют равных.

ВЫСШИЙ УРОВЕНЬ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БЕЛКОВ

Молекула белка может состоять не из одной, а из нескольких полипептидных цепей. Каждая такая цепь представляет собой самостоятельную пространственную структуру — субь-единицу. Например, белок гемогло­бин состоит из четырёх субъединиц, которые образуют единую молекулу, располагаясь в вершинах почти пра­вильного тетраэдра. Субъединицы «прилипают» друг к другу благодаря тем же самым силам, что стабилизи­руют третичную структуру. Это гид­рофобные взаимодействия, солевые мостики и водородные связи.

Если белок состоит из нескольких субъединиц, говорят, что он обладает четвертичной структурой. Такая структура представляет собой высший уровень организации белковой моле­кулы. В отличие от первых трёх уров­ней четвертичная структура есть дале­ко не у всех белков. Приблизительно половина из известных на сегодняш­ний день белков её не имеют.

ПОЧЕМУ БЕЛКИ БОЯТСЯ ТЕПЛА

Связи, поддерживающие пространст­венную структуру белка, довольно лег­ко разрушаются. Мы с детства знаем, что при варке яиц прозрачный яич­ный белок превращается в упругую белую массу, а молоко при скисании загустевает. Происходит это из-за раз­рушения пространственной структуры белков альбумина в яичном белке и ка­зеина (огглат. caseus — «сыр») в моло­ке. Такой процесс называется денату­рацией. В первом случае её вызывает нагревание, а во втором — значи­тельное увеличение кислотности (в результате жизнедеятельности обита­ющих в молоке бактерий). При дена­турации белок теряет способность выполнять присущие ему в организме функции (отсюда и название процес­са: от лат. denaturare — «лишать при­родных свойств»). Денатурированные белки легче усваиваются организмом, поэтому одной из целей термической обработки пищевых продуктов яв­ляется денатурация белков.

ЗАЧЕМ НУЖНА ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА

В природе почти ничего не происхо­дит случайно. Если белок принял определённую форму в пространстве, это должно служить достижению ка­кой-то цели. Действительно, только бе­лок с «правильной» пространственной структурой может обладать опреде­лёнными свойствами, т. е. выполнять те функции в организме, которые ему предписаны. А делает он это с помо­щью всё тех же R-групп аминокислот. Оказывается, боковые цепи не толь­ко поддерживают «правильную» фор­му молекулы белка в пространстве. R-группы могут связывать другие орга­нические и неорганические молекулы, принимать участие в химических ре­акциях, выступая, например, в роли ка­тализатора.

Часто сама пространственная ор­ганизация полипептидной цепи как раз' и нужна для того, чтобы сосредо­точить в определённых точках про­странства необходимый для выполне­ния той или иной функции набор боковых цепей. Пожалуй, ни один процесс в живом организме не прохо­дит без участия белков.

В ЧЁМ СЕКРЕТ ФЕРМЕНТОВ

Все химические реакции, протекаю­щие в клетке, происходят благодаря особому классу белков — фермен­там. Это белки-катализаторы. У них есть свой секрет, который позволяет им работать гораздо эффективнее других катализаторов, ускоряя реак­ции в миллиарды раз.

Предположим, что несколько при­ятелей никак не могут встретиться. Но стоило одному из них пригласить друзей на день рождения, как резуль­тат не заставил себя ждать: все оказа­лись в одном месте в назначенное время.

Чтобы встреча состоялась, понадо­билось подтолкнуть друзей к контак­ту. То же самое делает и фермент. В его молекуле есть так называемые цгнтры связывания. В них расположе­ны привлекательные для определён­ного типа химических соединений (и только для них!) «уютные кресла» — R-группы, связывающие какие-то уча­стки молекул реагирующих веществ. Например, если одна из молекул име­ет неполярную группу, в центре свя­зывания находятся гидрофобные бо­ковые цепи. Если же в молекуле есть отрицательный заряд, его будет под­жидать в молекуле фермента R-группа с положительным зарядом.

