Третичная структура - Биологические свойства белков
Это трехмерная конфигурация б-спиралей и в-структур в пространстве или способ укладки цепи в определенном объеме. Наиболее организованная структура, в стабилизации которой участвуют боковые радикалы б-аминокислотных остатков, которые сближаются в пространстве за счет изгибов полипептидной цепи. В стабилизации пространственной структуры белка участвуют ковалентные связи - пептидные и дисульфидные (между атомами серы в цистеине), и нековалентные связи - ионные взаимодействия между противоположно заряженными группами, водородные связи, межмолекулярные ванн-дер-ваальсовы взаимодействия между неполярными радикалами (гидрофобные взаимодействия) и т. д.
Третичная структура белка возникает автоматически и полностью предопределяется первичной и вторичной структурами. Основной движущей силой в возникновении трехмерной структуры являются взаимодействия радикалов б-аминокислот с молекулами воды, при этом неполярные (гидрофобные) радикалы вталкиваются внутрь белковой молекулы, образуя там сухие зоны, в то время как полярные (гидрофильные) радикалы ориентируются в сторону воды. В какой-то момент возникает термодинамически наиболее выгодная конформация молекулы в целом, и она стабилизируется. В такой форме белковая молекула характеризуется минимальной свободной энергией.
В результате вышеперечисленных взаимодействий белковая молекула приобретает форму компактного клубка - глобулярные белки (от латинского - globules шарик), либо нитевидную - фибриллярные белки (от латинского - fibra волокно).
Структурные формулы белков сложны, громоздки и трудны для восприятия, поэтому используют упрощенные структурные формулы - без символов химических элементов. Формулу при этом представляют не в плоском, а в пространственном изображении, что соответствует реальной структуре молекулы.
Основная задача при изображении третичной структуры - показать пространственное расположение и чередование вторичныхструктур. Американский биофизик Джейн Ричардсон предложил изображать б-структуры в виде спирально закрученных лент, в-структуры в виде плоских волнистых лент, а соединяющие их одиночные цепи - в форме тонких жгутов.
Все биологические свойства белков связаны с сохранностью их третичной структуры, которую принято называть нативной конформацией. Любые воздействия, приводящие к нарушению этой конформации молекулы, сопровождаются частичной или плной потерей белком его биологических свойств.
МИОГЛОБИН (от греч. mys, род. падеж myos - мышца и лат. globus-шар), белок мышц позвоночных животных и человека, связывающий переносимый гемоглобином О2 и передающий его окислит. системам клетки.
Состоит из одной полипептидной цепи, содержащей 153 аминокислотных остатка (мол. м. 17800), к-рая уложена в плотную глобулу размером 4,5 х 2,5 нм. В специальной полости миоглобина ("кармане") помещается гем, который связан с остальной частью молекулы (глобином), как в гемоглобине. Ок. 75% полипептидной цепи находится в конформации a-спирали (все a-спирали правозакрученные). Между областями спи-рализации находятся 5 неспирализованных участков; такие же участки находятся на концах цепи. Внутр. область молекулы состоит гл. обр. из неполярных остатков лейцина, валина, метионина, фенилаланина и не содержит боковых полярных цепей глутаминовой и аспарагиновой кислотт, глутамина, аспарагина, лизина и аргинина. На наружной стороне молекулы расположены как полярные, так и неполярные аминокислотные остатки.
Атом железа гема может находиться в 4 состояниях: в физиологически активном пентакоординир. высокоспиновом ферросостоянии (дезоксимиоглобин, Fe2 + , спиновое число 2), в гексакоординир. высокоспиновом феррисостоя-нии (метмиоглобин, Fe3 + , 6-й лиганд Н2О, спиновое число 5/2) и в низкоспиновых ферро - и феррисостояниях (соотв. Fe2+ и Fe3+ , спиновое число О и 1/2). Низкоспиновые формы образуются из высокоспиновых при взаимод. атома железа тема с нек-рыми лигандами (у дезоксимиоглобина с О2, СО, NO и др.; у метмиоглобина с CN-, N-3 и ими-дазолом). Для феррисостояния возможна смесь высокоспиновой и низкоспиновой форм (лиганды ОН-, NO-2, NCS-).
Связывание лигандов сопровождается конформац. изменениями белка, и, наоборот, конформац. изменения вблизи тема изменяют его электронное состояние и реакц. способность (т. наз. электронно-конформац. взаимод.). Ф-ция миоглобина запасать О2 в мышцах при его избытке и освобождать при недостатке основана на способности иона Fe2+ обратимо связывать молекулу О2 с образованием оксимио-глобина.
