Иллюстрационный материал к лекции в формате Microsoft Point.
реклама
ПЕПТИДЫ И БЕЛКИ Спирали встречаются во многих областях: в архитектуре, в макромолекулах белков, нуклеиновых кислот и даже в полисахаридах (Loretto Chapel, Santa Fe, NM/© Sarbo ) ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕЛКАХ У каждого вида организмов имеются тысячи различных белков, а число самих видов, вероятно, составляет около 10 миллионов. Можно ли всего из 20 аминокислот построить, скажем, 1011 (или более) различных последовательностей? Дипептид – 2 изомера Трипептид (из трех аминокислот – А, В и С) – 3!=1·2·3=6 изомеров (ABC, АСВ, ВАС, ВСА, CAB и СВА) 2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕЛКАХ Тетрапептид - 4! = 4·3·2·1=24 различные последовательности Полипептида из 20 различных аминокислот – 20!≈2·1018 изомеров (Mr ≈2600). Белок с Mr ≈34000, состоящий из 12 аминокислот в равных соотношениях, имеет 10300 возможных последовательностей. 3 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕЛКАХ Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851s. 4 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ H2N CH COOH + HNH R1 CH R2 O H2N COOH + HNH CH R1 C CH R2 COOH + ... HNH R3 O NH CH C CH COOH Rn O NH CH R3 C ... NH CH COOH Rn 5 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851s. 6 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Метиновые группы Амидные группы O H2N CH R1 C O NH CH R2 C O NH CH C R3 N-конец ... NH CH COOH Rn С-конец Боковые радикалы 7 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Состав и аминокислотная последовательность) Молекулярные характеристики некоторых белков Белок Мол. масса Число остатков Число цепей Инсулин (бычий) 5 733 51 2 Рибонуклеаза (из поджелудочной железы быка) 13 683 124 1 Лизоцим (из яичного белка) 13 930 129 1 Миоглобин (из миокарда лошади) 16 890 153 1 Химотрипсин (из поджелудочной железы быка) 22 600 241 3 Гемоглобин (человека) 64 500 574 4 Сывороточный альбумин (человека) 68 500 ~550 1 Гексокиназа (из дрожжей) 102 000 ~800 2 γ-Глобулин (лошади) 149 900 ~1250 4 1 000 000 ~8300 ~40 Глутаматдегидрогенеза (из печени быка) 8 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Выделение и очистка белков) Диализ Мембрана, окружающая раствор белка, свободно пропускает воду и низкомолекулярные соединения, такие, как NaCl или глюкоза, но не пропускает большие молекулы в частности молекулы белка. Малые молекулы диффундируют из диализного мешочка во внешний сосуд, так как в процессе диффузии молекулы стремятся перейти в зону с более низкой концентрацией. Заменяя несколько раз водную фазу во внешнем сосуде на дистиллированную воду, можно снизить концентрацию низкомолекулярных соединений в растворе белка до сколь угодно малой величины. Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851s. 9 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Выделение и очистка белков) Гель-фильтрация Разделение белков в соответствии с размерами их молекул методом гельфильтрации. Раствор, содержащий смесь белков, пропускают через колонку, заполненную очень мелкими пористыми гранулами гидрофильного полимера: широко используют для этой цели производные декстрана. Молекулы малых белков проникают внутрь гранул, тогда как более крупные молекулы не могут туда проникнуть. Молекулярную массу белка можно определить путем сравнения скорости его прохождения через колонку со скоростями прохождения других белков с известными молекулярными массами. Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851s. 10 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Выделение и очистка белков) Гель-электрофорез Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851 s. 11 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Полипептид Частичный гидролиз Смесь пептидов Стадия 1: Определение аминокислотного состава Разделение Полный гидролиз 20% (6 н.) HCl (24 ч) ... Пептиды Смесь -аминокислот Гидролиз -аминокислоты Анализ аминокислот Хроматография Электрофорез 12 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 2: Идентификация амино- и карбоксиконцевых остатков NH2 R1 + F NO2 CH C O O2N R1 R2 CH - HF HN R3 C O C O HN HN R4 CH COOH тетрапептид CH R4 CH COOH 2,4-динитрофенилтетрапептид + + H 2O NO2 HOOC CH