В результате обе молекулы реаген­тов связываются с ферментом и ока­зываются в непосредственной близо­сти друг от друга. Мало того, те их группы, которые должны вступить в химическую реакцию, сориентирова­ны в пространстве нужным для реак­ции образом. Теперь за дело прини­маются боковые цепи фермента, играющие роль катализаторов. В фер­менте все «продумано» таким обра­зом, что R-группы-катализаторы тоже расположены вблизи от места собы­тий, которое называют активным центром. А после завершения реак­ции фермент «отпускает на волю» мо­лекулы-продукты (см. статью «Фер­менты — на все руки мастера»).

ОТКУДА БЕРЁТСЯ ИММУНИТЕТ

Белки выполняют в организме мно­жество функций; они, например, за­щищают клетки от нежелательных вторжений, предохраняют их от по­вреждений. Специальные белки — антитела обладают способностью распознавать проникшие в клетки бактерии, вирусы, чужеродные поли­мерные молекулы и нейтрализовывать их.

У высших позвоночных от чуже­родных частиц организм защищает иммунная система. Она устроена так, что организм, в который вторг­лись такие «агрессоры» — антигены, начинает вырабатывать антитела. Молекула антитела прочно связыва­ется с антигеном: у антител, как и у ферментов, тоже есть центры связы­вания. Боковые цепи аминокислот расположены в центрах таким обра­зом, что антиген, попавший в эту ло­вушку, уже не сможет вырваться из «железных лап» антитела. После свя­зывания с антителом враг выдворяет­ся за пределы организма.

Можно ввести в организм неболь­шое количество некоторых полимер­ных молекул, входящих в состав бак­терий или вирусов-возбудителей какой-либо инфекционной болезни.