Высвобождение из оксимиоглобина молекулы О2, необходимого работающей мышце, происходит в момент сокращения последней, когда в результате сжатия капилляров парциальное давление О2 резко падает. Белок выполняет роль водорастворимого носителя тема, предохраняет Fe2+ от окисления при его взаимод. с О2 и регулирует величину сродства к О2. При одном и том же теме и способе его связывания с белком константа равновесия р-ции оксимио-глобиндезоксимиоглобин + О2 для миоглобина из разных организмов изменяется в пределах от 0,2.106 до 2,2.106 М-1 (давление О2, соответствующее полунасыщению, от 2,7 до 0,5 мм рт. ст.). Метмиоглобин обладает также слабыми пероксидазной и каталазной активностями.
В больших кол-вах миоглобин содержится в мышцах морских млекопитающих-дельфинов и тюленей (соотв. 3,5 и 7,7% от массы тела).
Миоглобин кашалота был первым белком, для к-рого Дж. Кендрю с сотрудниками в 1957-60 определили пространств. Структуру молекулы методом рентгеноструктурного анализа.
Похожие статьи
-
Выделяют 4 уровня организации белка - первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура. Структура большинства белков состоит из трех уровней....
-
Введение, История изучения - Биологические свойства белков
Белки -- высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединенных в цепочку пептидной связью б-аминокислот. Мономерами белков являются...
-
Третичная структура. - Строение белков, качественные реакции на белки
Третичная структура -- трехмерная пространственная "упаковка" полипептидной цепи. В результате возникает причудливая, но для каждого белка специфическая...
-
Первичная структура. - Строение белков, качественные реакции на белки
Последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи представляет Первичную структуру белка. Именно первичная структура белковой молекулы...
-
Введение - Структура и свойства металлических расплавов
Расплавленные металлы и сплавы составляют группу металлических жидкостей. Межчастичные связи в них возникают преимущественно вследствие взаимодействия...
-
Вторичная структура. - Строение белков, качественные реакции на белки
Большинство белков имеют вид спирали в результате образования водородных связей между-- CO- и -- NH- группами разных аминокислотных остатков...
-
Вязкость металлов и сплавов - Структура и свойства металлических расплавов
Вязкость, или внутреннее трение, представляет собой внутреннее сопротивление, оказываемое взаимному перемещению смежных слоев жидкости, поэтому и...
-
Аминокислотный состав и пространственная организация каждого белка определяют его физико-химические свойства. Белки обладают кислотно-основными,...
-
Диффузия в металлических расплавах - Структура и свойства металлических расплавов
Диффузия - это процесс самопроизвольного выравнивания концентрации веществ по всему объему системы. Различают внешнюю диффузию, когда массоперенос идет в...
-
Температура плавления и плотность металлов и сплавов - Структура и свойства металлических расплавов
От температуры плавления металла зависит способ его плавки, материал футеровки плавильной печи или тигля и линейной формы. Температура плавления и...
-
Теория жидкого состояния расплавов - Структура и свойства металлических расплавов
В теории жидкого состояния, как и в теории твердого тела, под структурой понимают пространственное расположение атомов. Известно, что в кристалле имеется...
-
Физико-химические изменения белков молока при тепловой обработке - Химия и физика молока
1). Изменение составных частей и свойств молока при пастеризации, УВТ обработке и стерилизации. 2). Понятие о денатурации белков. Тепловую обработку...
-
На графиках 1-6 приведены построенные на основе экспериментальных данных зависимости концентрации АА и ПВ от поглощенной дозы для чистого этанола и в...
-
Давление пара металлов - Структура и свойства металлических расплавов
Как и все вещества, металлы обладают конечным значением давления собственного пара, хотя весьма незначительным. С этим свойством приходится считаться при...
-
СВОЙСТВА КАРОТИНА - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Кристаллический каротин представляет собой вещество темного медно-красного цвета с блестящим металлическим оттенком. Чистые изомеры каротина отличаются...
-
Зонная структура арсенида индия Зона проводимости Арсенид индия является прямозонным полупроводником, у которого зона проводимости сферически симметрична...
-
Белки - Строение белков, качественные реакции на белки
Белки - это азотсодержащие высокомолекулярные органические вещества со сложным составом и строением молекул. Общая формула: Белок можно рассматривать как...
