Слайд 1Структурная организация белковой молекулы
наука о молекулярных основах жизни.
Биохимия изучает различные молекулы, химические реакции и процессы, протекающие в живых клетках и организмах.
Главная задача биохимии – установление связи между молекулярной структурой и биологической функцией химических компонентов живых организмов.
Слайд 3Биохимия
Статическая биохимия
изучает
химический
состав организма.
Динамическая биохимия
изучает
совокупность превращений
веществ и энергии в организме.
Слайд 4В зависимости от объекта исследования выделяют
биохимию человека и животных,
биохимию растений,
биохимию микроорганизмов.
Слайд 5Разделы биохимии
эволюционная биохимия,
энзимология,
биохимия витаминов,
квантовая биохимия,
молекулярная
биология,
клиническая биохимия.
Слайд 6Клиническая
биохимия
раздел биохимии, изучающий изменения биохимических процессов в организме
человека при патологических состояниях, а также разрабатывающий методы обнаружения этих
изменений в целях диагностики и прогноза заболеваний,
относится к субдисциплинам клинической лабораторной медицины,
изучает структуру и обмен индивидуальных биомолекул в норме и при болезнях человека.
Слайд 7Значение клинической биохимии
На современном этапе развития медицины возросло значение биохимических
исследований.
Применение новых лекарств, методов лечения, проведение хирургических вмешательств и реанимационных
мероприятий требует постоянного биохимического контроля.
Лабораторные методы исследования составляют до 75% всех видов исследования пациента.
Слайд 8Разделы клинической биохимии
клиническая энзимология,
клиническая нейрохимия,
клиническая витаминология.
Слайд 9Биохимические исследования
позволяют
выявить причину заболевания,
предложить рациональный и эффективный
путь лечения,
разработать методику ранней диагностики,
следить за ходом болезни,
контролировать эффективность лечения.
Слайд 10Основные достижения биохимии
определён химический состав клеток, тканей, организма,
открыта
двойная спираль ДНК,
многие ферменты изучены и получены в чистом
виде,
установлены энзиматические свойства РНК,
выяснены особенности строения и функционирования мембран,
установлено как клетки запасают и используют энергию,
открыты окислительное фосфорилирование, ПОЛ, АОС,
прослежены метаболические пути синтеза и распада главных биомолекул,
выяснены многие аспекты регуляции метаболизма,
накоплены данные о механизме действия главных гормонов,
открыты регуляторные пептиды (гормоны, пептидные факторы роста, опиоидные пептиды),
определён механизм действия лекарств,
расшифрованы молекулярные механизмы иммунитета,
открыты молекулярные механизмы канцерогенеза,
генная терапия,
установлены биохимические основы значительного числа заболеваний.
Слайд 11Генная терапия
Дефицит аденозиндезаминазы ведёт к развитию иммунодефицита.
Ген АDА вносится в клетки больного.
Вирусы как основной фактор эволюции генома человека.
Слайд 12Молекулярные основы канцерогенеза
Открыто более 60 онкогенных белков (фактор роста тромбоцитов).
Эти
факторы в определённых условиях могут вызывать трансформацию клеток.
механизмы иммунитета
Применяется молекулярные регуляторы
иммунитета:
ИЛ-2 применяется в лечении злокачественных опухолей. ИЛ-2 стимулирует созревание Т-киллерной популяции лимфоцитов.
ФНО является регулятором иммунитета, участвует в апоптозе.
Слайд 14Главные направления развития в области биохимии
биологические мембраны и биоэнергетика,
биосинтез белка,
молекулярные основы памяти,
рациональное питание,
молекулярные основы соматических
и наследственных заболеваний,
молекулярные основы злокачественного роста,
молекулярные основы иммунитета,
процессы узнавания на молекулярном уровне,
дифференцировка клеток высших организмов,
организация и механизм функционирования генома,
регуляция действия ферментов и теория ферментного катализа.
Слайд 15 Белки
высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества, молекулы которых построены из
остатков АМК,
составляют основу и структуры, и функции живых организмов.
Каждый организм характеризуется уникальным набором белков.
Слайд 16 Многогранность функций белков обеспечивает способность белков строго избирательно,
специфически соединяться с широким кругом разнообразных веществ.
Слайд 17На долю белков приходится
- 70-80 % в:
мышцах,
печени,
селезёнке,
почках.
- 45 % во всём теле человека
от сухой массы.
