ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ
Практическая работа №1 Белки играют решающую роль практически во всех биологических процессах. Значение и удивительное разнообразие их функций определяется первичной структурой белков. Белки во всех организмах, независимо от их функций и биологической активности, построены из одного и того же основного набора 20 стандартных аминокислот (в составе белков встречаются и нестандартные аминокислоты, представляющие собой, как правило, производные стандартных аминокислот). Выделяют несколько основных классов белков: ферменты, транспортные, пищевые и запасные, сократительные и двигательные, структурные, защитные и регуляторные белки. По форме молекул белки можно разделить на две большие группы - глобулярные (одна или большее число полипептидных цепей свернуты в плотную компактную структуру сферической, или глобулярной, формы) и фибриллярные (нерастворимые в воде длинные нитевидные молекулы, полипептидные цепи которых не имеют глобулярной формы). К глобулярным белкам относят практически все ферменты, транспортные белки, антитела, пищевые белки. Как правило, все глобулярные белки хорошо растворимы в воде. Большинство фибриллярных белков выполняет структурные или защитные функции. По наличию или отсутствию в белке неаминокислотной частиони делятся на простые(состоящие только из аминокислот) и сложные(имеющие в своем составе компонент неаминокислотной природы). Полипептидную часть сложного белка называют апопротеином,неаминокислотный компонент - простетическойгруппой, а весь белок - холопротеином.В каждую из этих функциональных групп входит огромное количество индивидуальных белков. Большинство белков произошло от ограниченного числа предковых генов. 1 Аминокислоты, входящие в белки. Пептидная связь.Аминокислоты – это мономеры, из которых состоит полимерная молекула любого белка. В состав белков входят 20 a-аминокислот, общая формула которых 2 Аминокислоты различаются по строению, размерам, физико-химическим свойствам радикалов, присоединенных к a-углеродному атому (хиральный центр).Функциональные группы аминокислот определяют особенности свойств разных a-аминокислот. В a-аминокислотах можно выделить:
анионные группы: катионные группы: полярные незаряженные группы: неполярные группы: алифатические цепи, ароматические циклы. Пролинв отличие от других 19 мономеров белков не аминокислота, а иминокислота, радикал в пролине связан как с a-углеродным атомом, так и с аминогруппой. Некоторые функциональные группы в радикалах аминокислот появляются после синтеза белка. 3 Аминокислоты различаются по их растворимости в воде.Это связано со способностью радикалов взаимодействовать с водой (гидратироваться). К гидрофильным относятся радикалы, содержащие анионные, катионные и полярные незаряженные функциональные группы. К гидрофобным относятся радикалы, содержащие метильные группы, алифатические цепи или циклы. 4 Пептидные связи соединяют аминокислоты в пептиды,a-карбоксильная группа одной аминокислоты может реагировать с a-аминогруппой другой аминокислоты с образованием пептидной связи. Пептидные цепи белков представляют собой полипептиды, т.е. линейные полимеры a-аминокислот, соединенных пептидной связью:
Мономеры аминокислот, входящих в состав полипептидов, называются аминокислотными остатками.Цепь повторяющихся групп ¾NH¾CH¾CO¾ называется пептидным остовом.Аминокислотный остаток, имеющий свободную a-аминогруппу, называется N-концевым, а имеющий свободную a-карбоксильную группу - С-концевым. Пептиды пишутся и читаются с N-конца. Пептидная связь, образуемая иминогруппой пролина, отличается от других пептидных связей: у атома азота пептидной группы отсутствует водород, вместо него имеется связь с радикалом. Пептиды различаются количеством аминокислот, аминокислотным составом и порядком соединения аминокислот. Сер—Ала—Глу—Гис и Гис—Глу—Ала—Сер - два разных пептида. Пептидные связи очень прочные, и для их химического неферментативного гидролиза требуются жесткие условия: высокие температура и давление, кислая среда и длительное время. В живой клетке, где нет таких условий, пептидные связи могут разрываться с помощью протеолитических ферментов, называемых протеазами или пептидгидролазами. Наличие пептидных связей в белке можно определить с помощью биуретовой реакции. Свободное вращение в пептидном остове возможно между атомом азота пептидной группы и соседним a-углеродным атомом, а также между a-углеродным атомом и углеродом карбонильной группы. Благодаря этому линейная структура может приобретать более сложную пространственную конформацию.
