.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
  • ucheba.bystrickaya.ru/pravovoe-obespechenie-lizinga.html
  • turn.bystrickaya.ru/poisk-nacionalnogo-mifa-v-postsovetskom-kulturnom-prostranstve-rossii.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/deduktivnie-umozaklyucheniya-3.html
  • tests.bystrickaya.ru/kompleks-udalennogo-kompyuternogo-upravleniya-ustrojstvami-po-radiokanalu-annotaciya.html
  • universitet.bystrickaya.ru/spravochnik-shkolnika-5-7-klass.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/pishevaya-promishlennost-sahalinskoj-oblasti-chast-2.html
  • essay.bystrickaya.ru/byulleten-rossijskoj-nkt-partnerstvo.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tema-36-osnovi-operatorskogo-iskusstva-i-scenarnogo-masterstva-uchebno-metodicheskoe-posobie-yaroslavl-2009-skopin.html
  • gramota.bystrickaya.ru/vzaimodejstvie-gosdumi-s-federalnimi-organami-gosduma-rf-monitoring-smi-30-maya-2006-g.html
  • desk.bystrickaya.ru/organizaciya-proizvodstva-na-predpriyatii.html
  • school.bystrickaya.ru/analiz-privlechennih-sredstv.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/rol-kreditno-finansovoj-sistemi-v-razvitii-predprinimatelstva.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/prezentaciya-nasha-shkolnaya-zhizn.html
  • knigi.bystrickaya.ru/sfera-poznaniya-uchebnik-podgotovlen-kollektivom-izvestnih-rossijskih-uchenih-prepodavatelej-rossijskogo-gosudarstvennogo.html
  • reading.bystrickaya.ru/medicinskij-fakultet-sekciya-akusherstva-i-ginekologii-programma-58-j-nauchnoj-studencheskoj-konferencii-petrozavodsk.html
  • books.bystrickaya.ru/dobro-pozhalovat-v-avstraliyu-informaciya-dlya-obustrojstva-i-perechen-russkih-organizacij-v-melburne.html
  • klass.bystrickaya.ru/84-chrezvichajnie-situacii-himicheskogo-haraktera-uchebnoe-posobie-garajshina-e-g-nafikov-g-f-bezopasnost-zhiznedeyatelnosti.html
  • pisat.bystrickaya.ru/tehnikali-tapsirma-ultradibisti-diagnostikali.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/o-i-vtoraya-molodost-dolgozhitelya-koncept-politicheskij-institut-v-sovremennoj-nauke-razdel-teoreticheskie-problemi-politologii.html
  • write.bystrickaya.ru/glava-12-mestnoe-samoupravlenie-v-obshej-sisteme-upravleniya-gosudarstvom-i-obshestvom.html
  • literature.bystrickaya.ru/centralnie-banki.html
  • student.bystrickaya.ru/1-obshaya-harakteristika-obsheobrazovatelnogo-uchrezhdeniya-ou.html
  • grade.bystrickaya.ru/obstoyatelstvo-1-osnovnie-edinici-sintaksisa-slovosochetanie-prostoe-i-slozhnoe-predlozhenie-sintaksicheskie-svyazi.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-xxii-dovolno-irving-stoun.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rassmotreniya-zayavok-na-uchastie-v-otkritom-konkurse.html
  • doklad.bystrickaya.ru/voprosi-po-kursu-metodi-avtomatizacii-testirovaniya.html
  • control.bystrickaya.ru/chast-vtoraya-tehnologiya--yadro-tehnologii-generirovaniya-realnosti-mentalnaya-programma.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/92-formulirovanie-problemi-f-i-peregudov-f-p-tarasenko-osnovi-sistemnogo-analiza-f-i-peregudov-f.html
  • occupation.bystrickaya.ru/obrabotka-grafiki-v-photoshop-i-ispolzovanie-grafiki-v-uchebno-vospitatelnom-processe.html
  • bukva.bystrickaya.ru/nacionalnie-osobennosti-rossijskogo-predprinimatelstva.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/iskopaemie-ostanki-sensacii-i-realnost.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rebenok-v-seme-usloviya-obespechivayushie-pravo-rebenka-na-prozhivanie-v-seme-7-18.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/rozigrish-kubka-penzenskoj-oblasti-po-sportivnomu-turizmusredi-uchashihsya-i-studentov-disciplina-distancii-peshehodnie.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/zheke-tlani-damu-erekshelkter.html
  • textbook.bystrickaya.ru/ishodya-iz-napravlenij-opredelyayutsya-i-metodi-vospitaniya-voennosluzhashih-zhenshin-k-osnovnim-iz-nih-otnosyatsya-sleduyushie.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.