Белки. Третичная и четвертичная структура. Значение четвертичной структуры.

ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА. Пространственная укладка всех звеньев полипептидной цепи. Для формирования третичной структуры важна роль всех видов связей: водородной, полярный, гидрофобных. Реализуется не менее 90% всех возможных водородных связей. Стабилизация достигается дисульфидными мостиками. Взаимодействие полипедной цепи с природным растворителем – водой и растворенными в ней макро- и микромолекулами приводит к тому, что гидрофильные аминокислотные остатки располагаются на поверхности белковой глобулы, а гидрофобные упрятаны внутрь. Внутри формируется гидрофобное ядро. Границы между гидрофобными и гидрофильными частями на поверхности белковых молекул не всегда четко выражены, что обеспечивает возможность их взаимодействия с полярными и неполярными молекулами других веществ. Изменение pH, температуры, ионной силы раствора вызывает денатурацию – потерю третичной структуры, что связано с нарушением внутримолекулярных взаимодействий. При определенных условиях белок может ренатурировать. Так выявляют закономерности в формировании структур белков в зависимости от аминокислотного состава.Установить полноту денатурации можно с помощью физических методов. Процесс ренатурации проходит по одному или нескольким путям.

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА. Характерна для белков, построенных из нескольких полипептидных цепей. Отдельные цепи формируют третичные структуры, которые формируют агрегат. Четв. Стр-ра поддерживается силами слабых взаимодействий, поэтому наименее прочная. Водородные, электростатические, гидрофобные взаимодействия. Наибольшая часть таких белков - димеры, тетрамеры. Протомеры могут быть идентичными или разными, как по первичной структуре, так и по физиологической роли. Гемоглдобин (тетрамер из 2 альфа и 2 бета субъединиц), Рубиско (8 малых и 8 больших субъединиц), АТФ-синтетаза (5 видов различных полипептидных цепей). Белки могут образовывать из протомеров кольца, трубки, сферы. Значение четв. Стр-ры белков: экономия пластического материала, объединение в одной структуре нескольких активных центров, формирование активных центров сложных конфигураций, формирование активных центров связывания для нескольких веществ одной химической природы, более широкие возможности регуляции олигомерного белка.

Химическую модификацию свободных групп аминокислот в составе белков используют для обнаружения и характеристики функциональных групп конкретного белка. Каждый белок содержит функциональные группы, многие участвуют в построении пространственной структуры, а немногие доступны для химического взаимодействия.

1. Количественное определение числа определенных групп в белковой молекуле можно проводить как у нативного белка, так и при разворачивании его структуры с помощью реагентов.

2. Функциональные группы часто контактируют с соседними группами, создавая ансамбли, важные для проявления физиологических функций. Такие ассоциации сказываются на реакционной способности отдельных групп: кислотно-основные свойства.

3. Химиичская модификация определенной группы может значительно влиять на ее микроокружение и вызвать другие взаимодействия.

4. Реакции на функциональные группы:

Аминогруппы, фенольная группа, карбоксильная группа.

Реакции на аминогруппу: ацилирования, арилирования, образование оснований Шиффа с альдегидами

Фенольная группа: ацилирование, иодирование, нитрование, азосочетание

Карбоксильные группы: амины, диазосоединения, галогенпроизводные кетонов и кислот.

 

 

Глобулярные белки на примере альбумина. Сайты связывания.

Глобулярные белки – наиболее растпространены. Обладают компактной структурой. Это миоглобин, гемоглобин, альбумины.

Сывороточный альбумин человека (САЧ) составляет около 60% белка плазмы крови. Он на 80% определяет коллоидно-осмотическое давление плазмы. Общая его поверхность велика, поэтому может переносить многие вещества. Исследования:

Изучение связывания природных, модифицированных или синтезированных веществ на молекуле сывороточного альбумина человека.

Исследования влияния рН среды, ионного состава раствора, температуры на структуру и фолдинг САЧ

Выявление изменений в структуре САЧ в связи с нарушением наследственных компонентов.

Мr (САЧ)=67 тыс. Да и состоит из одной полипептидной цепи. Две формы: N – нейтральная, В – основная. Равновесие между ними сдвигается изменением рН среды. Они по-разному взаимодействуют с веществами. Молекулы САЧ обладают гетерогенностью. Полипептидная цепь состоит из 3 доменов, которые подвижны отностельно друг друга. Между доменами гидрофобные «карманы».

Существует не только первичное место связывания, но и вторичные. Наибольшим числом функциональных групп и способностью связывания веществ характеризуется средний домен (2), его обозначают как сайт связывания (1), 3 домен обладает меньшими числом фнкциональных групп, поэтому сайт связывания (2). Первый домен обладает наименьшей способностью к связванию, поэтому 3 сайт. Гемин имеет первичное место связвания в 1 домене, вторичное – на 2 и 3. Диазепам – первичное – на домене 3, вторичное – на 1. Сайт 1 связывает: варфарин, фенилбутазон, олигонуклеотиды. В среде ионы кальция, магния, хлора.

Сайт 2: ибупрофен, диазепам, желчные кислоты.

Сайт 3: дигитоксин. В молекуле САЧ есть места сорбции билирубина, места связвания жирных кислот.