Задания 1 Заполните таблицу. Таблица 1.1 - Классификация аминокислот по полярности радикалов
2. Напишите формулу пентапептида: Асп—Вал— Глу—Фен—Лиз. 3 Выделите в пептиде повторяющиеся группы, образующие пептидный остов, и вариабельные группы, представленные радикалами аминокислот. 4 Обозначьте в пептиде N- и С-концы. 5 Подчеркните пептидные связи. 6 Напишите другой пептид, состоящий из тех же аминокислот. 7 Классифицируйте аминокислоты по полярности радикалов: 1) Иле. А) Полярная с катионной группой. 2) Асн. Б) Полярная с анионной группой. 3) Глу. В) Полярная незаряженная. 4) Гис. Г) Неполярная. 5) Сер. 8 Укажите аминокислоты, которым принадлежат следующие радикалы: 9 Выберите характеристики аминокислот, входящих в состав белков: А) a-Аминокислоты. Б) В состав белков входят все 20 известных в природе аминокислот. В) Различаются боковыми радикалами. Г) В составе радикала всегда имеется гидрофильная функциональная группа. Д) Среди аминокислот имеется иминокислота. 10 Функциональные группы радикалов аминокислот определяют их свойства. а) подберите названия функциональных групп, присутствующих в радикалах данных аминокислот: Арг. А) Карбоксильная группа. Цис. Б) Гидроксильная группа. Асп. В) Гуанидиновая группа. Тир. Г) Тиольная группа. Д) Аминогруппа; б) выберите из перечисленных ниже аминокислот те, радикалы которых плохо растворимы в воде (неполярные) и хорошо растворимы в воде (полярные): Сер, Про, Лей, Тир, Глу, Глн, Лиз. 11 Пептиды – это полимеры a-аминокислот. а) напишите трипептид: Арг—Про—Фен. Укажите N- и С-концы пептида, пептидные связи, пептидный остов и радикалы аминокислотных остатков; б) напишите трехбуквенными символами и подсчитайте количество возможных вариантов трипептидов с аналогичным аминокислотным составом. 12 Первичная структура индивидуального белка специфична. а) дайте определение первичной структуры белка; б) правильно ли утверждение, что 20 природных аминокислот обеспечивают структурное многообразие белков, потому что аминокислоты могут соединяться в белках в различной последовательности? в) первичные структуры разных индивидуальных белков отличаются друг от друга: А) Общим количеством аминокислот, входящих в состав белка. Б) Количеством отдельных аминокислот. В) Соотношением отдельных аминокислот в белке. Г) Порядком чередования аминокислот. Д) Способом связи отдельных аминокислот; г) вспомните, какие связи соединяют отдельные аминокислоты в белке. Опишите условия, необходимые для их неферментативного гидролиза; д) все ли 20 аминокислот непременно присутствуют во всех индивидуальных белках? Ответ аргументируйте, используя данные о строении коллагена. 13 Основные этапы изучения первичной структуры белков. а) с помощью какого химического реактива можно идентифицировать N-концевую аминокислоту? А) Нингидрина. Б) Фенилизотиоцианата. В) Биуретового. Г) Милона. Д) Лоури; б) решите задачу. Определите последовательность аминокислот в гексапептиде, используя следующие данные: 1) изучение аминокислотного состава пептида показало наличие в нем Ала, Гис, Вал, Глу, Сер, Лей; 2) N-концевой аминокислотой данного пептида является Сер; 3) частичным гидролизом получены 4 фрагмента данного пептида, где через запятую даны аминокислоты, порядок соединения которых не установлен, а через тире – аминокислоты, связанные друг с другом пептидной связью: Сер—Гис; Вал—Глу; Гис—(Лей, Вал, Глу); Вал—(Глу, Ала). 14 Изменение первичной структуры белков лежит в основе возникновения наследственных болезней. Решите задачу. Основная функция белка – гемоглобина А (НbА) – транспорт кислорода к тканям. Известны множественные формы этого белка с измененными свойствами и функцией, так называемые аномальные гемоглобины. Например, установлено, что гемоглобин S, обнаруженный в эритроцитах больных серповидно-клеточной анемией (НbS), имеет низкую растворимость в условиях низкого парциального давления кислорода (как это имеет место в венозной крови). Это приводит к образованию агрегатов данного белка. Белок теряет свою функцию, выпадает в осадок, а эритроциты приобретают неправильную форму (в виде серпа) и быстрее обычного разрушаются в селезенке. В результате развивается серповидно-клеточная анемия. Единственное различие в первичной структуре НbА и НbS обнаружено в N-концевом участке b-цепи гемоглобина. НbА: Вал—Гис—Лей—Тре—Про—Глу—Глу—Лиз— НbS: Вал—Гис—Лей—Тре—Про—Вал—Глу—Лиз— сравните последовательность аминокислот N-концевого участка НbА и НbS; напишите формулы аминокислот, по которым различаются НbА и НbS, сравните свойства этих аминокислот (полярность, заряд); сделайте вывод о причине снижения растворимости НbS.
1.2 Контрольные вопросы 1 Классификация аминокислот на основе их R-групп. 2 Что такое пептид, пептидная связь, аминокислотный остаток, пептидный остов? 3. Чем простые белки отличаются от сложных? 4. Перечислите основные классы белков. 5 Какие изомеры аминокислот вы знаете? 6 Что такое хиральный центр? 7 Сколько хиральных центров в аминокислотах (приведите примеры)? 8 В какой стереоизомерной форме встречаются биологически активные соединения в природе? 9 Что такое рацемическая смесь?
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2650)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |