Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Вятский государственный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Учебное пособие - Белки.doc

Скачиваний:

Добавлен:

14.08.2019

Размер:

750.08 Кб

Скачать

☆

1 / 111 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО

ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ

ГОУ ВПО «КИРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ»

БЕЛКИ

Учебное пособие для студентов медицинских вузов

КИРОВ, 2004

Печатается по решению редакционно-издательского совета Кировской государственной медицинской академии.

Настоящее методическое пособие предназначено для студентов лечебного и педиатрического факультетов Медицинской академии, изучающих медицинскую биохимию.

АК - аминокислоты

ацКоа – ацетил КоА

глю, глю-6-ф – глюкоза, глюкоза-6-фосфат

ГАФ - глицеролальдегидфосфат

ГП - гликопротеин

ДГ - дегидрогеназа

Е - энергия, энзим

S - субстрат

Ж.К. – жирные кислоты

МХ - митохондрин

МГ – молекулярная масса

МАГ. ТАГ – моноацилглицерол, триацилглицерол

ЛП.(ЛПВП ЛПНП ЛПОНП) –липопротеины (высокой, низкой и оченъ низкой плотности)

НАД – никотинаминдинуклеотид

НК – нуклеиновая кислота

о-ац - оксалоацитат

ТФ - трансфераза

СДГ – сукценил ДГ

ХС - холестерин

ФЛ - фосфолипид

ФМН

ФАД

цАМФ – циклический аденозин монофосфат

ЦТК – цикл трикарбоновых кислот

ПФП – пентозофосфатный путь

Биохимия человека – наука, изучающая сущность процессов обмена веществ и их регуляции в организме человека.

Организм – очень сложная и интересная система, жизнедеятельность которой обеспечивается протеканием большого количества реакций (сигналом для следующих реакций служит воздействие внешней среды или результат предыдущей реакции).

Выделяют следующие факторы, оказывающие влияние на биохимические процессы.

1. Физические: механическая травма, экстремальная температура, резкие изменения атмосферного давления, радиация, электрический ток.

2. Химические: некоторые токсические соединения, терапевтические препараты и т.д.

3. Биологические: вирусы, риккетсии, бактерии, грибы, высшие формы паразитов.

4. Кислородное голодание: потеря крови, нарушение кислородопереносящей функции, отравление окислительных ферментов.

5. Генетические: врождённые, молекулярные.

6. Иммунологические: анафилаксия, аутоиммунные заболевания.

7. Нарушения пищевого баланса: недостаточное питание, избыточное питание

Нужно понимать, что в основе всех происходящих в организме явлений лежат физико-химические процессы. Так, например, взаимодействие на основе комплементарности можно проследить на различных уровнях организации:

- образование надмолекулярных структур в результате межмолекулярных связей;

- изменение функции активности молекул: регуляция активности ферментов и других белков, обезвреживание антигенов, регуляция действующих генов;

- перенос веществ при участии транспортных белков;

- избирательный катализ химических реакций ферментами;

- функционирование ДНК и РНК в качестве матриц.

Можно привести примеры, иллюстрирующие широту диапазона возможностей применения биохимии:

1. Анализ механизма действия токсина, продуцируемого возбудителем холеры, позволил выяснить важные моменты в отношении клинических симптомов болезни (диарея, обезвоживание).

2. У многих африканских растений содержание одной или нескольких незаменимых аминокислот весьма незначительно. Выявление этого факта позволило понять, почему те люди, для которых именно эти растения являются основным источником белка, страдают от белковой недостаточности.

3. Обнаружено, что у комаров- переносчиков возбудителей малярии - могут формироваться биохимические системы, наделяющие их невосприимчивостью к инсектицидам; это важно учитывать при разработке мер по борьбе с малярией.