-
Среди азотсодержащих соединений обладающих радиопротекторными свойствами можно выделить следующие группы: 1. Аминотиолы; 2. Соединения содержащие...
-
Структура мембраны МФ-4СК Твердый полимерный электролит Нафион (МФ-4СК) представляет собой фторуглеродный полимер, содержащий функциональные...
-
Биологическое значение - Свойства кремния
Еще великий В. И. Вернадский писал: "Никакой организм не может существовать без кремния". Кремний играет важную роль в процессе усвоения других...
-
Нуклеиновые кислоты: Ш хорошо растворимы в воде Ш практически не растворимы в органических растворителях. Ш очень чувствительны к действию температуры и...
-
Амины - производные NH3, атомы Н в которых замещены на органические остатки R. В зависимости от числа атомов водорода у атома азота, замещенных...
-
Фондовая биржа Фондовая биржа - это организованный рынок, где владельцы ценных бумаг не напрямую, а через членов биржи, совершают сделки купли-продажи....
-
Высокая каталитическая эффективность. Отличительной особенностью любого фермента является его чрезвычайно высокая каталитическая эффективность. Так,...
-
При действии различных веществ, нарушающих высшие уровни организации белковой молекулы (вторичную, третичную, четвертичную) с сохранением первичной...
-
Получение, Физические свойства, Химические свойства - Кальций и его биологическая роль
Свободный металлический кальций получают электролизом расплава, состоящего CaCl2 (75-80 %) и KCl или из CaCl2 и CaF2, а также алюминотермическим...
-
Качественные реакции на белки - Строение белков, качественные реакции на белки
- РЕАКЦИЯ ПИОТРОВСКОГО (БИУРЕТОВАЯ РЕАКЦИЯ) В белках аминокислоты связаны друг с другом по типу полипептидов и дикетопиперазинов. Образование...
-
На графиках 15-20 приведены построенные на основе экспериментальных данных зависимости концентрации АА и ПВ от поглощенной дозы для чистого этанола и в...
-
На графиках 7-14 приведены построенные на основе экспериментальных данных зависимости концентрации АА и ПВ от поглощенной дозы для чистого этанола и в...
-
Биологическая роль и физиологическое действие - Свойства и применение никеля
Биологическая роль: никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов. Однако о его роли в живых организмах...
-
Понятие и структура экономической системы. - Моделирование экономических систем
Употребление понятия системы имеет долгую историю, уходящую в античную эпоху. В переводе с греческого "система" означает некое целое, состоящее из...
-
Интерес к ПМОС в немалой степени был вызван рядом практически полезных свойств, которыми они обладают: высокая термическая и термоокислительная...
-
Введение, Классификация чугунов - Свойства чугунов. Термическая обработка
Чугунами называются железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% углерода. Присутствие эвтектики обуславливает высокие литейные свойства и...
-
ВВЕДЕНИЕ - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Исторические данные Впервые каротин был выделен в 1831 году Вакенродером из желтой репы и моркови. По имени этой последней -- Daucus carota -- он и...
-
Проводимость полианилина сравнительно невелика, но его отличает более высокая стабильность и устойчивость в процессе эксплуатации в различных...
-
Химические свойства молока - Химия и физика молока
1). Влияние химического состава молока на его свойства. 2). Кислотность молока. 3). Буферная емкость молока. 3). Окислительно-восстановительный...
-
Физико-химические свойства казеина - Химия и физика молока
Около 95% казеина находится в молоке в виде сравнительно крупных коллоидных частиц -- мицелл -- которые имеют рыхлую структуру, они сильно гидратированы....
-
Физико-химические свойства хрома - Хром. Элемент периодической системы химических элементов
Хром является серебристо-белым, твердым, блестящим, но в то же время довольно хрупким металлом. Ранее считалось, что хром практически не обладает...
-
Изменение белков при различной обработке молока - Химия и физика молока
1). Изменение структуры и свойств белков при гомогенизации. 2). Изменение структуры и свойств белков при новых методах обработки молока. Гомогенизация...
-
Германиевая кислота, Водородные соединения германия - Свойства германия
H4GeO4 (H2GeO3-H2O) - метагерманиевая кислота. В свободном виде (как и мономерные кислородные кислоты углерода и кремния) не получена. При подкислении...
Третичная структура - Биологические свойства белков