Занятие № 4

ТЕМА: Пространственная организация белков. Сворачиваемость белков

Цель: Изучить основные механизмы образования структурных элементов белков различной пространственной организации. Ознакомиться с проблемами, связанными с возможностью самосборки белка

В классических работах Л. Полинга и Р.Б. Кори были сформултрованы принципы образования структуры регулярной полипептидной цепи.

(1) Длины связей и валентные углы всех пептидных групп одинаковы.

(2) Полипептидная цепь должна быть максимально насыщена водородными связями.

(3) Конформационные состояния всех звеньев полипептидной цепи являются эквивалентными.

Вопросы для рассмотрения на занятии:

1. Стерические ограничения углов вращения в аминокислотах. Полностью свободные и напряженные конформации.

• Ограничения в цепях полиглицина.

• Ограничения в цепях полиаланина.

• Ограничения в цепях полипролина.

2. Регулярные структуры полипептидной цепи. Стерические ограничения.

• Спиральные структуры. Правая альфа-спираль. Условия стабилизации. Энергия инициации. Переходы клубок-спираль.

• Бета-структуры. Условия стабилизации.

• Структура полипролина и стабилизирующие ее силы.

3. Причины существования повторяющихся фрагментов в полипептидных цепях.

4. Особенности строения фибриллярных, мембранных и глобулярных белков.

5. Проблемы самоорганизации пространственной структуры белков.

Литература

• Финкельштейн А.В. Введение в физику белка. Курс лекций 1999-2000

• Рубин А.Б. Биофизика. Т 1.- М., 2000, стр. 183-197, 198-205

Занятие № 5

ТЕМА: Ферментативный катализ. Взаимодействие биомакромолекул с лигандами. Фермент-субстратные взаимодействия

Цель: Изучить механизмы ферментативного катализа для одно- и многосубстратных реакций

Ферментативные процессы играют ключевую роль в клеточном метаболизме, а, следовательно, их кинетика должна иметь основное значение в динамике клеточных процессов. В реальных условиях клеточного метаболизма концентрация субстрата, потребляемого в ферментативных реакциях, изменяется не только в результате самой реакции, но и за счет притока его в реакционный объем. Одновременно происходит и отток продукта из сферы реакции в другие области, где он используется в дальнейших метаболических превращениях. Иными словами, в клетке каждая отдельная реакция. Так же как и их совокупность, представляют собой открытую систему, обладающую механизмами саморегуляции. Одним из самых мощных способов регуляции ферментативного процесса является изменение активности фермента с помощью различных ингибиторов.

Вопросы для рассмотрения на занятии:

1. Односубстратные реакции.

• Механизм реакций при термодинамическом равновесии фермент-субстратного комплекса и свободных фермента и субстрата. Уравнение: смысл параметров.

• Кинетика реакций в условиях стационарности. Уравнение: смысл параметров.

• Кинетика реакций с образованием промежуточных соединений.

• Графические представления уравнения Михаэлиса-Ментен. Недостатки и достоинства.

2. Ингибирование.

• Механизм конкурентного ингибирования.

• Механизм неконкурентного, бесконкурентного и смешанного ингибирования.

• Непродуктивное связывание.

• Специфичности при конкурирующих субстратах.

• Равновесие в ферментативных реакциях и в растворе.

• Влияние избытка субстрата.

• Суицидальные субстраты.

3. Мультисубстратные реакции.

• Неупорядоченный и упорядоченный последовательный механизм. Механизм Теорела –Чанса.

• Механизм с замещением фермента.

Самостоятельная работа

Преобразуйте уравнение Михаэлиса-Ментен в линейное уравнение (y=kx+b) для построения графиков Эдди-Хофсти.