4. Гренландские эскимосы в больших количествах потребляют рыбий жир, богатый некоторыми полиненасыщенными жирными кислотами; для них характерно пониженное содержание холестерола в крови, и поэтому у них гораздо реже развивается атеросклероз. Эти наблюдения навели на мысль о возможности применения полиненасыщенных жирных кислот для снижения содержания холестерола в плазме крови.

Таким образом, нельзя пренебрегать вкладом биохимических исследований в диагностику и лечение заболеваний (так как они позволяют выявить причину болезни, предложить рациональный и эффективный путь лечения, разработать методики для массового обследования населения с целью ранней диагностики, следить за ходом болезни и контролировать эффективность лечения).

Для успешного освоения курса биохимии очень важным является систематическое и последовательное изучение предлагаемого материала (за неделю биохимию не выучить). А постепенное, развивающееся логическое мышление будет не только помогать на контрольных работах и экзаменах, но и пригодится в вашей дальнейшей жизни и практике врача-клинициста.

Никогда не стесняйтесь спрашивать у преподавателей непонятый материал и задавать им вопросы. Видя вашу заинтересованность, преподаватели будут подкреплять материал интересными фактами.

Белки. Аминокислоты.

Физические свойства белков определяются АК составом (природой радикалов, входящих в ам.к.), а также зависят от формы молекулы и Mr. :

- растворимость;

- способность к денатурации;

- способность к высаливанию.

По природе радикала ам.к. классифицируются:

* не полярные, гидрофобные радикалы (радикалы , имеющие только неполярные связи: С-С, С-Н => в них нет смещения электронной плотности) имеют:

Ala, Val, Leu, ILe, Met (-CH2 –CH2 –S – CH3 - эл-ная пара серы экранируется CH3 группой)

Phe, Pro, Trp.

* полярные, гидрофильные радикалы(радикалы, имеющие полярные связи: C-O, C-N, O-H, S-H Т.е. связи между менее и более электроотрицательными атомом, где происходит смещение электронной плотности).

полярные незаряженные радикалы Ser Thr Cys Gln Tyr Gly Asn

полярные отрицательно заряженные радикалы : Asp

Glu

полярные положительно заряженные радикалы: Lys

Arg

His

Чем больше в белке полярных радикалов (особенно заряженных радикалов), тем лучше белок растворим в воде (растворимость зависит и от состава среды, т.е. свойств растворителя). При растворении белок меняет свою конформацию таким образом, что гидрофобные радикалы оказываются внутри молекулы.

Суммарный заряд белка определяет его движение при электрофорезе, при потере заряда (в ИЭТ) белки легче агрегируют и выпадают в осадок (высаливаются).

Химические свойства АК – амфотерные (по –NH2 и –СООН группам).

- свойства, обусловленные радикалом (Н-р, цветные р-ии,

образование дисульфидных мостиков)

- образование пептидов

Химические свойства белков.

*реакции по пептидным группам (образование хелатных комплексов)

* реакции по радикалам АК

*Гидролиз по пептидной связи - щелочной

- кислотный

- ферментативный

Пространственные формы белковых молекул

Соединяясь, АК образуют полипептидную цепь, укладывающуюся (на основе физико-химических взаимодействий) в белок, с определёнными конформацией и свойствами (функциями).

пространственные формы,

возникающие за счёт поворотов

ф рагментов молекулы вокруг конформации

о динаковых связей без их разрыва

название конформаций первич вторич третич. четвертич

(структур)

вид конф. определённая форма полипеп- способ объединение неск.

последоват. а.м.к. тидной цепи в виде укладки полипептидных

остатков в поли- - спирали -сп. и цепей(субъединиц)

пептидной цепи - склад. структ. скл. стр. в агрегат с особыми

в прост-ве биологическими

в виде гло- свойствами

бул или нитей

с табилизир. ковалентные водородные водородные ковалентные ионные силы Ван

с вязи пептидные дер Ваальса

между чем карбонильными пентид- б е л к о в ы м и R

в озникают ат. С и ат. N в ными сер цис глу асп ала

поликонденсации H O-H S C=O COO CH3

–ам.к. | : | | .

