Лекция 3. Строение белков. • • • Строение и свойства пептидной связи Функции белков в клетке Классификация белков Первичная структура белка Вторичная, третичная, четвертичная структура белка
Образование пептидной связи
Классификация белков, основанная на биологических функциях Класс белков Пример Каталитические белки (ферменты) Рибонуклеаза, трипсин Транспортные белки Гемоглобин, альбумин, миоглобин Сократительные и двигательные Актин, миозин, тубулин, динеин Пищевые и запасные Липопротеин, глиадин, казеин Структурные Кератин, фиброин, коллаген Защитные Антитела, тромбин, дифтерийный и ботулинический токсин Регуляторные Инсулин, гормон роста, кортикотропин, репрессоры
Классификация белков на основании состава 1. Неконъюгированные (не содержат простетических групп) 2. Конъюгированные (содержат простетические группы) Класс Простетическая группа Пример Липопротеиды Липопротеин крови Гликопротеиды Углеводы Глобулин крови Фосфопротеиды Фосфатные группы Казеин молока Гемопротеиды Гемоглобин Флавопротеиды Флавиновые нуклеотиды Сукцинатдегидрогеназа Металлопротеиды Железо, цинк Ферритин, алкогольдегидрогеназа
Глобулярные и фибриллярные белки
Пептидная связь Работы Л. Полинга и Р. Кори (40 -е годы XX века), выполненные при помощи метода РСА
Свойства пептидной связи • Четыре атома пептидной связи и два присоединенных альфауглеродных атома лежат в одной плоскости. R-группы и Н-группы этих углеродных атомов лежат вне этой плоскости • Атомы О и Н пептидной связи имеют транс-ориентацию. Два альфа-С также имеют транс-ориентацию относительно пептидной связи • При L-конфигурации каждого аминокислотного остатка R-группы каждого альфа-углеродного атома расположены в трансположении относительно друга • Длина C – N связи в аминной группе (пептидной связи) равна 1. 32 А, эта величина имеет промежуточное значение между длиной ковалентной двойной связи (1. 24 А) и одинарной ковалентной (1. 53 А), т. е. имеет частично характер двойной, т. е. вращение вокруг нее невозможно.
Альфа-спираль – ТУГО ЗАКРУЧЕННАЯ ПРАВАЯ СПИРАЛЬ, СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ВОДОРОДНЫМИ СВЯЗЯМИ МЕЖДУ NH- И CO- ГРУППАМИ, CO-ГРУППА КАЖДОЙ АМИНОКИСЛОТЫ СОЕДИНЕНА ВОДОРОДНОЙ СВЯЗЬЮ С NH -ГРУППОЙ АМИНОКИСЛОТЫ, РАСПОЛОЖЕННОЙ В ЛИНЕЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ НА 4 А/К ОСТАТКА ВПЕРЕДИ. На один полный виток (шаг спирали) приходится 4 а/к остатка
Бис-сульфидные мостики в молекуле кератина
Изгиб полипептидной цепи в месте расположения пролина
Структурные уровни в архитектуре белка • Первичная структура – аминокислотная последовательность и расположение и число дисульфидных мостиков • Вторичная структура – участки с упорядоченной конформацией, стабилизированной водородными связями – альфа-спираль, бета-складчатый слой, бета-петля • Третичная структура – трехмерная функционально активная конформация белков • Четвертичная структура – наличие симметрично построеных комплексов, стабилизированных за счет нековалентных взаимодействий (например, координационных связей с металлами) • Пятиричная структура – у ансамблей из нескольких ферментов, последовательно трансформирующих субстрат ( митохондриальный комплекс, ПДК).
Структурные уровни архитектуры белка
Некоторые запасные белки растений и животных • Альбумины: лейкозин, легумелин, овальбумин • Глобулины: эдестин, легулин, фазеолин • Глютелины: глютелин, оризенин • Проламины: глиадин, гордеин, авинин • Протамины: белки из молок рыб • Гистоны: протеины в хромосомах
Микробные белки • БВК (БОО) - белок одноклеточных организмов • Микопротеин – пищевой продукт, состоящий из мицелия гриба Fusarium • SCP – клеточный белок одноклеточных • Pruteen – биомасса бактерий, выращенных на метаноле • Toprina – дрожжи, выращенные на н-алканах • Finnish Pekilo – грибная масса • Технология рекомбинантной ДНК: гормон роста, инсулин, интерферон, эритропоэтин
Микробные белки БВК (БОО) - белок одноклеточных организмов - SCP Выращивание дрожжей (Candida maltosa, C. guilliermondii, C. lipolitica) на алканах – Россия, «Toprina» Выращивание дрожжей (Pichia polymorpha. P. anomala, Yarrowia lipolitica) и бактерий (Methylomonas methylotrophus) на метиловом спирте Выращивание дрожжей и бактерий на этиловом спирте «Pruteen» Выращивание смешанных культур бактерий (Methylomonas + Hyphomicrobium + Pseudomonas) на природном газе Дрожжи и бактерии на молочной сыворотке Водоросли на СО 2 Бактерии (Hydrogenomonas sp. ) на Н 2 Грибы на отходах целлюлозно-бумажного производства: «Ватерлоо» (Канада), «Пекило» (Финляндия), микопротеин • Получение ферментных белков на основе микроорганизмов • Технология рекомбинантной ДНК: гормон роста, инсулин, интерферон, эритропоэтин • Использование мутантов и рекомбинантов E. coli
