- •Белки: строение, свойства и функции
- •1. Белки и их основные признаки
- •2. Биологические функции белков
- •3. Аминокислотный состав белков
- •4. Классификация белков
- •4.1. По растворимости
- •4.2. По форме молекул
- •5. Физические свойства белков
- •6. Структурная организация белковых молекул
- •6.1. Первичная структура белков
- •Пространственное расположение полипептидных цепей (Конформация пептидных цепей в белках)
- •6.2. Вторичная структура белков
- •6.3. Третичная структура белков
- •7. Способность к специфическим взаимодействиям как основа биологической активности белков
- •8. Ингибиторы функций белков
- •9.Связь структуры белков с их функциями на примере гемоглобина и миоглобина Четвертичная структура белка.
- •К инетика оксигенирования миоглобина и гемоглобина
- •Транспорт двуокиси углерода
- •Молекулярная основа эффекта Бора
- •Регуляция 2,3-бисфосфоглицератом
- •10. Изофункциональные белки
- •11. Изменения белкового состава организма
8. Ингибиторы функций белков
Учитывая, что различные лиганды отличаются Ксв, всегда можно подобрать вещество, похожее по структуре на природный лиганд, но имеющий большее значение Ксв с данным белком. Например, СО имеет Ксв в 100 раз больше, чем О2 с гемоглобином, поэтому достаточно 0,1% СО в воздухе, чтобы заблокировать большое количество молекул гемоглобина. По такому же принципу действуют многие лекарства. Например, дитилин.
Ацетилхолин - медиатор передачи нервных импульсов на мышцу. Дитилин блокирует белок-рецептор, с которым связывается ацетилхолин и создает эффект парализации.
9.Связь структуры белков с их функциями на примере гемоглобина и миоглобина Четвертичная структура белка.
Под четвертичной структурой белка подразумевают способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладающих первичной, вторичной и третичной структурой и формирование единого в структурном и функциональном отношении макромолекулярного образования. Каждая отдельная полипептидная (протомер или субъединица) не обладают биологической активностью, а образовавшаяся молекула - олигомер обладает биологической активностью. Четвертичная структура белка уникальна, как и другие уровни организации. Четвертичная структура поддерживается нековалентными взаимодействиями между контактными площадками протомеров.
Четвертичная структура белков - еще один пример удивительной мудрости природы. Докажем это на примере функционирования двух белков: миоглобина, обладающего только третичной структурой и гемоглобина, обладающего четвертичной структурой. Гемоглобины представляют собой тетрамерные белки, молекулы которых образованы различными типами полипептидных цепей (, , , , S). В состав молекулы входит по две цепи двух разных видов. Длина - и -цепей примерно одинакова (- 141 а.к., - 146 а.к.). Наиболее распространенные гемоглобины имеют следующую тетрамерную структуру: HbA (нормальный гемоглобин взрослого человека) - 22,; HbF (фетальный гемоглобин) -22; HbS (гемоглобин при серповидноклеточной анемии) - 2S2; HbA2 (минорный гемоглобин человека) - 22.
Ч етвертичная структура наделяет гемоглобин дополнительными важными особенностями, которые способствуют выполнению гемоглобином уникальной биологической функцией и обеспечивают возможность строгой регуляции его свойств. Гемоглобин обладает аллостерическими свойствами (от греч. - аллос - другой, стерос - пространство). На его примере можно лучше понять свойства других аллостерических белков, поэтому рассмотрим работу гемоглобина подробнее.
Миоглобин способен запасать кислород, а гемоглобин обеспечивает его транспорт. Вторичная и третичная структуры миоглобина и протомеров гемоглобина очень сходны. Простетической группой этих белков является гем. Гем расположен в гидрофобном кармане пептидной цепи каждого протомера, т.е. окружен неполярными остатками, за исключением 2-х остатков гистидина, расположенных по обе стороны плоскости гема. С одним из них (проксимальным гистидином) Fe2+ связано координационно по 5 координационному положению. Второй (дистальный) гистидин расположен почти напротив проксимального, но несколько дальше, поэтому 6-ое координационное положение Fe2+ остается свободным. В неоксигенированном миоглобине или протомере гемоглобина атом железа выступает из плоскости кольца в направлении проксимального гистидина на 0,03 нм. В оксигенированном миоглобине (протомере гемоглобина) кислород занимает 6-ое координационное положение атома железа, при этом Fe2+ не меняет степени окисления. Такого эффекта позволяет достичь гидрофобное белковое окружение гема, которое не позволяет кислороду слишком сблизиться с железом, чтобы его окислить. Железо, координируя О2, выступает из плоскости кольца лишь на 0,01 нм. Т.о., оксигенирование миоглобина сопровождается смещением атома железа и, следовательно, проксимального гистидина и ковалентно связанных с ним аминокислотных остатков в направлении плоскости кольца. В результате белковая глобула меняет конформацию. Эти изменения приводят в гемоглобине сопровождаются разрывом солевых связей между протомерами, что облегчает связывание следующих молекул О2. Тем самым проявляется эффект кооперативного связывания.