Аминокислотные остатки в пептидах и белках связаны
пептидной связью между α-карбоксильной группой
предыдущего и α-аминогруппой последующего
аминокислотного остатка.
Пептиды – соединения, состоящие из небольшого количества
аминокислотных остатков – до 30 примерно.
Уровни белковой организации
Процесс сворачивания
белка называется
фолдингом (folging), при
этом белок приобретает
сначала вторичную, потом
третичную и четвертичную
структуру.
Вторичные структуры
Можно выделить два возможных варианта вторичной структуры: α-спираль (α−структура) и β-структура (β-складчатый слой).
кератин — основной белок волос и ногтей человека представлен спиралью, вторичная структура фиброина (белка натурального шелка) представлена
исключительно β-складчатым слоем.
Третичная структура
Третичная структура – это
укладка полипептидной
цепи в глобулу ("клубок").
Наряду с α-спиралью и βструктурой в третичной
структуре обнаруживается
так называемая
неупорядоченная
конформация.
Четвертичная структура
Четвертичная структура — взаимное
расположение нескольких
полипептидных цепей в составе
единого белкового комплекса. Может
иметь связь с небелковым
компонентом (металлом). Пример:
гемоглобин, трансферрин, ферритин.
Помощь в сворачивании белков
осуществляется белками –
шаперонами.
Многие шапероны являются
белками теплового шока, то есть
белками, экспрессия которых
начинается в ответ на рост
температуры или другие клеточные
стрессы.
Другие шапероны участвуют в
фолдинге только что созданных
белков в тот момент, когда они
«вытягиваются» из рибосомы. И
хотя большинство только что
синтезированных белков могут
сворачиваться и при отсутствии
шаперонов, некоторому
меньшинству обязательно
требуется их присутствие.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ
АМФОТЕРНОСТЬ
Амфотерность имеет значение для выполнения белками некоторых функций,
например, их буферные свойства, т.е. способность поддерживать неизменным рН
крови, основаны на способности присоединять ионы Н+ при закислении среды или
отдавать их при защелачивании.
Если рН раствора соответствует изоэлектрической точке белка, то заряд белка
равен 0.
РАСТВОРИМОСТЬ
Растворимость объясняется:
наличием заряда и взаимоотталкиванием заряженных молекул белка,
наличием гидратной оболочки
МЕТОДЫ ОСАЖДЕНИЯ БЕЛКОВ
Денатурация – необратимое осаждение белка из-за разрыва связей,
стабилизирующих четвертичную, третичную, вторичную структуры белка,
сопровождаемое изменением растворимости, вязкости, химической
активности, снижением или полной потерей биологической функции.
Обратимость осаждения белков обусловлена сохранением первичной структуры
белка.
Восстановление физико-химических и биологических свойств белка называется
ренативация (ренатурация).
Высаливание – это добавление растворов нейтральных солей (Na2SO4,
(NH4)2SO4).
Осаждение водоотнимающими средствами
Мягкое изменение рН до изоэлектрической точки белка ведет к исчезновению
заряда, уменьшению гидратной оболочки и снижению растворимости
молекулы.
Коллоидные и осмотические
свойства белков
Высокая молекулярная масса белков придает их растворам многие свойства коллоидных систем:
1 ) характерные оптические свойства (опалесценция растворов и способность их рассеивать лучи видимого
света);
2 ) малая скорость диффузии;
3) неспособность проникать через полупроницаемые мембраны;
4) высокая вязкость растворов;
5) способность к образованию гелей.
Классификация белков. По форме
молекулы
Глобулярные – соотношение продольной и поперечной осей составляет <10 и в большинстве случаев не более
3-4. Они характеризуются компактной укладкой полипептидных
цепей. Например, инсулин, альбумин, глобулины плазмы крови.
Фибриллярные – соотношение осей >10. Они состоят из пучков полипептидных цепей, спиралью навитых друг
на друга и связанные между собой поперечными ковалентными и водородными связями. Выполняют защитную
и структурную функции. Например, кератин, миозин, коллаген.
