Амінокислоти, з'єднуючись один з одним пептидним зв'язком. утворюють довгі нерозгалужені ланцюги-поліпептиди. Пептидний зв'язок виникає при взаємодії карбоксильної групи однієї амінокислоти і аміногрупи інший амінокислоти з виділенням води:
Пептидні зв'язки утворюються тільки за рахунок взаємодії амино- і карбоксильних груп, обов'язково входять в загальну частину білкової молекули.В склад поліпептидів входять десятки, сотні і тисячі залишків амінокіслот.У кожного поліпептиду амінокислотні залишки розташовуються в суворій послідовності, закодованої в молекулах ДНК.
Крім пептидних, в білках виявляються ще дисульфідні зв'язки, які також є ковалентнимі.В освіті таких зв'язків бере участь тільки амінокислота цистеїн .У радикала цистеїну міститься SH-група, за рахунок якої молекули цистеїну можуть з'єднуватися один з одним:
Дисульфідний зв'язок виникає між двома атомами сірки, за допомогою яких відбувається з'єднання двох залишків молекул цистеїну.
У молекулах білків дисульфідний зв'язок виникає між залишками цистеїну, що входять до складу поліпептидів.
Дисульфідній зв'язком можуть також з'єднатися залишки цистеїну, що знаходяться в різних поліпептидах, але просторово зближені.
Поряд з ковалентними зв'язками в молекулах білків можуть зустрічатися і слабкі Нековалентні зв'язку, до яких відносяться водневі, іонні і інші связі.Еті хімічні зв'язки можуть виникати між залишками амінокислот, розташованими в різних ділянках одного і того ж поліпептиду і просторово зближують. В результаті молекула білка є об'ємним, тривимірним освітою, які мають певну просторову форму.
Первинна струткура. Являє собою послідовність розташування амінокислот в поліпептидних цепях.Фіксіруется міцними пептидними зв'язками.
Вторинна структура. Описує просторову форму поліпетідних цепей.Фіксіруется дисульфідними і різними нековалентними зв'язками.
Третинна структура. Відображає просторову форму вдруге структури.Стабілізіруется слабкими нековалентними, а також дисульфідними зв'язками і тому є найбільш нестійкою структурою.
Четвертичная структура. Мають тільки деякі белкі.Сложное надмолекулярну утворення, що складається з декількох білків, що мають свою власну первинну, вторинну і третинну структури.Каждий білок, що входить до складу четвертинної структури, називається суб'едініцей.Ассоціація субодиниць в четвертинних структуру призводить до виникнення нового біологічного властивості, відсутнього у вільних суб'едініц.Об'едіняются субодиниці в четвертинних структуру за рахунок слабких нековалентних зв'язків, тому четвертичная структура нестійка і легко дисс оціірует на субодиниці.
4. Амфотерность білків.
Амфотерность білків (наявність у молекул як кислотних, так і лужних властивостей) обумовлена присутністю в їх молекулах вільних карбоксильних груп (кислотні групи) і аминогрупп (осн # 972; вние групи). У кислому середовищі (рН <7) вследствие избытка ионов водорода (протонов) диссоциация карбоксильных групп подавлена. Свободные аминогруппы легко присоединяют к себе имеющиеся в избытке протоны и переходят в протонированную форму:
Отже Білки в кислому середовищі виявляють оснóвние (лужні) і знаходяться в катионной формі (їх молекули заряджені позитивно).
У лужному середовищі (рН> 7) переважають іони гідроксилу (ОН), іонів водню мало. У цих умовах легко протікає дисоціація карбоксильних груп, протонирование аминогрупп практично не відбувається:
Тому в лужному середовищі білки мають кислотними властивостями і знаходяться в анионной формі (їх молекули заряджені негативно).
Однак при певній кислотності в молекулі білка може бути однакова кількість дисоційованому карбоксильних груп (-СОО-) і протоновані аминогрупп (-NH3 +). Така білкова молекула не має заряду і є нейтральною.
Значення рН, при якому молекули білка нейтральні, називається ізоелектричної точкою білка і позначається Р I або рНіет. Значення РІ залежить від співвідношення в молекулі білка між амінокислотами, що містять в радикал карбоксильну групу (моноамінодікарбоновие кислоти), і амінокислотами, що містять в радикал аміногрупу (діаміномонокарбоновие кислоти). Якщо в білку з додатковою карбоксильною групою, то значення ізоелектричної точки знаходиться в кислому середовищі (РІ <7). В случае преобладания аминокислот со свободными аминогруппами изоэлектрическая точка имеет величину больше 7, т.е. находится в щелочной среде. По значению рI можно установить заряд белка, находящегося в растворе с известным рН. Если рН раствора больше величины изоэлектрической точки, молекулы белка имеют отрицательный заряд.
Отже, при підвищенні або зниженні кислотності змінюється заряд білкових молекул, що позначається на властивостях білка і, в тому числі, на його функціональної активності.
5. Розчинність білків.
Білки добре розчиняються у воді і їх розчини близькі за властивостями до колоїдних розчинів.
Висока стабільність білкових розчинів забезпечується факторами стійкості. Один з них - це наявність у білкових молекул заряду.