NH R1 CH C O C O R3 O2N HN CH HN CH C O ФДНБ HN R2 NO2 NH O2N 2,4-динитрофениламинокислота HOOC CH NH2 R2 + смесь свободных HOOC CH NH2 аминокислот R3 + HOOC CH NH2 R4 13 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 2: Идентификация амино- и карбоксиO концевых остатков NH H 3C CH3 N R1 CH C O HN R2 S O CH3 N CH3 CH C O O S O Cl HN R3 CH C O дансилхлорид тетрапептид, Меченный дансилхлоридом HN R4 CH COOH 14 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 3: Расщепление полипептидной цепи на фрагменты Специфичность, свойственная четырем важным методам фрагментации полипептидных цепей Обработка Точки расщепления (остатки, которым принадлежит карбонильная группа расщепляемой пептидной связи) Трипсин Лизин Аргинин Химотрипсин Фенилаланин Триптофан Тирозин Пепсин Фенилаланин Триптофан Тирозин Некоторые другие остатки Бромциан Метионин 15 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 3: Расщепление полипептидной цепи на фрагменты Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851 s. 16 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 3: Расщепление полипептидной цепи на фрагменты Активный центр химотрипсина а) в отсутствии субстрата O Ser-195 CH2O H N NH CH2 -O C CH2 Asp-102 His-57 Фермент 17 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 3: Расщепление полипептидной цепи на фрагменты Активный центр химотрипсина б) в присутствии субстрата Ser-195 - CH2O HN O N HO CH2 C CH2 Asp-102 His-57 Фермент Нуклеофильная атака субстрата 18 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 3: Расщепление полипептидной цепи на фрагменты Расщепление пептидной связи (стадия ацилирования) CHR Ser-195 CH2O C CHR O- Ser-195 CH2O CH2 N C O NH His-57 CHR' CH2 NH His-57 H2N фермент N фермент N OH Asp-102 CH2 C O CH(R') аминный продукт H Asp-102 CH2 C OO 19 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 3: Расщепление полипептидной цепи на фрагменты Стадия деацилирования CHR Ser-195 CH2O H His-57 CH2 N C O O Ser-195 CH2OH H His-57 CH2 N HOOC фермент N фермент N CH2 C O- Asp-102 CH2 C OO O ацилированный фермент ацильный продукт H H Asp-102 CH(R) фермент 20 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 4: Определение последовательности пептидных S фрагментов NH2 R1 + S C N CH C O R1 фенилизотиоцианат R2 OH - CH R3 CH COOH тетрапептид + HCl CH + H2N R2 C O R4 CH HN R3 COOH фенилтиокарбамоилтетрапептид CH C O HN HN S R1 HN C O R4 N NH CH C O HN R3 O HN CH C O CH C O HN R2 фенилтиогидантоиновое производное N-концевой аминокислоты NH C CH исходный пептид минус C O N-концевой остаток HN R4 CH COOH 21 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 4: Определение последовательности пептидных фрагментов Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851 s. 22 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 5: Расщепление исходной полипептидной цепи еще одним способом Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851 s. 23 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Стадия 6: Установление порядка расположения пептидных фрагментов по перекрывающимся участкам Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851 s. 24 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) 25 ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Определение аминокислотной последовательности полипептидных цепей) Аминокислотная последовательность, т.е. порядок чередования -аминокислотных остатков, составляет первичную структуру пептидов и белков. 26 СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Валил Глицил O H2N CH2 C Фенилаланин O NH CH C NH CH(CH3)2 CH COOH CH2C6H5 С-конец N-конец Глицилвалилфенилаланин Gly-Val-Phe (сокращенная запись) 27 СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Дипептиды H2N H2N NH NH O COOH HN N Каркозин (-аланил-L-гистидин) O CH3 COOH N N Ансерин 28 (-аланил-N-метил-L-гистидин) СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Трипептиды H2N O CH CH2 CH2 C COOH O NH CH C NH CH2 COOH CH2SH -глутамилцистеинглицин (-Glu-Cys-Gly) Глутатион 29 СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Трипептиды Glu 2 Glu Cys Gly -2H S +2H S Glu Восстановленный глутатион, GSH Cys Cys Gly Gly Окисленный глутатион, GSSG 30 СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Пептидные антибиотики L-Leu Bacillus brevis D-Phe L-Orn L-Pro L-Val Г.