bessonnica-ustalost-plohaya-pamyat-rasseyannost-vse-eti-nepriyatnie-simptomi-mi-privichno-obyasnyaem-pagubnim-vliyaniem-stressa-hotya-poroj-ne-mozhem-dat-otchyotlivogo-opredeleniya-etomu-ponyatiyu.html
bessoyuznaya-svyaz-v-nemeckom-yazike.html
bessoyuznoe-slozhnoe-predlozhenie-i-znaki-prepinaniya-v-nem.html
bessoznatelnoe-cheloveka-kak-obekt-vozdejstviya-v-vospitanii-psihoterapii-psihologicheskoj-i-informacionnoj-vojne.html
besstochnaya-sistema-vodosnabzheniya.html
bessudnie-shtrafi-rossijskaya-gazeta-veletminskij-igor-13052006-100-str-5.html
  • tasks.bystrickaya.ru/17-privlechenie-soispolnitelej-subpodryadchikov-k-ispolneniyu-municipalnogo-kontrakta.html
  • student.bystrickaya.ru/24-inostrannij-yazik-anglijskij-osnovnaya-obrazovatelnaya-programma-mou-buturlinovskaya-sosh-1-nachalnaya-shkola.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/tematicheskoe-planirovanie-po-fizicheskoj-kulture-1-klass-99-chasov-programma-nachal-nogo-obshego-obrazovaniya.html
  • holiday.bystrickaya.ru/nezavisimij-audit-koncepciya-sistemi-obespecheniya-ispolneniya-standartov-finansovoj-otchetnosti-2005-god.html
  • education.bystrickaya.ru/312-svedeniya-o-gosudarstvennoj-registracii-emitenta-660012-rossiya-g-krasnoyarsk-skladskaya-24-informaciya.html
  • uchit.bystrickaya.ru/temi-nedeli-4-intervyu-i-zayavleniya-5-kommersant-16-11-2010-mi-ponimaem-chto-kosmeticheskie-meri-nichego-ne-reshat-5-rossijskaya-gazeta-17-11-2010-irina-nevinnaya-bez-podozrenij-i-obvinenij-sledim-za-situaciej-10.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/teun-marez-oh-uzh-eto-schaste-stranica-6.html
  • literature.bystrickaya.ru/doverennost-na-poluchenie-diploma.html
  • thescience.bystrickaya.ru/gosudarstvennij-registracionnij-nomer-stranica-16.html
  • institute.bystrickaya.ru/godina-xxhi-2010-3-nashata-programa-510-823-gocev-d-blgarskite-ucheni-i-tyahnata-rolya-v-nacionalnoosvoboditelnoto.html
  • control.bystrickaya.ru/doklad-psihoterapiya-v-sibiri-vzglyad-iz-budushego.html
  • shkola.bystrickaya.ru/novie-istochniki-energii-v-konce-xix-nachale-xx-veka.html
  • books.bystrickaya.ru/ekskursiya-po-puerto-de-la-kruz.html
  • desk.bystrickaya.ru/perspektivnij-pyatiletnij-plan-planovih-proverok-und-glvnogo-upravleniya-mchs-po-kamchatskomu-krayu-2012-2016-gg-stranica-13.html
  • student.bystrickaya.ru/22-trebovaniya-k-radionavigacionnim-sistemam-radionavigacionnij-plan-rossijskoj-federacii-vcelyah-nastoyashego-polozheniya.html
  • lesson.bystrickaya.ru/punkt-5-doklad-generalnogo-sekretarya.html
  • znanie.bystrickaya.ru/b4-fizicheskaya-kultura-zadachi-professionalnoj-deyatelnosti-vipusknika-3-kompetencii-vipusknika-formiruemie.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/primernaya-tematika-referatov-kursovih-rabot.html
  • holiday.bystrickaya.ru/novosti-oao-dek-monitoring-sredstv-massovoj-informacii-9-noyabrya-2010-goda.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/praktikum-po-obrabotke-konstrukcionnih-materialov-rejtingovaya-sistema-ocenki-po-discipline-inostrannij-yazik-anglijskij-yazik.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tema-2-pervobitnoe-obshestvo-teorii-proishozhdeniya-cheloveka-konspekt-lekcij-po-discipline-kulturologiya-dlya.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/razdel-vi-proekt-gosudarstvennogo-kontrakta-konkursnaya-dokumentaciya.html
  • bukva.bystrickaya.ru/sankt-peterburg-izdatelstvo-azbuka-2001-nesmrtelnost-yo-milan-kundera-1990-perevod-s-cheshskogo-nini-shulginoj-oformlenie-vadima-pozhidaeva-stranica-47.html
  • learn.bystrickaya.ru/formirovanie-osnovnih-kompetencij-uchashihsya-i-uchitelej-v-kreativnoj-informacionno-obrazovatelnoj-srede-obsheobrazovatelnogo-uchrezhdeniya.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/saba-zhospari-tairibi-ilmisti-obekts-men-obektivtk-zhai-zhne-subekts-men-subektivtk-zhai-mektepshlk-zdk-saba.html
  • writing.bystrickaya.ru/evans-pritchard-tanec.html
  • textbook.bystrickaya.ru/kniga-veri-smit-proishozhdenie-centralnih-bankov-zastavlyaet-nas-pereocenit-slozhivshiesya-predstavleniya-o-nashej-denezhnoj-sisteme-i-pobuzhdaet-rassmotret-dovodi-v-polzu-ee-reformirovaniya.html
  • student.bystrickaya.ru/3122-metodika-ocenki-vozdejstviya-porazhayushih-faktorov-yadernogo-vzriva.html
  • university.bystrickaya.ru/evgeniyu-pavlovichu-stefani-prinadlezhit-osoboe-mesto-v-istorii-kafedri-avtomatizirvannih-sistem-upravleniya-teplovimi-processami-moskovkogo-energeticheskogo-institu.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/uvedomlenie-o-provedenii-vneocherednogo-obshego-sobraniya-akcionerov-oao-volgogradenergosbit.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/punkt-12-povestki-dnya-rekomendacii-postoyannogo-foruma-organizacii-obedinennih-nacij-po-voprosam-korennih-narodov.html
  • control.bystrickaya.ru/elektrotehnika-i-elektronika-poyasnitelnaya-zapiska.html
  • notebook.bystrickaya.ru/itogo-chistij-otlozhennij-nalogovij-aktiv-obyazatelstvo-za-vichetom-ne-priznannogo-v-otchetnosti-chistogo-nalogovogo-aktiva.html
  • lesson.bystrickaya.ru/sistema-upravleniya-efirnimi-telekanalami-s-ergonomichnim-interfejsom-otchet-o-nauchno-issledovatelskoj-rabote-razrabotka.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/zhmis-zhospari-araandi-oblisi-blm-basarmasi-zhjesn-rilisi.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.