- •Предмет и задачи биохимии. История биохимии
- •Краткая история развития биохимии
- •Белки как уникальный класс биополимеров
- •Физико-химические свойства белков
- •Элементный состав белков
- •Форма белковых молекул.
- •Функции белков.
- •Физико-химические свойства аминокислот
- •Цвиттер-ион
- •Экспериментальные доказательства полипептидного строения белков
- •Классификация белков
- •Структурная организация белков.
- •Определение первичной структуры белка (псб).
- •Вторичная структура белка (всб).
- •Беспорядочный клубок
- •Денатурация и ренативация белка
- •Гемоглобинозы
- •Методы выделения и очистки белков.
- •Методы определения Mr белков
- •Методы определения гомогенности белков
- •Нуклеиновые кислоты
- •Состав нуклеиновых кислот
- •Углеводная часть
- •Состав нуклеиновых кислот
- •Наиболее распространенные нуклеотиды клетки.
- •Вторичная структура днк. Правила Чаргаффа.
- •Синтез белка
- •1. Образование 40s-комплекса инициации
- •2. Образование 80s-комплекса инициации
- •Ферменты
- •Современная классификация ферментов и их номенклатура
- •Номенклатура ферментов.
- •Механизм действия ферментов
- •Кинетика ферментативных реакций
- •Специфичность действия ферментов
- •Регуляция активности ферментов.
- •Методы регуляции активности ферментов
- •Витамины
- •По механизму действия антивитамины делятся на 2 группы:
- •Пути метаболизма витаминов в организме.
- •Жирорастворимые витамины.
- •Водорастворимые витамины.
- •Витаминоподобные вещества.
- •Введение в метаболизм
- •Современные представления о дыхательной цепи переноса электронов. (эпц).
- •Общие и специфические пути катаболизма
- •Цикл трикарбоновых кислот.
- •Обмен углеводов
- •Амилопектин амилоза
- •Синтез и распад гликогена
- •Гликоген
- •Синтез глюкозы из глицерина
- •Механизм фосфорилитического отщепления остатка глюкозы от гликогена.
- •Гликолиз
- •1 Стадия
- •2 Стадия
Функции белков.
Каталитическая – более 99% ферментов или биологических катализаторов являются белками; например каталаза, аспартат-аминотрансфераза. К 90-м годам 20 в. идентифицировано более 2000 ферментов белковой природы.
Питательная (или резервная) – казеин – белок молока, овальбумины – белки яйца.
Транспортная – дыхательная функция крови, в частности, перенос О2 осуществляется гемоглобином (Нв) - белком эритроцитов.
Защитная – специфические защитные белки-антитела нейтрализуют действие чужеродных белков-антигенов.
Сократительная – специфические белки мышечной ткани актин и миозин обеспечивают мышечные сокращения и расслабления, т.е. движение.
Структурная – такую функцию выполняют белки – коллаген соединительной ткани, кератин – в волосах, ногтях, коже.
Гормональная – регуляция обмена веществ осуществляется за счет гормонов – белков или полипептидов гипофиза, поджелудочной железы.
Физико-химические свойства аминокислот
α-АК являются строительными блоками, из которых образуются белковые полипептидные цепи (ППЦ) и, собственно, сами белки. Аминокислоты – это производные карбоновых кислот, в которых один из водородов углеродной цепи замещен на R.
Путем гидролиза из животных белков выделяют 19-25 α-АК, но обычно их получают 20. Общая формула аминокислот:
Аминокислоты – это бесцветные кристаллические вещества, плавящиеся при высоких температурах (250С). Легко растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителях. Имея в своем составе NH2–группу основного характера и COOH– с кислыми свойствами, АК обладают амфотерностью. В водных растворах α-АК в основном существуют в виде биполярных ионов или цвиттер-ионов с диссоциированной COO––группой и протонированной NH3+–группой.
Цвиттер-ион
В зависимости от рН–среды АК могут быть в виде анионов, катионов, нейтральных биполярных ионов или в виде смеси их форм.