R ______ связь C-N OH S O +

| пентидная || | | | NH3 о

-CH -C-NH -CH- O. тир цис сер | |

|| : лиз фен

O группа H

_____ пентидная |

C-N

O….

Характеристика пептидной связи:

ковалентная (прочная)
все 4 органогена находятся в одной плоскости (копланарность)
возможна цис-, транс-изомерия (в природе существует в транс- форме)
кето – енольная таутомерия
наличие водородных связей между пептидными группами.

По количесву АК в молекуле, выделяют:

П ептиды (2 -10 АК) многие обладают необычайно высокой активностью

Полипептиды (10-40 АК) и играют важные роли в организме (вазопрессин,

окситоцин, кортикотропин, глюкагон, брадикинин,

ангиотензин, гастрин, секретин, нейропептиды,

глутатион, атриопептиды)

Белки.

апопротеин + простетич. группа  Холопротеин

белковая часть небелковая. сложный белок

Н-р, глобин гем гемоглобин

БЕЛКИ подразделяются на: 1) простые белки: пептиды, полипептиды, протеины). 2) сложные белки- протеины , которые, в свою очередь(в зависимости от простетической группы), на:

хромопротеины,

нуклеопротеины

фосфопротеины,

гликопротеины,

липопротеины,

металлопротеины

Протеины (простые белки (б 40 ам.к. остатка)

1) гистоны – основные белки многоклеточных организмов, связаны с ДНК хроматина (хроматин состоит из ДНК и белков). В естественных условиях гистоны прочно связаны с ДНК и выделяются в составе нуклеопротеида. Гистоны имеют «+» заряд (являются основными белками т.к. имеют большое количество Lis и Arg), а цепь ДНК - «-»(остатки фосфорной кислоты), и между ними образуется прочная электростатиеская. связь. Основ. функции:

* структурная ( участвуют в стабилизации пространств. структуры ДНК, а =>, хроматина и хромосом).

* регуляторная (способны блокировать передачу генетич. информации от ДНК к РНК)

протамины – своеобразные биологические заменители гистонов (более основные и имеют меньшую M.r.), связываются с ДНК в хроматине спермиев, делая его компактнее, по-видимому, не выполняют регуляторных функций ( присутствуют в клетках, не способных к делению).

2) проламины и глютеины – растительные белки.

3) альбумины и глобулины содержатся в плазме крови, в клетках и в биологических жидкостях организма. Альбумины имеют меньшую M.r. , но больше карбоксильных групп, и , =>, более низкую изоэлектрическую точку, а значит лучше растворяются в нейтральных водных р-рах.

При растворении они имеют большую гидратную оболочку, а значит тяжелее высаливаются (осаждаются только при большой концентрации водоотнимающих веществ). Эти свойства используются в клинической практике для их фракционирования и количественного определения.

Функции альбуминов:

- благодаря высокой неспецифической адсорбции различных веществ альбумины выполняют транспортную роль.

- обеспечение коллоидно-осмотического (онкотического) давл., что способствует сохранению устойчивости форменных эл-тов крови и удержанию воды в капиллярах (предотвращение отёка).

- регуляция рН крови.

Глобулины – группа слабокислых или нейтральных белков, нерастворимых в чистой воде,но растворимых в слабых солевых растворах ( т.к. имеют небольшой заряд ), не однородна и содержат белки с самыми разными функциями.

Функции:некоторые из глобулинов обладают способностью к специфическому связыванию вешеств (специфические переносчики), др., как и альбумины, к неспецифическому связыванию липидорастворимых веществ, защитная функция обеспечивается антителами , ввиде белков острой фазы участвуют в воспалении

Белковый коэффициент: А/Г = не менее 1, в норме, сохраняется на постоянном уровне.