Белки
ФУНКЦИИ БЕЛКОВ
1. Структурная;
2. Ферментативная: большинство ферментов являются белками
3. Гормональная: регуляция и согласование обмена веществ в разных клетках организма – такие гормоны как инсулин и глюкагон являются белками
4. Рецепторная: избирательное связывание гормонов, биологически активных веществ и медиаторов на поверхности мембран или внутри клеток.
5. Транспортная;
6. Энергетическая При расщеплении 1 г белков выделяется 17,6 кДж энергии.
7. Резервная;
8. Питательная: белки грудного молока, использование организмом тканевых белков при голодании.
9. Защитная: защитную функцию, предупреждая инфекционный процесс и сохраняя устойчивость организма, выполняют иммуноглобулины крови, при
повреждении тканей работают белки свертывающей системы крови. Механическую защиту в виде слизистых и кожи осуществляют коллаген и протеогликаны.
Так же поддержание постоянства коллоидно-осмотического давления крови. Белковая буферная система участвует в регуляции кислотно-щелочного
состояния.
Микрофиламен
ты
Тубулин белок микротрубочек
Микротрубочки и молекула
кинезина, которая тащит вдоль
них везикулу (или другие
Кератины — семейство фибриллярных белков, обладающих механической прочностью, которая среди материалов биологического происхождения уступает лишь хитину. В основном из кератинов
состоят роговые производные эпидермиса кожи — такие структуры, как волосы, ногти, рога носорогов, перья.
Клетки эпидермиса содержат структурный матрикс кератина, который создаёт внешний водоупорный слой кожи и, совместно с коллагеном и эластином, придаёт коже упругость и прочность.
Трение и давление заставляет клетки образовывать кератин в целях защиты в больших количествах, в результате чего возникают кожные наросты или мозоли. Кератинизированные клетки
эпидермиса непрерывно отшелушиваются.
Роговые производные покровной системы (перья, ногти и др.) формируются за счёт более прочного соединения волокон кератина и более упорядоченного расположения содержащих его клеток;
они формируются внутри специальных впячиваний эпителия (фолликулов) и могут регенерировать после линьки.
Натуральный шелк,
получаемый из коконов
шелкопряда, на 75 %
состоит из фиброина и на
25 % из серицина. Фиброин
— нерастворимый белок,
вторичная структура
которого (β-складчатый
слой) обусловливает
прочность шелка. Волокна
шелка образованы
фиброиновыми нитями.
Снаружи они покрыты
клейким водорастворимым
серицином, который при
производстве тканей
удаляется. Шелковая нить
имеет треугольное сечение
и, как призма, преломляет
У пауков основу паутины составляет
белок спидроин. Секрет паутинных
желез выводится наружу в жидком
виде. После этого структура
спидроина изменяется, и он
затвердевает в виде тонких нитей. В
их составе участки β-складчатого слоя
чередуются с эластичными
полипептидными связками. Благодаря
этому паутина обладает одновременно
высокой прочностью и эластичностью.
Она разрывается лишь при
растяжении в 5 раз. По прочности
паутина сопоставима со сталью, но
* Среда изменяется от нейтральной (рН 7,6) до
при этом ее плотность в 6 раз меньше,
кислой (рН 5,7). Этот градиент кислотности
чем у стали.
Если
бы паук
создал нить
возникает
благодаря
работе
специального
длиной в земной экватор, она имела
фермента.
Такбы
создаются
условия500
для г.
быстрой
массу менее
полимеризации молекул спидроина, они очень
Антитела
Это защитные белки
иммунной системы,
которые
специфически (то
есть как ключ с
замком)
связываются с
антигенами
(чужеродными
генетическими
Иммуноглобулины
агентами) и класса Е —
сложные
белковоактивизируют
полисахаридные
уничтожениемолекулы,
этого
которые
участвуют в развитии
антигена.
аллергических реакций
(бронхиальной астмы, ринита,
крапивницы, атопического
дерматита) и обеспечивают
Тетанотоксин
(тетаноспазмин, TeTx,
TeNT) — чрезвычайно
сильнодействующий
нейротоксин,
продуцируемый
вегетативными клетками
Clostridium tetani
Тоническое сокращение мышц спины и шеи
— опистотонус, наблюдаемый при тяжёлом
столбняке.