В сильнокислой среде АК присутствуют в виде катионов (q +)
в сильнощелочной среде – в виде анионов (–q)
Величина рН, при которой в водном растворе преобладает цвиттер-ион, т.е. равновесная концентрация «+» и «–» q аминокислот, а также белков, называется изоэлектрической точкой (pI). При достижении такой рН белок становится неподвижным в электрическом поле и выпадает в осадок, что используется в электрофоретических методах анализа белков и аминокислот.
Стереохимия аминокислот.
Важным свойством АК является их оптическая активность в водных растворах. Это свойство АК обусловлено наличием в их структуре хирального атома С. Хиральным атомом или хиральным центром называется атом, у которого все связи замещены различными радикалами (R):
Оптически неактивной является только АК глицин, которая не имеет хирального центра.
Существуют два вида изомеров – структурные и стереоизомеры.
Структурные изомеры – это вещества с одинаковой Mr, но различной последовательностью связывания атомов в молекуле.
Стереоизомеры – это изомеры с одинаковой последовательностью соединения атомов, но с различным их расположением в пространстве.
Если 2 стереоизомера относятся друг к другу как предмет и его зеркальное отражение, их называют энантиомерами.
Энантиомеры всегда проявляют одинаковые химические и физические свойства за исключением одного – направления вращения плоскости поляризованного луча. Энантиомер, вращающий плоскость поляризации по часовой стрелке, называется правовращающим («+»), а против часовой стрелки – левовращающим («–»). Природные аминокислоты являются как «+», так и «–».
Смесь равного количества молекул правого и левого энантиомеров называется рацемической смесью.
Рацематы не обладают оптической активностью. По пространственному расположению атомов и радикалов вокруг хирального центра различают аминокислоты Д– и L–ряда. Для определения принадлежности АК к Д– или L–ряду сравнивают конфигурацию ее хирального центра с энантиомером глицеральдегида (ГА).
По аналогии, в аминокислотах если NH2–группа расположена справа от оси СООН-R, то это Д–АК, а если слева – L–АК.
Все аминокислоты природных белков являются α–АК.
Современная рациональная классификация аминокислот
в соответствии с ней все аминокислоты делятся на 4 группы.
I – Неполярные гидрофобные аминокислоты – их 8.
Аланин
Валин
Лейцин
Изолейцин
Триптофан | |
Пролин
Фенилаланин
Метионин
|
II –Полярные гидрофильные незаряженные аминокислоты – их 7.
Глицин
Серин
Треонин
Цистеин | |
Тирозин
Аспарагин
Глутамин |
III – Отрицательно заряженные кислые аминокислоты
Аспарагиновая кислота | |
Глутаминовая кислота |
IV Положительно заряженные основные аминокислоты
Лизин
Аргинин
| |
Гистидин
|
Образование пептидных связей.
–СООН группа одной аминокислоты может реагировать с –NH2 группой другой аминокислоты с образованием пептидных связей.
Пептидные цепи белков – это линейные полимеры –АК, соединенных пептидной связью.
Мономеры аминокислот, входящих в состав полипептидов, называются аминокислотными остатками, цепь повторяющихся групп –NH–CH–CO– называется пептидным остовом. Аминокислотный остаток, имеющий свободную NH2–группу называется N–концевым, а имеющий свободным α–карбоксигруппу – С–концевым.
Пептиды пишутся и читаются с N–конца.
Пептидная связь, образуемая аминогруппой пролина, отличается от других пептидных связей: у атома азота пептидной группы отсутствует водород, вместо него имеется связь с R.
Пептидные связи очень прочные, для их неферментного гидролиза in vitro требуются жесткие условия: высокие t и , кислая среда, длительное время. In vivo, где нет таких условий, пептидные связи могут разрываться с помощью протеолитических ферментов (), называемых протеазами или пептидгидролазами.
Полипептидная теория строения белков была предложена в 1902 г. Э.Фишером, в ходе дальнейшего развития биохимии эта теория была экспериментально доказана.