МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

СТРОЕНИЕ БЕЛКОВ

Разнообразие клеток

!2

Escherichia coli

Эритроцит и тромбоцит Фибробласт

Yersinia Pestis Нейрон

Почему клетки такие разные?

n В разных клетках - разные белки666666

n А вот причины, по которым в разных клетках (одного организма) синтезируются разные белки - могут быть разными.

!3

Белки

n Состоят из аминокислот6n Выполняют практически все функции в клетке:6

q Ферменты6q Структурные белки6q Рецепторы6q Межклеточная сигнализация6q Иммунитет6q «Жизнь - форма существования белковых тел» Ф.Энгельс

!4

Строение белков: аминокислоты

n Химическое соединение, содержащее аминогруппу (-NH2) и карбоксильную группу (-COOH)

!5

В белках встречаются только L-аминокислоты

n D/L-классификация не основана на оптической активности аминокислоты

!6

Murchinson meteorite

n Упал в Австралии в 1969 году6n Внутри него были обнаружены следы:6

q Аминокислот, некоторые из которых были в энантиомерном избытке (было больше L-изоформ)6

q По сравнению с окружающей местностью обогащены 15N, что указывает на внеземное происхождение6

q Урацил, пиримидин и пурин

!7

Радиоуглеродный анализ

n В атмосфере постоянно образуется 14С (период полураспада около 5,5 тысяч лет)6

n В первом приближении процентная доля 14С среди других изотопов углерода постоянна6

n В форме СО2 он усваивается живыми организмами6

n Когда организм погибает, он перестает усваивать 14С и доля этого изотопа начинает уменьшаться

!8

Строение белков: пептидная связь

n Аминогруппа и карбоксильная группа могут реагировать друг с другом с образованием пептидной связи

n Соединенные таким образом аминокислоты называются пептидом.

n В зависимости от числа аминокислот бывают дипептиды, трипептиды и т. д.

n Другое название белков: полипептиды (самый большой из человеческих белков - титин - состоит из 34,350 аминокислот!)

!9

Стерехимия пептидной связи

n Боковые радикалы заметно больше пептидной связи, поэтому два радикала in cis всегда создают стерические затруднения

!10

цис-пролин и транс-пролин

n Все пептидные связи (>99,9%) находятся в транс-конформации6

n И только пролин может существовать в цис-конформации

!11

Строение белков: боковой радикалn Природа бокового радикала определяет физические и химические свойства аминокислоты в составе белка

!12

20 стандартных аминокислот

!13

Свойства аминокислот

n Гидрофильные, гидрофобные, положительно и отрицательно заряженные, ароматические, 6

n Некоторые аминокислоты могут модифицироваться после встраивания в белки (посттрансляционные модификации):6q Фосфорилирование6q Гликозилирование6q Ацетилирование6q Алкилирование

!14

Фосфорилирование белков

n Модифицируются остатки, содержащие гидроксильные группы: Ser, Thr, Tyr666666

n Cуществуют специальные ферменты: киназы и фосфорилазы

!15

Нестандартные аминокислоты

n Существуют пептиды, образованные другими аминокислотами, но они синтезируются клеткой с использованием других ферментов 666666

n Также существуют еще 2 аминокислоты, пирролизин и селеноцистеин, входящие в состав белков.

!16

Актиномицин D

Почему полезно есть мясо?

n Некоторые аминокислоты синтезируются в клетке, а некоторые (незаменимые аминокислоты) нет. q Валин q Гистидин q Изолейцин q Лейцин q Лизин q Метионин q Треонин q Триптофан q Фенилаланин

!17

!18

Первичная структура белка

n Последовательность аминокислот в каждом белке уникальна

n Существует два типа обозначений аминокислот: однобуквенный код и трехбуквенный код.

!19

Аминокислота Три буквы Одна букваМетионин Met M

Лизин Lys K

Триптофан Trp W

Глутамин Gln Q

Пролин Pro P

Зачем нужен специальный код?

n His-Met-Trp-Leu эквивалентно HMWL

!20

N-конец C-конец

Первичная структура инсулина

!21

Фредерик Сенгер

Нобелевская премия по химии 1958 года

Цистеин и цистин

n Цистеины могут взаимодействовать друг с другом с образованием дисульфидных мостиков

!22

Общие принципы фолдинга белков или почему мыло моет? :)

n Гидрофобные части молекул детергентов собираются вместе, образуя гидрофобную полость внутри мицеллы

n Гидрофильные концы молекул обращены наоборот в полярный раствор

!23

Водородные связиn Могут образовываться между пептидными связями и боковыми радикалами

!24

Как инсулин выглядит на самом деле?

!25

Альфа-спираль (alpha-helix)

n Водородные связи внутри спирали

!26

Бета-слой (beta-sheet)

n Водородные связи между последовательностями

!27

ПараллельныйАнтипараллельный

!28

!29

!30

!31

!32

!33

!34

!35

Ключевые понятия

n Аминокислоты n Боковой радикал n Пептидная связь: N-конец, C-конец n Незаменимые аминокислоты n Дисульфидный мостик n Первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры белков

n Водородная связь

!36