Ботулотоксин — белок-нейротоксин, вырабатываемый
бактериями Clostridium botulinum. Сильнейший
органический яд из известных науке органических токсинов
и одно из самых ядовитых веществ в целом.
Один из крупнейших белков.
Южнокитайский многополосый крайт
Альфа-бунгаротоксин — белковый
нейротоксин, который вырабатывается
в ядовитых железах змеи Bungarus
multicinctus. α-Бунгаротоксин
специфически связывается с
никотиновыми ацетилхолиновыми
рецепторами на постсинаптических
Яд чёрной мамбы содержит быстродействующие нейротоксины и
кардиотоксины, в том числе кальциклудин — блокатор кальциевых каналов
L-типа. Однако основные компоненты яда мамбы — дендротоксины,
блокаторы потенциал-зависимых калиевых каналов нервных волокон.
Дендротоксины — класс пресинаптических
нейротоксинов. Одна молекула
дендротоксина обратимо связывается с
калиевым каналом для того, чтобы оказать
ингибирующий эффект. Предполагается что
это взаимодействие инициируется
Рицин фитотоксин, получают из касторовых
бобов, плодов растения Ricinus communis
(русское название клещевина) путём
обработки жмыха.
Механизм отравляющего действия рицина
включает ингибирование синтеза белка
рибосомами.
Медицинское касторовое масло — фракция,
получаемая при холодном прессовании. Для
разрушения рицина масло обрабатывают
горячим паром.
Белки – гормоны
соматотроп
Трансмембранные
рецепторы — мембранные
белки, которые
размещаются, и работают не
только во внешней
клеточной мембране, но и в
мембранах компартментов и
органелл клетки. Связывание
с сигнальной молекулой
(гормоном или медиатором)
происходит с одной стороны
водородно-калиевая
аденозинтрифосфатаза
от мембраны, а клеточный
/ прото́
ннаяформируется
по́мпа, Н+/К+на
-АТФаза
ответ
другой
+
транспортирует
ион
водорода
стороне от мембраны. Н из
цитоплазмы париетальной клетки в полость
желудка через апикальную мембрану в
обмен на ион калия К+, который она
переносит внутрь клетки. При этом оба
Сладкие белки — группа природных растительных белков, обладающих
сладким вкусом. Выделяются преимущественно из семян и плодов
тропических растений произрастающих в Африке и Азии.
На текущий момент были идентифицированы семь белков сладкого вкуса:
тауматин I и II, браззеин, мабинлин, монеллин, куркулин, пентадин,
лизоцим и один белок, модифицирующий сладкий вкус — миракулин
(Миракулин сам по себе не сладкий. После связывания миракулина с
рецепторами сладкого вкуса на языке, кислые продукты (например,
лимоны) ощущаются как сладкие. Этот эффект может длиться до часа.
Вкусовые качества горькой пищи не изменяет.) За исключением
лизоцима, который получают из яичного белка, остальные белки
выделяют из тропических растений.
АЛЬБУМИНЫ
Группа глобулярных белков плазмы крови с молекулярной
массой 69 кДа, кислые. Легко адсорбируют полярные и
неполярные молекулы, являются в крови переносчиком многих
веществ, в первую очередь билирубина и жирных кислот.
ГЛОБУЛИНЫ
Группа разнообразных белков плазмы крови с молекулярной
массой до 100 кДа, несут
отрицательный заряд, слабокислые или нейтральные. К
глобулинам - обладает антипротеазной активностью, что
защищает белки крови от преждевременного разрушения,
церулоплазмин (переносчик ионов меди), гаптоглобин
(переносчик гемоглобина)
Почему человек без опасных последствий употребляет в пищу белки
в виде мяса, рыбы, яиц, а вводить белки сразу в кровь для питания
больных ни в коем случае нельзя?
Во время бега или подъёма штанги мышцы напрягаются,
микроскопические волокна белка актина и миозина немного рвутся.
Через 2–3 часа после тренировки человеку хочется есть белковую
пищу (курицу, творог, яйца).
Что произойдёт, если после тренировки не поесть белка? И почему
мышцы становятся больше на следующий день, а не в спортзале?
Когда жаришь мясо, его поверхность становится коричневой и
ароматной. Это реакция Майяра: взаимодействие между
аминокислотами белков и сахарами (глюкозой) при высокой
температуре.