Слайд 18Состав белков
Помимо углерода, кислорода, водорода, входящих в состав почти
всех органических полимерных молекул, обязательным компонентом белков является азот.
Содержание азота
в белках довольно постоянно – 16% , поэтому иногда количество белка в биологических объектах определяют по содержанию белкового азота.
Слайд 19Белки
самый многочисленный класс макромолекул,
полипептиды, содержащие 100 и более
АМК, соединённых пептидными связями. Пептидные связи – ковалентные, уникальны по
размерам.
Слайд 20Специфические особенности белков определяются
длиной пептидной цепи,
различиями АМК
состава,
порядком чередования АМК.
Слайд 21Аминокислотный состав белков
Помимо 20 АМК в некоторых белках обнаружены и
другие АМК, а также их производные:
оксипролин, оксилизин в коллагене,
дийодтирозин в тироксине,
γ-карбоксиглутаминовая кислота в протромбине,
селеноцистеин в ГПО.
Слайд 22Первичная структура белка
порядок, последовательность расположения АМК в полипептидной цепи.
Слайд 23Свойства первичной структуры белка
уникальна, детерминирована генетически,
её стабильность обеспечивается
в основном пептидными связями, возможно участие небольшого числа дисульфидных связей,
в первичной структуре детерминированы вторичная, третичная и четвертичная структуры белковой молекулы,
в полипептидной цепи могут быть обнаружены разнообразные комбинации АМК:
не во всех белках содержатся все 20 АМК,
ни в одном белке АМК не содержатся в эквивалентных отношениях,
некоторые АМК встречаются редко и в меньшем количестве (гли в 10 раз чаще, чем три).
принцип структурного подобия (в белках встречаются идентичные пептидные структуры),
в состав полипептидной цепи входит 100-1000 АМК.
Слайд 24По частоте обнаружения АМК делят на
постоянно встречающиеся,
изредка встречающиеся.
Слайд 25Для определения АМК состава белки гидролизуют.
Гидролизат:
в АМК анализатов,
с
помощью автоматической ионообменной хроматографии,
секвенатор используется для изучения первичной структуры.
Слайд 26Изучена первичная структура
у 1500 белков
инсулин,
миоглобин,
гемоглобин,
цитохром
С,
АКТГ,
рибонуклеаза,
АСТ,
химотрипсиноген.
Слайд 27Даже небольшие изменения первичной структуры изменяют свойства белков.
HbA1 - у
здоровых людей,
HbS - у больных серповидно-клеточной анемией.
HbS
в шестом положении β-цепи вместо глу имеет валин.
Отличается по физическим, химическим и биологическим свойствам.
Слайд 28Вторичная структура
пространственное расположение полипептидной цепи, поддерживаемое водородными связями С=О
… Н-N между фрагментами цепи.
Связи нековалентные, непрочные.
Слайд 30 α-спираль
устойчивая винтовая лестница,
закрученная по часовой стрелке,
NН-группа
остатка АМК взаимодействует с СО – группой четвёртого от него остатка,
на виток приходится 3,6 АМК остатка,
5,4 Å – шаг спирали (расстояние между витками).
Слайд 31АМК
формирующие α-спираль: ала, лей, глн, цис, фен, тир, три,
мет, вал,
дестабилизирующие α-спираль: сер, иле, тре, глу, лиз, арг,
гли, асп,
нарушающие α-спираль: про, оксипролин.
Белки с α-спиралью: гемоглобин, миоглобин.
Слайд 32 β-складчатость
пептидные цепи располагаются
параллельно друг другу
в один слой, подобно листу, сложенному гармошкой.
На каждой плоскости образуются пептидные связи и радикалы выходят из структуры.
Полипептидные цепи могут формировать параллельные или антипараллельные β-структуры.
Слайд 34В белках встречаются области с нерегулярной вторичной структурой, которые называются
беспорядочными клубками.
Во многих белках присутствует и α-спираль и β-складчатость.
Слайд 35Белки с β-складчатостью
β-кератины (фиброин шёлка),
фибриллярные белки волос, шёлка.
Слайд 36Метод для расшифровки вторичной структуры
рентгеноструктурный анализ.
Этим методом
доказано существование ещё двух уровней структурной организации белковой молекулы, оказавшихся
промежуточными между вторичной и третичной.