Ф. Граузе и М.Г. Бражникова (1942) L-Val H2N L-Pro L-Orn D-Phe L-Leu Грамицидин S CH2 CH2 CH COOH NH2 L-орнитин 31 СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Пептидные гормоны В. Дю Виньо (1953 г.) H3N 1 2 3 Cys Tyr Ile H3N 1 2 3 Cys Tyr Phe 6 5 4 Cys Asn Gln 7 8 9 S S S S 6 5 4 Cys Asn Gln 7 8 Pro Leu 9 Gly (CONH2) Окситоцин Pro Arg Gly (CONH2) Âàçî ï ðåññèí 32 СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Пептидные гормоны Ф. Сенгер (1943 г.) Mr=5727 С259Н377N65O75S6 инсулин 33 СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Пептидные токсины 1 4 Arg Arg Cys Gln S HOOC Gln His NH2 Tyr 1 Ser Cys S 18 Cys S Asn Cys S His 16 HOOC Lys NH2 13 12 Glu Cys 11 Cys Arg Ala 8 Cys S S S Asn S 7 Leu Ala Thr Glu Аламин Pro Gly Cys Ala Pro Êî í î òî êñèí 34 СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕПТИДОВ Нейропептиды Tyr Gly Gly Phe Met Met-энкефалин Tyr Gly Gly Phe Leu Leu-энкефалин 35 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ N-конец С-конец Аланилвалин Ala-Val NH2 CH CH3 аланин COOH + NH2 CH COOH CH(CH3)2 валин Валилаланин Val-Ala Аланилаланин Ala-Ala Валилваланин Val-Val 36 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ O O X NH CH C R Y + NH2 CH R1 O X NH CH R C C O NH CH R1 C образование пептидной связи OR2 снятие защиты OR2 O H2N CH R C NH CH COOH R1 Пептидная группа 37 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Синтез дипептида аланилвалина 1-ый компонент – Аланин Защита NH2-группы: NH2 CH COOH + C6H5CH2O CH3 -аланин C Cl -HCl C6H5CH2O O карбобензоксихлорид C O NH CH COOH CH3 карбобензоксигруппа 38 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Синтез дипептида аланилвалина 1-ый компонент – Аланин Активация COOH-группы: C6H5CH2O C NH CH COOH + Cl CH3 O C OC2H5 -HCl O O C6H5CH2O C O NH CH C C CH3 O O OC2H5 Ангидридная группа 39 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Синтез дипептида аланилвалина 2-ый компонент – Валин Защита COOH-группы: NH2 CH COOH + C2H5OH CH(CH3)2 валин H+ NH2 CH COOC2H5 + H2O CH(CH3)2 этиловый эфир валина 40 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Синтез дипептида аланилвалина Образование амидной связи C6H5CH2O C NH O C6H5CH2O C CH C O C CH3 O O NH O CH C C NH CH3 O CH CH COOC2H5 + CO2 + C2H5OH CH(CH3)2 H2O, OH- Удаление защиты NH COOC2H5 CH(CH3)2 CH3 O H2 / Pd NH2 CH OC2H5 + NH2 CH COOH + C6H5CH3 + CO2 + C2H5OH CH(CH3)2 Аланилвалин Толуол 41 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Твердофазный синтез пептидов O ÑH2 ÑH O 2Cl CO O Меррифилд Б. (1962) O O 1 C NH O NHC2 1 HOOC 1 ... C1-û é ÊÎ Ì nÏ Î Í ÅÍNHX Ò Çàù èòà 2NHX NH 2 NHX Ï ðèñî åäèí åí èå ê í î ñèòåëþ HOOC Ñí ÿòèå ñ í î ñèòåëÿ 2-û é ÊÎ Ì Ï Î Í ÅÍ Ò Òâåðäàÿ CF3COOH + HBr ô àçà OO CC ÑH2ÑH BrÑH 2 OO HOOC 2 O O 11 1 NHX NH O O NH C C O 22 ... NH NHX C n NHX Ñí ÿòèå çàù èòû Ï î ëèï åï òèäí àÿ öåï ü 42 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Твердофазный синтез пептидов Меррифилд Б. (1962) Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851 s. 43 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Твердофазный синтез пептидов Меррифилд Б. (1962) Этим методом были синтезированы цепи А и Б инсулина (1967), апоферритин (1968), рибонуклеаза А (1969). В синтезе рибонуклеазы были соединены 124 аминокислотных остатка, что потребовало проведения 369 химических реакций и 1131 автоматических операций (промывки и т. п.) без промежуточного выделения продуктов. ЖИДКОФАЗНЫЙ СИНТЕЗ Акад. М.М. Шемякин 44 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Applied Biosystems model 430A peptide synthesizer 45 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Biosearch Peptide Synthesizer (New Brunswick) model 9600 46 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ ABI model 431a peptide synthesizer, made by applied Biosystems 47 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Applied Biosystems 433A Peptide Synthesizer 48 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Applied Biosystems 433A Peptide Synthesizer 49 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Applied Biosystems 433A Peptide Synthesizer 50 СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ Applied Biosystems 433A Peptide Synthesizer 51 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Строение пептидной группы) 52 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Строение пептидной группы) Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851 s. 53 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Строение пептидной группы) H H C O N C N O 54 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Строение пептидной группы) Garrett R.H., Grisham C.M. Biochemistry. 