Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив можно не зубрить. Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
ПАРАГРАФ 57:
«Белки: первичная структура».
57.1. Белки: первичная структура.
Аминокислотные остатки (аминоацилы; это аминокислоты без ОН атомов карбоксильных групп около ;-углеродного атома) способны соединяться пептидными связями, образуя полимеры и олигомеры.
Соединение из менее сотни аминоацилов считается пептидом, а из более сотни – белком. Но это условно – например, инсулин, состоящий из 51 аминоацила, формально является пептидом, а по сути – молекулой белка. По другим данным, более 40 аминоацилов – это уже белок, а не полипептид.
Таким образом, белок – это полимер, состоящий из аминоацилов (в качестве мономеров), соединённых пептидными связями. Умейте писать формулы пептидов и соединять аминоацилы пептидными связями!!
Очень важно, в каком порядке какие аминокислоты соединены. – Замена единственной аминокислоты или другое расположение аминокислот дают уже совсем другой белок.
То, в каком порядке какие аминокислотные остатки соединены (пептидными связями) – это и есть ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА белка.
Определение. Первичная структура белка – это цепочка аминокислотных остатков (аминоацилов), соединённых пептидными связями и расположенных в строго определённом порядке. Часто эту цепочку аминоацилов называют полипептидной цепью.
57.2. Видовая специфичность белков.
Белок организма определённого биологического вида живых организмов характерен только для данного вида, то их есть специфичен для него. У других видов могут быть похожие по строению и функциям белки, но их аминокислотные последовательности (первичные структуры) всё же отличаются от аминокислотных последовательностей похожих белков других видов.
Есть белки, которые отличаются и внутри вида. Например, белки главного комплекса гистосовместимости у всех людей разные (одинаковые только у однояйцевых близнецов).
Причина того, что у разных видов и особей белки разные – то, что у всех разные гены, от которых и зависит, какие белки есть у данного организма.
57.3. Первичные (наследственные) протеинопатии и их лечение.
Определение. –патия – это болезнь, протеин – это белок, протеинопатия – это болезнь, связанная с дефектом белка.
Первичная протеинопатия – это болезнь, связанная с ДЕФЕКТОМ белка, причиной которого является изменение гена (мутация).
Наследственными первичные протеинопатии называются потому, что могут передаваться потомкам «в наследство».
Не путать с врождёнными болезнями – ребёнок может родиться с патологией не из-за плохих генов, а из-за повреждений во время эмбриогенеза.
Дефект белка отводит к болезни потому, что приводит или к повышенной активности белка (как при подагре или конститутивных рецепторах), или к сниженной активности белка (как при гемофилии и др.).
ПРИМЕРЫ
первичных протеинопатий – это многие известные Вам примеры наследственных, генетических болезней. – Гемофилия, серповидно-клеточная анемия, фенилкетонурия (точнее, фенил/пировиноградная олигофрения), синдром Леша-Нихана, синдром врождённого комбинированного иммунодефицита (СВИД), гликогеноз и агликогеноз, альбинизм, первичные энзимопатии (см. п.8 о первичных энзимопатиях), болезни из-за конститутивных рецепторов, подагра и т.д.
Для ЛЕЧЕНИЯ
первичных протеинопатий нужно исправлять гены, то есть нужна генотерапия. Этот метод лечения применён при СВИДе. Но метод дорог и пока редко применяется, а для многих болезней не разработаны методики.
В некоторых случаях предотвратить развитие симптомов болезни (последствий дефекта белка) можно без генотерапии – например, при фенилкутонурии развитие слабоумия можно предотвратить, убрав из пищи новорожденного фенилаланин (субстрат фермента, у которого снижена активность).
При дефиците лактазы из питания убирают молоко (лактОзу), при дефиците сахарАзы – сахарОзу.
При альбинизме повреждение кожи ультрафиолетом предотвращают, закрывая кожу от солнца.
При гликогенозах и агликогенозах нужно более частое питание.
При протеинопатиях, связанных с повышенной активностью белков, лечить можно с помощью веществ, которые подавляют активность этих белков (они называются ингибиторами или блокаторами – например, ингибиторы тирозинкиназы при биологический терапии онкологических заболеваний).
Низкую активность ферментов иногда можно скорректировать с помощью назначения повышенных количеств субстратов этих ферментов – тогда образуется нужно количество продуктов ферментов.
Тяжесть проявлений протеинопатии зависит от того, какая мутация в гене, кодирующем белок.
Некоторые мутации не сильно меняют активность белка, а некоторые сильно меняют.
Тяжёлые протеинопатии приводят к ярко выраженным наследственным заболеваниям. Менее тяжёлые – к предрасположенности человека к определённым заболеваниям.
Чем качественнее белки организма – тем меньше болезней, лучше самочувствие, дольше продолжительность жизни, лучше иммунитет, интеллект и т.д.
