Биохимия

сложных функций.
Необходимое условие для функционирования белков - присоединение к нему

другого вещества, которое называют "лиганд". 
Лигандами могут быть как низкомолекулярные вещества, так и макромолекулы. Взаимодействие белка с лигандом высокоспецифично, что определяется строением участка белка, называемого центром связывания белка с лигандом или активным центром.

правило, находящийся в её углублении ("кармане"), сформированный радикалами аминокислот, собранных

на определённом пространственном участке при формировании третичной структуры и способный комплементарно связываться с лигандом.
В линейной последовательности полипептидной цепи радикалы, формирующие активный центр, могут находиться на значительном расстоянии друг от друга.

«ансамблем». Это название связано с тем, что объединение таких аминокислот

в единый функциональный комплекс изменяет реакционную способность их радикалов, подобно тому, как меняется звучание музыкального инструмента в ансамбле.
Уникальные свойства активного центра зависят не только от химических свойств формирующих его аминокислот, но и от их точной взаимной ориентации в пространстве. Поэтому даже незначительные нарушения общей конформации белка могут привести к изменению химических и функциональных свойств радикалов, формирующих активный центр, нарушать связывание белка с лигандом и его функцию.

утрата их биологической активности.
Часто активный центр формируется таким образом, что

доступ воды к функциональным группам его радикалов ограничен, т.е. создаются условия для связывания лиганда с радикалами аминокислот.

из атомов, обладающему определённой реакционной способностью, например присоединение О2 к железу

миоглобина или гемоглобина. Однако свойства данного атома избирательно взаимодействовать с О2 определяются свойствами радикалов, окружающих атом железа.
Основное свойство белков, лежащее в основе их функций, - избирательность присоединения к определённым участкам белковой молекулы специфических лигандов.

ионы металлов) и органические вещества, низкомолекулярные и высокомолекулярные вещества.
Существуют лиганды,

которые изменяют свою химическую структуру при присоединении к активному центру белка (изменения субстрата в активном центре фермента);
Некоторые лиганды, присоединяющиеся к белку только в момент функционирования (например, О2, транспортируемый гемоглобином), и лиганды, постоянно связанные с белком, выполняющие вспомогательную роль при функционировании белков (например, железо, входящее в состав гемоглобина).
В олигомерных белках (белки с четвертичной структурой) белки-протомеры являются лигандом для других протомеров.

то её (как и любую другую обратимую реакцию) можно охарактеризовать

с помощью константы равновесия – константы диссоциации Kдис:
P+L↔PL
Kдис = [PL]/[L][P]
Чем меньше Kдис, тем прочнее связь между лигандом и белком. Иногда, для оценки устойчивости комплекса белок-лиганд (PL) используется обратная величина – константа связывания:
Kсв=1/Kдис

и лигандом специфично можно подобрать похожее на лиганд вещество, при

связывании которого активным центром белка меняется его(белка) активность.
Если активность белка при этом падает, то такой лиганд называется «ингибитором белка».
Если вещество, замещающее лиганд, обладает похожей структурой, то оно называется «структурным аналогом лиганда».
При совпадении этих двух факторов (лиганд похож на естественный и уменьшает активность белка) вещество называется «конкурентным ингибитором белка».
Такие вещества используются человечеством в медицине, и животными в качестве природных ядов.

регуляции передачи возбуждения через синапсы.
Передача сигнала от нерва к нерву

или от нерва к эффекторному органу осуществляется через синапсы с помощью химических молекул, называемых нейромедиаторами. Нейромедиатор, выделяемый при прохождении импульса нервными окончаниями, должен высокоспецифично взаимодействовать с белками-рецепторами на постсинаптической мембране.
Однако, модифицируя химическую структуру нейромедиатора, можно получить вещества, которые также связывались бы с рецептором, но при этом менялся физиологический эффект: уменьшался или усиливался.
В фармакологии такие вещества называют "антагонисты" и "агонисты" соответственно.

нарушающие проведение нервного импульса через холинергические синапсы (синапсы, где в

качестве нейромедиатора используется ацетилхолин). Холинергические белки-рецепторы неоднородны по своей структуре и способны связываться с другими, кроме ацетилхолина, лигандами. Их делят на 2 большие группы:
М-холинорецепторы, названные так из-за их способности избирательно взаимодействовать с мускарином (токсин мухомора);
Н-холинорецепторы, избирательно связывающие никотин.

вызывает сокращение мышц. Для расслабления мышц в эндоскопических исследованиях, а

также при разнообразных хирургических операциях используют структурные аналоги ацетилхолина, служащие ингибиторами данных рецепторов.
Пример такого вещества - дитилин, относящийся к группе лекарственных веществ, называемых миорелаксантами (вызывающими мышечное расслабление).

алкалоид, содержащийся в некоторых растениях: красавке, белене, дурмане. Он препятствует

взаимодействию с ацетилхолином (антагонист природного лиганда), тем самым устраняя эффекты раздражения парасимпатических нервов.
Так как ацетилхолин, связываясь с М-холинорецепторами, вызывает сокращение многих гладких мышц, атропин (как лекарственный препарат) снимает мышечные спазмы (спазмолитик).
М-холинорецепторы присутствуют в разных отделах ЦНС. Передозировка атропина может вызвать двигательное и речевое возбуждение.

ингибиторами, а вызывают такие же или более сильные физиологические эффекты,

чем природные лиганды. Их более сильный и длительный эффект часто связан с тем, что модифицированные лиганды медленнее инактивируются и разрушаются в организме.
Например, мезатон по структуре похож на нейромедиаторы симпатической нервной системы (норадреналин и адреналин). Мезатон повышает тонус сосудов и АД, поэтому его используют при гипотонии и коллапсе. Он менее подвержен действию инактивирующих его ферментов, поэтому оказывает более длительный и сильный эффект, чем его природные аналоги:

белками, ингибируют их и тем самым вызывают нарушения биологических функций.
Например,

нейротоксины кобр и крайтов специфически взаимодействуют с холинергическими рецепторами постсинаптических мембран, блокируя их работу, и оказывают курареподобное действие. Нейротоксины - небольшие белки с молекулярной массой около 7000 Д (65-70 аминокислотных остатков). Их третичную структуру стабилизируют 4 или 5 специфических дисульфидных связей (в зависимости от вида токсина). Сродство нейротоксинов к холинергическим рецепторам очень высоко (Кдисс = 10-11).
Очевидно, между токсином и рецептором образуется множество связей, что и приводит к их практически необратимому соединению.

поэтому между лекарствами и ядами часто существует прозрачная граница, и

эффект их действия зависит от дозы вводимого вещества.
Так, лекарства, назначаемые в дозах, больших чем терапевтические, могут действовать как яды, т.е. вызывать серьёзные нарушения обмена веществ и функций организма, а яды в микродозах часто используют как лекарственные препараты.
Например, атропин, широко применяемый для снятия спазмов гладких мышц, в больших дозах вызывает возбуждение ЦНС, а в ещё больших дозах - сон, переходящий в кому.