Но если мясо жарить на медленном огне (70–80°C), оно остаётся
серым, румяной корочки нет.
Углеводы.
Углеводы – многоатомные спирты, содержащие альдегидную (альдозы) или
кетогруппу (кетозы)
Функции:
Резервно-энергетическая – глюкоза является моносахаридом, способным
откладываться в виде крахмала (растительные клетки) или в виде гликогена
(животные клетки);
Защитно-механическая – основное вещество трущихся поверхностей
суставов, находятся в сосудах и слизистых оболочках (гиалуроновая кислота
и другие гликозаминогликаны);
Опорно-структурная – целлюлоза в растениях;
Гидроосмотическая и ионрегулирующая;
Коферментная.
Глюкоза
Глюкоза — основной продукт фотосинтеза,
образуется в цикле Кальвина.
Галактоза
Ряд продуктов растительного происхождения содержит
олигосахариды — галактозиды (раффинозу, стахиозу) и
нуклеопротеины, которые могут быть потенциальными
источниками галактозы. Источники галактозидов: бобовые —
горох, бобы, фасоль, чечевица, маш, нут и др.; соя (но не
изолят соевого белка); шпинат; какао, шоколад; орех.
Дисахариды – это углеводы, которые при гидролизе дают
две одинаковые или различные молекулы моносахарида
Олигосахариды – углеводы, имеющие от 2 до 10 звеньев
моносахаридов.
Галактоолигосахариды (олигогалактозилактоза ) состоят из 3–
8 остатков D-галактозы и, как правило, остатка D-глюкозы.
Фруктоолигосахарид
Сахароза
Сахароза, попадая в кишечник, быстро гидролизуется ферментами тонкой кишки на глюкозу и фруктозу,
которые затем всасываются в кровь. Ингибиторы альфа-глюкозидазы, такие, как акарбоза, тормозят
расщепление и всасывание сахарозы, а также и других углеводов, гидролизуемых альфа-глюкозидазой,
в частности крахмала. Это используется в лечении сахарного диабета 2-го типа.
В природе сахароза присутствует во многих растениях, в особенности в их корнях, плодах и нектарах,
поскольку она служит способом запасания энергии, полученной путём фотосинтеза. Многие
млекопитающие, птицы, насекомые и бактерии потребляют сахарозу из растений, а для некоторых из них
она является основным источником энергии. Хотя медоносные пчёлы потребляют сахарозу,
производимый ими мёд состоит в основном из фруктозы и глюкозы и лишь в незначительной степени из
сахарозы.
Связь сахарозы и кариеса
Сахароза — единственный углевод,
который может быть преобразован в
высокоадгезивные декстраноподобные
полисахариды (глюканы) с помощью
бактериальных ферментов. Данные
полисахариды позволяют бактериям
гораздо лучше прикрепляться к
поверхности зубов и образовывать
толстые слои зубного налёта, который
сильно ухудшает обмен с внешней
средой, благодаря чему нейтрализация
кислот слюной сводится на нет, что
приводит к кариозным поражениям.
Трегалоза / микоза
Сахарозаменитель
Используется для предотвращения и купирования синдрома
сухого глаза в составе увлажняющего раствора.
Трегалоза используется в косметических средствах в
качестве увлажняющего средства и антиоксиданта.
Трегалоза впервые была выделена из спорыньи; содержится
также в водорослях, дрожжах, высших грибах, лишайниках, в
некоторых высших растениях, гемолимфе ряда червей и
насекомых.
ГОМОПОЛИСАХАРИДЫ
Крахмал – гомополимер αD-глюкозы. Находится в злаках, бобовых, картофеле и некоторых других
овощах. Синтезировать крахмал способны почти все растения.
Двумя основными компонентами крахмала являются амилоза (15-20%) и амилопектин (80-85%).
Каждая ветвь имеет длину 24-30 остатков глюкозы, веточки возникают примерно через 14-16 остатков
глюкозы в цепочке.
Клейстеризация — это процесс набухания и разрушения зерен крахмала при нагревании в воде с
образованием вязкого раствора (клейстера).