Д ля разделения белков крови используют электрофорез (получают электрофореграмму): альбумины, как самые кислые (имеющие большой заряд), убегают дальше всех, за ними фракции глобулинов ( 1, 2, , ).

Сложные белки-- протеины:

Хромопротеины (имеют окрашенный небелковый компонент).

гемопротеиды – гемоглобин и его производные, миоглобин и ферменты (вся цитохромная система, каталаза, пероксидаза). Все гемопротеиды имеют сходную простетич. группу – железопорфирины ( магнийпорфирины у хлорофилсодержащих белков), но различные по составу и структуре белки, обеспечивающие их разнообразные биологические функции.

флавопротеины (ФП) содержат прочносвязанные с белком простетич. группы , представленные изоаллоксазиновыми производными – окисленными флавинмононуклеотидом (ФМН), флавинадениндинуклеотидом (ФАД).

Входят в состав оксидоредуктаз. Некоторые ФП содержат ионы металлов (негеминовое железо- _ Fe S): ксантиноксидаза, альдегидоксидаза, СДГ, ацил Ко А – дегидрогеназа и транспортирующие е ФП (транспорт е осуществляется благодаря способности переходить из окислен. в восстановленное состояние).

белок

Н уклеопротеиды ( белок + Н.К. ) ДНК

гистоны ДНК,РНК

белок

Дезоксинуклеопротеины (ДНП) – преимущественно локализованы в ядре (им-ся в МХ, плстидах).Функция: хранение и передача наследственной информации.

Рибонуклеопротеины (РНП) – преимущественно локализованы в цитоплазме, синтезируются на основе информации, заложенной в ДНК.

Функции: участие в биосинтезе белка, обеспечивают сборку тРНК, активацию рибосом.

Фосфопротеины (белок + остаток фосфорной кислоты).

казеин молока, овальбумин и др; большое количество фосфопротеинов содержится в ЦНС. Имеют широкий диапазон функции в метаболизме. Фосфорилирование или дефосфорилирование активирует многие ферменты:

АТФ АДФ сложноэфир.

связь

протеинкиназа Thr – O – P

белок ФП

протеинфосфатаза белок

Ser - O - P

Н3РО4 Н2О

Ф осфопротеины содержат лабильный фосфат, необходимый для выполнения ряда биологич. функций, являются источником Е и пластическим материалом в эмбриогенезе, развитии организма.

Г ликопротеины (ГП)

( белок + углевод или его производное)

(гликановые цепи) белок

белок

- - ГПС

ГПС - - Гиалуроновая к-та

-- протеогликан

--ГПС

белок

ГПС - гетрополисахариды

Углеводная часть ГП представлена небольшими гетерополисахаридами нерегулярного строения, она придаёт белку значительную термостабильность и большую устойчивость к ферментам и специфичность.

Функции: транспорт гидрофобных веществ и ионов Ме (транскортин, церуллоплазмин, трансферрин, гаптоглобин);

- участие в свёртывании (протромбин, фибриноген);

- участие в иммунитете (иммуноглобулины, интерфероны, антигены);

- являются ферментами (холинэстераза);

- являются гормонами (гонадотропин, кортикотропин);

- обеспечивают специфичность межклеточных контактов.

Простетич. группой могут быть и глюкозаминогликаны: гиалуроновая и хондроитинсерная кислоты. Такой гликопротеин называется протеогликаном, или мукополисахаридом.

Л ипопротеины Л Л белок

( белок + липид)

Липидом могут быть: нейтральные жиры, свободные ж.к., фосфолипиды, ХС.

ЛП входят в состав мембран клеток и органелл, ЛП участвуют в структурной, комплексной организации миелиновых оболочек нервной ткани, фоторецепторной и электротранспортной систем, палочек и колбочек сетчатки это—структурные ЛП. А так же присутствуют в свободном состоянии, главным образом в плазме крови --свободные. ЛП плазмы подразделяются на:

- ЛПВП ( -ЛП) состоят главным образом из ФЛ