- •Модуль III Тема занятия №2: “Биологически важные аминокислоты. Белки. Нуклеиновые кислоты.”
- •Номенклатура Обычно ак имеют тривиальное название.
- •Изомерия
- •Классификация
- •Химические свойства
- •I. Кислотно-оснóвные
- •Коричневый Белки
- •Функции белков:
- •Нуклеиновые к-ты (нк)
- •Химический состав нк
- •Мононуклеотиды
- •Аденозинтрифосфат, аденозинтрифосфорная к-та, атф Структура молекулы днк
- •Лабораторная работа
- •Тест Аминокислоты и нк для самостоят. Вариант 1.
- •Вариант 2.
- •Вариант 3.
- •Вариант 4.
- •Вариант 5.
Коричневый Белки
Это биополимеры, состоящие из ста и более АК остатков.
Классификация: простые белки (протеины), состоящие из -АК, сложные белки (протеиды), состоящие из белковой и небелковой частей.
Аминокислотный состав определяет многие св-ва белков: заряд белковой молекулы, ИЭТ, способность к осаждению, структуру и биологическую активность.
В настоящее время синтезированы простейшие белки – инсулин, рибонуклеаза, окситацин и др.
Первичная структура
При всем многообразии пептидов и белков принцип построения их молекул одинаков – связь между -АК осуществляется за счет –СООН гр. одной АК и –NH2 гр. другой АК, которая в свою очередь своей карбоксильной группой связывается с аминогруппой третьей АК и т.д. Связь между остатками АК, а именно между группой С=О одной к-ты и группой NH другой к-ты, является амидной связью. В химии пептидов и белков она наз-ся пептидной связью:
Пептидная связь
N-конец С-конец
Первичная структура пептидов и белков – это последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи.
Вторичная структура
Цепи пептидов и белков принимают в пространстве определенную более или менее компактную форму. Уникальная особенность белковых молекул заключается в том, что они имеют, как правило, четкую пространственную структуру, или конформацию. Как только молекула окажется развернутой или уложенной иным способом в пространстве она почти всегда теряет свою биологическую функцию.
Л.Полинг, Р.Кори (1951) на основании расчетов предсказали наиболее выгодные способы укладки цепей в пространстве.
Пептидная цепь может укладываться в виде спирали (подобно винтовой лестницы). В одном витке спирали помещается около четырех АК остатков. Закрепление спирали обеспечивается водородными связями между группами С=О и NН, направленными вдоль оси спирали. Все боковые радикалы R АК находятся снаружи спирали. Такая конформация наз-ся -спиралью. Другой вариант упорядоченной структуры полипептидной цепи – -структура, или -складчатый слой. В этом случае скелет находится в зигзагообразной конформации, и цепи располагаются параллельно друг другу, удерживаясь Н-связями.
Вторичная структура белка – это более высокий уровень структурной организации, в котором закрепление конформации происходит за счет Н-связей между пептидными группами.
Конформация белковой молекулы стабилизируется не только Н-связями, но и за счет некоторых ионных взаимодействий, а также за счет окисления SН-групп боковых радикалов R возникает ковалентная дисульфидная связь.
Третичная структура
Это укладка полипептидной цепи, включающей элементы той или иной вторичной структуры в пространстве, т.е. образование трехмерной конфигурации белка.
Чаще всего это – клубок. Стабилизируют третичную структуру Н-связи, электростатическое взаимодействие заряженных групп, межмолекулярные силы Ван дер Ваальса, гидрофобные взаимодействия.
Четвертичная структура
Несколько отдельных полипептидных цепей способны укладываться в более сложные образования, называемые также комплексами или агрегатами. При этом каждая цепь, сохраняя характерную для нее первичную, вторичную и третичную структуры, выступает в роли субъединицы комплекса с более высоким уровнем пространственной организацией – четвертичной структурой. Такой комплекс представляет собой единое целое и выполняет биологическую функцию, не свойственную отдельно взятым субъединицам. Четвертичная структура закрепляется за счет Н-связей и гидрофобных взаимодействий между субъединичными полипептидными цепями.
Определение четвертичной структуры белковых агрегатов возможно только с помощью высокоразрешающих физикохимических методов (рентгенография, электронная микроскопия) . Четвертичная структура характерна лишь для некоторых белков, например, гемоглобина. Главная функция гемоглобина (основного компонента эритроцитов) состоит в переносе кислорода из легких к тканям организма. Его четвертичная структура – образование из четырех полипептидных цепей (субъединиц), каждая из которых содержит гем.
Физико-химичекие св-ва
Для белков характерны высокая вязкость р-ров, низкая диффузия, способность к набуханию, подвижность в электрическом поле, низкое осмотическое давление.
Белки, как и АК, амфотерны за счет свободных групп –NН2 и –СООН.
В зависимости от рН среды, соотношения кислых и оснóвных АК остатков белки несут положительный или отрицательный заряды, что и используется при электрофорезе.
Подобно биурету полипептиды и белки дают качественную р-цию с Сu(ОН)2 – красно-фиолетовое окрашивание и она наз-ся биуретовой р-цией.
Белки отличаются друг от друга по составу, форме, растворимости, биологической активности, молярной массе. Часть из них синтезируется в организме, другие должны поступать извне. Они состоят в основном из 20 АК остатков.
Строение белков было установлено на основе р-ций гидролиза. По продуктам гидролиза все белки делят на две группы:
Простые Сложные
(протеины) (протеиды)
Это белки крови: альбумин, Гемоглобин (НЬ), цитохромы,
глобулин, фибриноген и др. флавопротеиды и др.
При гидролизе простых белков При гидролизе сложных белков
образуется только АК образуются АК+др. соединения
(Ме, липиды, углеводы,
комплексные соединения и пр.)
Фибриллярные белки – это белки, молекулы которых состоят из параллельных, сравнительно вытянутых пептидных цепей, образуют палочковидные структуры. Они не растворимы и выполняют структурную и защитную функции в организме. Например, коллаген при нагревании превращается в беспорядочные клубки, получившие название желатины (в ней много глицина, гидроксипролина, гидроксилизина).
Глобулярные белки – это белки молекулы которых состоят из плотно свернутых полипептидных цепей и имеют форму, близкую к сферической. К ним относятся ферменты, антитела, гормоны, альбумин, гемоглобулин и др. Они растворимы в водно-солевых р-рах.
Некоторые белки, например, миозин и фибриноген имеют палочковидную структуру, однако хорошо растворимы в воде.
Денатурация белков
Под влиянием многих факторов пространственная структура способна разрушаться, что приводит к потере биологической активности белков. К таким факторам относятся повышенная температура, изменение рН среды, УФ – и рентгеновское излучения, механическое воздействие (встряхивание), соли тяжелых Ме, алкалоиды и др.
Денатурация белков – это разрушение их природной (нативной) пространственной структуры с сохранением первичной структуры. Денатурация редко бывает обратимой. В этих немногих случаях важно то, что беспорядочно скрученная молекула денатурированного белка самопроизвольно принимает нативную пространственную структуру с полным сохранением биологической функции.
В случаях отравления солями тяжелых Ме (ртути, свинца, серебра и др.) в качестве противоядия используют белки с повышенным содержанием кислотных групп, например яичный альбумин. Он действует как конкурент белков организма и сам связывает токсичный агент, образуя с ним нерастворимую соль, которая затем выводится из организма.
В организме содержится более 50.000 различных белков. Кожа содержит 63% от массы сухой ткани, кости – 20%, зубы – 18%.