Многие лекарств лечат именно потому, что меняют активность белков – или снижают избыточную (ингибиторы и блокаторы), или повышают недостаточную.
57.4. Биологические функции белков. См. также п.89.
1. ФЕРМЕНТАТИВНАЯ:
белки являются основными катализаторами химических реакций. Такие белки, осуществляющие катализ, называются ферментами и энзимами. Например, пепсин, амилАЗА, липАЗА и т.д.
Кроме белков, катализировать реакции способны некоторые РНК, которые называют рибозимами.
2. РЕГУЛЯТОРНАЯ – белки участвуют в регуляции процессов, в качестве:
1 - ГОРМОНОВ (например, инсулин, глюкагон, соматотропин, лептин и т.д.; но есть и небелковые гормоны),
2 – РЕЦЕПТОРОВ гормонов и других веществ (рецепторы всегда являются белками, обычно гликопротеинами),
3 – белков систем, осуществляющих передачу гормонального сигнала от рецептора на другие белки (эти системы называются сигнал-передающими или сигнал-трансдукторными системами – СТС; примеры – G-белки, протеинкиназы, аденилил/циклаза, кальмодулин и т.д.).
3. ЗАЩИТНАЯ:
1 – АНТИТЕЛА участвуют в защите организма ОТ ИНФЕКЦИЙ (распознают антигены),
2 – белки свёртывающей системы крови (например, фибриноген) защищают ОТ КРОВОПОТЕРИ при повреждении сосудов,
3 – белки противосвёртывающей системы защищают от тромбов,
4 – белковые компоненты протеогликанов обеспечивают механическую защиту клеток.
4. ТРАНСПОРТНАЯ:
1 – транспорт ряда веществ в крови осуществляется с помощью белков-переносчиков (транспортёров);
например, альбумин переносит жирные кислоты, ионы кальция и водорода (связывает часть ионов кальция и водорода), некоторые лекарства,
трансферрин переносит железо, церулоплазмин переносит медь,
белки в составе липопротеинов участвуют в переносе жира и холестерина,
специальные белки переносят ряд витаминов и гормонов (гидрофобных – стероидных, йодтиронинов) и т.д.
2 – транспорт КИСЛОРОДА от лёгких в ткани осуществляется эритроцитами с помощью ГЕМОГЛОБИНА,
3 – транспорт многих веществ через мембраны осуществляется специальными белками-переносчиками;
есть переносчики для ионов натрия, калия, кальция, для глюкозы и аминокислот и т.д.
5. СТРУКТУРНАЯ:
1 – белки образуют, формируют межклеточное вещество (основные – коллаген, эластин),
2 – белки вместе с липидами образуют мембраны клеток,
3 – белки входят в состав рибосом и цитоскелета.
6. СОКРАТИТЕЛЬНАЯ (двигательная):
белки обеспечивают сокращение мышц, изменение формы клетки или её органелл, подвижность клеток (лейкоцитов, например) и ресничек; примеры – актин, МИОЗИН, тубулин,
сокращение белков цитоскелета обеспечивает расхождение хромосом при митозе, транспорт везикул внутри клетки; движение обеспечивается сократительными белками.
7. ЗАПАСАЮЩАЯ (РЕЗЕРВНАЯ) –
белки могут использоваться в качестве резерва питательных веществ; у человека это белки мышц, печени, крови; казеин молока матери – резерв питательных веществ для младенца.
8. Другие: буферная, создание онкотического давления, поставка аминокислот для синтеза других БАВ, реализация генетической информации и т.д.
57.5. СОСТАВ БЕЛКОВ. См. параграф 4.
Есть белки, в состав которых входит только ППЦ (или несколько ППЦ при четвертичной структуре) – такие белки называются ПРОСТЫМИ.
Есть белки, в состав которых которых, кроме ППЦ, входят другие вещества (небелковой природы)– такие белки называют СЛОЖНЫМИ.
Небелковые компоненты сложных белков называются КОФАКТОРАМИ, а белковые компоненты (ППЦ) сложных белков называются АПОБЕЛКАМИ.
Комплекс апобелка и кофактора называется холобелком.
Типы кофакторов.
Соединения белков с углеводами называются ГЛИКОпротеинами, с липидами – ЛИПОпротеинами, с нуклеиновыми кислотами – НУКЛЕОпротеинами (примеры – хромосомы, рибосомы, сплайсосомы), с фосфатом – ФОСФОпротеинами, с металлами – МЕТАЛЛОпротеинами и т.д.
57.5 КЛАССИФИКАЦИИ белков.
По типу третичной структуры: глобулярные и фибриллярные, см. п.58.
По функциям: ферментативные, транспортные, структурные, защитные, сократительные, рецепторные и т.д. – см. 57.4.
По составу (простые и сложные) и по типу кофактора: см. 57.5.