При одному строго визначеному значенні рН, що дорівнює ізоелектричної точці, білок нейтральний, при всіх інших значеннях рН білкові молекули мають якийсь заряд. Завдяки наявності заряду при зіткненнях молекули білка відштовхуються одна від одної, і їх об'єднання в більш великі частки не відбувається.
Другий фактор стійкості білкових розчинів полягає в наявність у білкових молекул гідратної (водної) оболонки. Освіта гідратної оболонки обумовлено тим, що різні неполярні (гідрофобні) угруповання зазвичай розташовуються всередині білкової молекули, а полярні (гідрофільні) групи (-СООН, -NН2. -OH, -SH, пептидні зв'язку СО-NH-) знаходяться на поверхні білкової молекули. До цих полярним групам приєднуються молекули вода, внаслідок чого молекула білка оточується шаром з орієнтованих молекул води.
6. Висолювання і денатурація білка.
Висолювання - це випадання білка в осад під дією водоотнимающих засобів, до яких, в першу, чергу, відносяться солі (Na2SO4. (NH4) 2SO4 і ін.). Іони солей, подібно білкам, також добре пов'язують воду. При високих концентраціях внаслідок низької молекулярної маси солей кількість їх іонів величезне порівняно з макромолекулами білків. В результаті бóБільша частина води зв'язується з іонами солей, що призводить значного зменшення гідратних оболонок у білків, зниження їх розчинності і випаданням в осад.
Найбільш ефективно висолювання при рН, що дорівнює ізоелектричної точці осаждаемого білка. В цьому випадку білок не тільки втрачає гідрадну оболонку, а й позбавляється заряду, що призводить до його повного осадження.
Висолювання - процес оборотний. При видаленні водовіднімаючих кошти або при додаванні води осад білка розчиняється і утворюється повноцінний розчин білка.
Денатурація білків - зміна нативной конформації білкової молекули під дією різних дестабілізуючих факторів. Денатурація буває оборотною і не оборотною.
Денатурація, як правило, супроводжується випаданням білка в осад. Денатурація викликається фізичними і хімічними факторами. Фізичними факторами є: нагрівання (вище 50-60 ° С), різні види випромінювання (ультрафіолетове і іонізуюче випромінювання), ультразвук, вібрація. До хімічних факторів відносяться: сильні кислоти і луги, солі важких металів, деякі органічні кислоти (трихлоруксусная і сульфосаліцилова [4]). Під впливом перерахованих факторів в молекулах білків розриваються різні непептідние зв'язку, що викликає руйнування вищих (крім первинної) структур і перехід білкових молекул в нову просторову форму. Така зміна конформації призводить до втрати білками їх біологічної активності.
Ренатурації - процес, зворотний денатурації, при якому білки повертають свою природну структуру.
7. Класифікація білків
- За хім.состава: прості (протеїни) амінокислоти, альбуміни, глобуліни, гістони тощо
Складні (протеїди) - хромопротеїни, нуклеопротеїни.
- За будовою простетичної групи. фосопротеіди (як просетіч.группи фосфорна кислота
Нуклеопротеїди (містять нуклеїнових кислот)
- За просторової орієнтації: глобулярні (у формі кулі) -альбуміни і глобуліни плазми крові
8. Будова ферментів. Стадії ферментативного каталізу
Фермент-особливі білки, що каталізують хім.реакціі. «Активний центр» -ділянку молекули ферменту, де відбувається каталіз. Він утворюється на на рівні третинної стркутур білка. У ньому 2 ділянки-абсорбцінний-відповідає структурі реагують сполук (тому легше приєднуються субстрати) і каталітичний-безпосередньо здійснює ферментативну реакцію
1 Приєднання субстрату до абсобірующему ділянці активного центру за рахунок слабких зв'язків-утворюється нестійкий субстрат-фермент комплекс
2 З участю каталітичного центру протікають різні реакції з високою швидкістю
3 Відділення продукту від активного центру продукту реакції
9. Специфічність ферментів
Два види специфічності
-Специфічність дії-здатність ферменту каталізувати строго певний тип хім.реакціі
Приклад: глюкозо-6-фосфат переходить в глюкозу з отщіпленіем фсфатной групи, толькоо під дією-фосфтази
Глюкозоо-6-фосфат переходить в глюкзо-1-фосфат тільки під дією мутази
Глюкзо-6-фосфат в фруктозо-6-фосфат тільки під дією ізомерази
-Специфічність Субстратна-спосбности ферменту діяти тільки на певні субстрати, тобто фермент каталізує перетворення ТІЛЬКИ ОДНОГО субстрату
Приклад абсолютно субстратної специфічності: Аргінін-єдиний субстрат ферменту аргінази. (Аргінази отщіпляет мочівіну від амінокислоти)
Приклад відносної субстратної специфічності-фермент пепсин розщеплює пептидні зв'язки в білках будь-якої будівлі
Субсратная специфічний залежить від структури адсорбційного ділянки ферменту
10) КІНЕТИКА ферментативного каталізу
Швидкість ферментативних реакцій істотно залежить від багатьох факторів. До них відносяться концентрації учасників ферментативно-го каталізу (ферменту і субстрату) і умови середовища, в якій протікають-ет ферментативна реакція (температура, pH, присутність інгібіто-рів і активаторів).