Слайд 37Надвторичные структуры
агрегаты полипептидных цепей, обладающих собственной вторичной структурой и
образующихся в белках в результате их термодинамической или кинетической стабильности
(βαβαβ-сегменты).
Слайд 38Домен
компактная глобулярная
структурная единица внутри полипептидных цепей.
Домены создаются объединением и чередованием α-цепей и β-слоёв, между которыми находятся рыхлые структуры.
Домены могут выполнять разные функции.
Центры связывания белка с лигандом часто располагаются между доменами.
Активный центр гексокиназы расположен в расщелине между двумя доменами.
Слайд 39Третичная структура
пространственное расположение пептидной цепи, поддерживаемое межрадикальными связями.
Все биологические
свойства белков связаны с сохранностью их третичной структуры.
Слайд 40Связи
дисульфидная –
ковалентная,
Все остальные
связи
нековалентны:
гидрофобные – между
аминогруппами
с неполярными радикалами (вал, мет, ала, фен, иле),
водородные между полярными радикалами (OH, NH2, SH, COOH),
ионные - между заряженными полярными радикалами (лиз, арг, гис, асп, глу).
Слайд 41Белки с известной третичной структурой
гемоглобин,
трипсин,
лизоцим,
инсулин,
цитохром.
Слайд 42Методы изучения третичной структуры
рентгеноструктурный анализ,
электронное микроскопирование.
Слайд 44Формы конформаций
Т-форма,
R-форма.
Фолдинг – процесс укладки синтезированной
полипептидной цепи.
Описан ряд наследственных заболеваний человека, развитие которых связывают
с нарушением вследствие мутаций фолдинга:
пигментозы, фиброзы.
Слайд 45Белки теплового шока (шапероны)
располагаются между N-концевым сигнальным пептидом и
матричным белком,
стресслимитирующая система,
играют роль в адаптационной стабилизации клеточных
структур, в реализации стресс-реакции.
Слайд 46Функции шаперонов
способность предотвращать образование из полипептидной цепи неспецифических (хаотичных) беспорядочных
клубков
обеспечение транспорта их к субклеточным мишеням, создавая условия
для завершения свёртывания белковой молекулы
Слайд 48Белок Р53
проапоптозный фактор,
страж генома.
Слайд 49Четвертичная структура
белок может состоять из нескольких цепей, число и
взаиморасположение в пространстве которых различно.
Слайд 50Олигомерные белки
состоят из нескольких полипептидных цепей:
гемоглобин -4,
гексокиназа –
2,
ГЛДГ -6,
ферритин -24.
Слайд 51Связи, поддерживающие четвертичную структуру
гидрофобные,
ионные,
водородные.
Слайд 52Белки с известной четвертичной структурой
гемоглобин,
ГЛДГ,
миоглобин,
ГК.
миоглобин
гемоглобин
Слайд 53Каждый белок характеризуется уникальной структурой, обеспечивающей уникальность его функций.
Слайд 54Пептиды
органические молекулы,
в состав которых входит несколько (до 30) остатков АМК, связанных пептидной связью,
низкомолекулярные пептиды содержат от 2 до 10 АМК (трипептиды),
пептиды со средней молекулярной массой – от 500 до 5000 Д, так называемые, «средние» молекулы,
высокомолекулярные пептиды с молекулярной массой от 5000 до 16000 Д.
Слайд 55Различают
пептиды – гормоны: вазопрессин, окситоцин, глюкагон,
пептиды, участвующие в
регуляции пищеварения: гастрин, секретин,
пептиды крови: глутатион, каллидин,
нейропептиды: пептиды
памяти, сна, эндорфины, энкефалины,
пептиды, участвующие в сокращении мышц,
пептиды –внутренние эндотоксины («средние» молекулы).
Слайд 56Функции белков
структурная,
каталитическая,
регуляторная,
рецепторная,
иммунологическая,
защитная,
транспортная,
сократительная,
опорная,
обезвреживающая,
энергетическая,
геннорегуляторная,
создание биопотенциалов мембран,
гомеостатическая,
индивидуальное
строение органов,
обеспечивают хорошее зрение.
Слайд 57В соответствии с функциональным принципом различают 12 главных классов белков
ферменты,
гормоны-белки,
белки-регуляторы активности генома,
защитные белки,
токсические белки,
транспортные
белки,
мембранные белки,
сократительные белки,
рецепторные белки,
ингибиторы ферментов,
белки вирусной оболочки,
белки с иными функциями.