Ретроградация при остывании заставляет молекулы амилозы сближаться и кристаллизоваться.
Гликоген – резервный полисахарид животных, находится в цитоплазме многих типов клеток, но в
наибольшей мере в гепатоцитах и миоцитах. Структурно он схож с амилопектином, но, во-первых,
длина веточек меньше – 11-18 остатков глюкозы, и во-вторых, он более разветвлен – через каждые 810 остатков.
Целлюлоза
Фруктан
Фруктан — полимер фруктозы. Каждая молекула
фруктана состоит из множества молекул β-Dфруктозы и одной молекулы α-D-глюкозы. Фруктаны
можно обнаружить в таких продуктах питания как
агава, артишок, спаржа, лук-порей, чеснок, лук
(включая лук-шалот), якон, хикама и пшеница.
Фруктаны служат запасающими полисахаридами.
Инулин — цепочка из 30—35
остатков фруктозы. Инулин
служит запасным углеводом,
встречается во многих
растениях, главным образом
семейства сложноцветных, а
также колокольчиковых,
лилейных, лобелиевых и
фиалковых.
Инулин служит запасным
углеводом, встречается во
многих растениях, главным
образом семейства
сложноцветных, а также
колокольчиковых, лилейных,
лобелиевых и фиалковых.
Агар-агар, или агар
Смесь полисахаридов агарозы и агаропектина,
получаемая путём экстрагирования из
красных водорослей (Phyllophora, Gracilaria,
Gelidium, Ceramium и др.), произрастающих в
Чёрном море, Белом море и Тихом океане.
для изготовления плотных и полужидких
питательных сред
В пищевой промышленности (пищевая
добавка Е406) агар-агар применяют как
загуститель
Камедь, гумми - высокомолекулярный углевод, главный компонент экссудатов растений
Ксанта́новая каме́дь (ксанта́н) —
природное химическое соединение
(C35H49O29)n, пищевая добавка
Е415, относится к группе
стабилизаторов, загуститель.
По химической природе
ксантановая камедь представляет
собой полисахарид, полученный
путём ферментации с
использованием бактерии
Xanthomonas campestris. В
жизненном цикле бактерий служит
им защитой от вирусов и
Каррагинан, или карраген
семейство линейных сульфатных полисахаридов, получаемых
из красных морских водорослей. Название происходит от
англ. carrageen moss — английского названия водорослей вида
Chondrus crispus Stackh., произрастающих у берегов Ирландии,
которое в свою очередь происходит от ирл. carraigín —
«маленькая скала».
Все каррагинаны — высокомолекулярные полисахариды,
составленные из повторений субъединиц галактозы и 3,6ангидрогалактозы (3,6-AG), как сульфированных, так и
несульфированных.
E407 или E407a
Ирландский мох
Хитин
Природный полимер хитин
— поли-N-ацетил-D-глюкозо2-амин, образованный
остатками Nацетилглюкозамина
Хитин из панцирей крабов
легко превратить в
хитозановый электролитный
материал. хитозановый
электролит легко
биоразлагаем
ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ
Гиалуроновая кислота состоит из повторяющихся
дисахаридных звеньев: глюкуроновая кислота и Nацетилглюкозамин, соединенные β1,3-гликозидной связью.
Хондроитин-4- сульфат включает повторяющееся
дисахаридное звено: глюкуроновая кислота и 4-сульфатNацетилгалактозамин, соединенные β1,3-гликозидной связью.
Пептидогликан / муреин
Имеет упорядоченную структуру ячеистого строения, построенную из
N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных β1,4-гликозидными связями. Остатки N-ацетилмурамовой кислоты
сшиты между собой при помощи коротких пептидов.
Лизоцим(мурамидаза) — фермент класса гидролаз, разрушающий
клеточные стенки бактерий путём гидролиза пептидогликана
клеточной стенки бактерий муреина.
Почему моносахариды имеют вкус, а полисахариды вкуса
не имеют?
Почему диабетикам при гипогликемии нельзя дать
фруктозы?
В горячей вареной картошке крахмал легко
переваривается. Но если её остудить и съесть холодной
(например, в салате), крахмал становится
«резистентным» — устойчивым к ферментам амилазы.
Почему?
