Белки, их химический состав и функции

Белки- гетерополимеры мономерами которых являются аминокислоты.На их долю приходится 50—80% сухой массы клетки.Молекулы белков имеют большие размеры, поэтому их называют макромолекулами. Кроме углерода, кислорода, водорода и азота, в состав белков могут входить сера, фосфор и железо. Белки отличаются друг от друга числом (от ста до нескольких тысяч), составом и последовательностью мономеров

Ф-ции белков: 1) структурная- образ важнейшие клеточные структуры( биол мембр, цитоскелет); 2)ферментативная - ускоряет скорость хим.реакции;3)регуляторная-регул основные молекулярные биологич и физиол процессы; 4)транспортная-перенос кислорода и пит в-в (гемоглобин); 5)защитная – обеспечивает иммунитет (иммуноглобул); 6)рецепторная- восприятие сигналов из внешней среды и передача внутрь клетки; 7)сократительная –образ. сократительных структур кл. (актин, миозин)

Бесконечное разнообразие белков создается за счет различного сочетания всего 20 аминокислот. Каждая аминокислота имеет свое название, особое строение и свойства. Их общую формулу можно представить в следующем виде. Молекула аминокислоты состоит из двух одинаковых для всех аминокислот частей, одна из которых является аминогруппой (—NН2) с основными свойствами, другая — карбоксильной группой (—СООН) с кислотными свойствами. Часть молекулы, называемая радикалом (R), у разных аминокислот имеет различное строение. Виды аминокислот: алифатические аминокислоты(глицин) – радикал-углевод цепочка; ароматические(фенилаланин) – R-бензольное кольцо или производные; основные (аргиние, лизин) – радикал несет положительный заряд; дикарбоновые (глутаминовая к-та) - сод 2 карбоксильные группы радикал несет отриц заряд; серосодержащие

12.УРОВНИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БЕЛКА. Первичная структура. Под первичной структурой,понимается последовательность аминокислот в полипептидной цепи (или цепях) и положение дисульфидных связей, если они имеются. Вторичная структура. На этом структурном уровне описываются стерические взаимосвязи между расположенными близко друг к другу вдоль цепи аминокислотами. Вторичная структура может быть регулярной (а-спираль, складчатый 1 -слой) или не обнаруживать никаких признаков регулярности (неупорядоченная конформация). Третичная структура.Общее расположение, взаимную укладку различных областей, доменов и отдельных аминокислотных остатков одиночной полипептидной цепи называют третичной структурой данного белка. Четкой границы между вторичной и третичной структурами провести нельзя, однако под третичной структурой понимают стерические взаимосвязи между аминокислотными остатками, далеко отстоящими друг от друга по цепи. Четвертичная структура. Если белки состоят из двух и более полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными (не пептидными и не дисульфидными) связями, то говорят, что они обладают четвертичной структурой. Такие агрегаты стабилизируются водородными связями и электростатическими взаимодействиями между остатками, находящимися на поверхности полипептидных цепей. Подобные белки называют олигомерами, а составляющие их индивидуальные полипептидные цепи—протомерами, мономерами или субъединицами.Многие олигомерные белки содержат два или четыре протомера и называются димерами или тетрамерами соответственно. Довольно часто встречаются олигомеры, содержащие более четырех протомеров, особенно среди регуляторных белков (пример — транскарбамоилаза). Олигомерные белки играют особую роль во внутриклеточной регуляции: их протомеры могут слегка менять взаимную ориентацию, что приводит к изменению свойств олигомера. Наиболее изученный пример — гемоглобин.

13. Ген и его структура у прокариот. Оперонный принцип расположения генов.Ген - единица наследственной информации, занимающая определенное положение в геноме и контролирующая выполнение определенных функций в организме. Гены – участки ДНК, кодирующие полипептидные цепи или РНК. Белок, состоящий из различных из различных полипептидных цепей, кодируется несколькими генами. Одни полипептидные цепи митохондриального белка могут быть закодированы в ядерном геноме, другие в митохондриальном. Гены могут располагаться на одной или разных цепях. Гены могут перекрываться (со сдвигом рамки считывания, без сдвига рамки считывания).Если гены перекрываются без сдвига рамки считывания, то закодированные в них полипептиды будут иметь в области перекрывания идентичные аминокислотные последовательности. Все гены можно разделить на две группы: Конститутивные гены постоянно включены: они функционируют на всех стадиях онтогенеза и во всех тканях. К ним относятся гены тРНК, рРНК, ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, рибосомальные белки, гистонов, гены, контролирующие постоянно протекающие обменные процессы (гликолиз). Индуцибельные гены могут включаться и выключаться (контролируют ход онтогенеза и гены, определяющие структуру и функции компонентов клетки и целостного организма). Ген прокариот состоит: 1)регуляторная часть (включ и выключ. генов. Основной элемент регулят части - промотр). Промотр- регуляторный элемент гена отвечающий за специфич. узнавание и связывание РНК-полимераза, обеспечив транскрипцию. 2)кодирующая часть ( информация о первичном строении белка). 3) терминирующая (окончание транскрипции) У прокариот один ген может кодировать несколько полипептидных цепей.

Оперон – группа функционально связанных друг с другом генов, кот. могут координировано включать и выключать их оператор.

Оператор – осущ включ и выключ генов. Под работой генов понимается участие в транскрипции. Ген-оператор отвечает за связывание белка-репрессора.

14.Структура гена у эукариот. Кластерный принцип расположения генов.Ген - участок мол-лы ДНК, несущий инфо о первичной структуре 1го определ-го белка, мол-лы тРНК, рРНК или выполняющий одну регуляторную функцию. Ген сост из 2х составных частей:

І – регуляторная – отвечает за вкл и выключение гена. Осн. элементы: P - промотор (регуляторный элемент гена, отвечающий за специфич. узнавание и связывание фермента РНК-полимераза, обеспеч-го транскрипцию)

En – энхансер – усиливает транскрипцию; Si – сайленсер – ослабляет транскрипцию. ІІ - кодирующая часть - несет инфо о первичной структуре белка, тРНК, рРНК. В отличие от прокариот имеет экзон-интронное строение. Э(экзон)-участки гена, несущие генетич-ю инфо. И(интрон)-уч-ки гена, не несущие генетич-ю инфо-ю. ֽЭֽИֽЭֽИֽЭֽ… Экзон-интронная структура гена-открыта в 1977г. Робертсом и Шарпом. Её значение: 1) Защита от мутаций 2) Более экономичное хранение генетич инфо-ии (альтернативный сплайсинг) 3) Обеспеч-е эволюции генов.ІІІ - Терминирующая часть - представлена палиндромами (нуклеотидн последоват-ть, кот-я способна замыкаться сама на себе и образовывать «шпильки») Схема строения гена у эукариот‌‌‌ ֽEnֽSiֽ__ֽЭֽИֽЭֽИֽЭֽ_паллиндром__ֽ

І ІІ ІІІ

В отличие от прокариот – у эукариот встречается оперонный принцип располож генов, поэтому гены, кодирующие опред-ые этапы 1ой биохим-ой реа-и могут быть расположены в различн. участках хромосом или даже на разных хромосомах. Для эукариот хар-ен кластерный принцип располож-я генов, когда родственные гены располагаются на 1ой хромосоме в непосредственной близости др от друга, при этом каждый ген имеет свой промотор и включается отдельно от других.1. Глобиновые гены человека: хромосома 16 – все гены, кодирующие альфа-цепи Hb хромосома 17 – все гены, кодирующие бета-цепи Hb. 2. Гены тРНК дрозофилы – они образуют кластер, включающий 16 генов (2ая хромосома правое плечо). 3. Гены, контролирующие развитие крупн размера частей тела дрозофилы, собраны в кластеры, называемые комплексами. Комплекс antenopodia – отвечает за формир-е головной капсулы.

15. Центральная догма молек. биологии. Понятие о матричных вопросах.Генетич. информация клетки хранится в ядре (эукариоты) ее носителем явл. молекулы ДНК. Они несут информацию о первич. структуре белка. В 1958г. Ф. Крик сформулировал принцип однонаправленности переноса информации в живых системах, который получил название «Центральная догма молек. биологии».Формулировка Центральной догмы: перенос генетической информации в живых системах осуществляется только в одном направлении от ДНК к РНК, затем к белку.

Схема Центральной догмы.1) по Ф. Крику (1958): ДНК → РНК → белок.

2) в современной трактовке:

↙ ^{- - - - - -}\ ^{Обратная транскрипция}

ДНК→ РНК → белок

репликация транскрип-ция трансляция

Матричные процессы

Матричными называются процессы, при которых на основе одних молекул (матрицы) синтезируется множество других молекул (копии).