2ed., 1999. 851 s. 55 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Строение пептидной группы) 56 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Вторичная структура – α-спираль) 57 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Вторичная структура – α-спираль) H N CH C H R1 O N O CH R2 C H N CH C H R3 O N O CH R4 C N CH C H R5 O 58 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Вторичная структура – α-спираль) 59 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Вторичная структура – α-спираль) 60 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Вторичная структура – β-складчатые структуры) C-êî í åö N-êî í åö RHC RHC C O C HN O C O C RHC C O C NH HN CHR C NH NH O C RHC C O HN CHR O HN HN CHR CHR O RHC C NH RHC O C CHR CHR O HN O HN HN CHR CHR RHC C O RHC C-êî í åö N-êî í åö Параллельный Антипараллельный складчатые листы 61 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Вторичная структура – β-складчатые структуры) Вторичная структура полипептидной цепи в виде складчатого листа (-структура) 62 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Вторичная структура – β-складчатые структуры) 63 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Третичная структура) Фибрилярные белки Глобулярные белки CH2 O Полипептидная связь Функциональные группы в боковых радикалах H Tyr NH (CH2)4 H Lys O CH2 C Asp O OH Водородная связь C NH 64 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Третичная структура) CH2 COO- +NH 2 C NH (CH2)3 NH2 Arg Asp Ионная связь 65 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Третичная структура) Полипептидная цепь CH3 CH3 Ala Гидрофобное взаимодействие Ala 66 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Третичная структура) Пептидные цепи CH2 SH HS [O] CH2 CH2 S [H] S CH2 Дисульфидная связь CH2 SH HS CH2 [O] [H] CH2 S S CH2 67 Пептидные цепи ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Фибриллярные белки) NH2 CH2 CH2OH O OH Остаток -D-галактопиранозы OH CH2OH O CH C O CH2 CH2 CH NH O O Полипептидная цепь коллагена OH HO OH Остаток -D-глюкопиранозы Коллаген 68 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Фибриллярные белки) Модель строения спирали коллагена 69 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Фибриллярные белки) "Сшивание" тропоколлагеновых цепей в коллагене Öåï ü òðî ï î êî ëëàãåí à HN CH O Öåï ü òðî ï î êî ëëàãåí à Î ñòàòî ê ëèçèí à Î ñòàòî ê ëèçèí à (CH2)2 CH2 CH2 NH2 H2N CH2 CH2 C NH (CH2)2 CH C O Î êèñëåí èå HN CH O C O NH O (CH2)2 CH2 C C H H CH2 (CH2)2 CH C O 70 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Фибриллярные белки) "Сшивание" тропоколлагеновых цепей в коллагене Öåï ü òðî ï î êî ëëàãåí à Öåï ü òðî ï î êî ëëàãåí à HN CH O O C H C NH O (CH2)2 CH2 C CH2 H Àëüäî ëüí àÿ êî í äåí ñàöèÿ (CH2)2 CH C O -H2O HN CH O "Ñø è âàí è å" äâóõ öåï åé NH (CH2)2 CH2 CH C C (CH2)2 CH C O C H O 71 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Фибриллярные белки) α-Кератин α-спираль Две α-спирали Волокно (четыре правосторонних искривленных протофибрилы) 72 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Фибриллярные белки) α-Кератин Структура волоса и входящего в его состав α-кератина. Основным элементом структуры служит полипептидная цепь α-кератина в нативной α-спиральной конформации. Три α-спиральные цепи образуют скрученный (суперспирализованный) трехжильный «канат»; 11 таких канатов составляют микрофибриллу волоса. 73 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Фибриллярные белки) β-Кератин фиброин β-Конформация полипептидных цепей в βкератинах. А. Три цепи, образующие складчатый слой (вид сверху); показано расположение поперечных водородных связей между соседними цепями. R-группы выделены красным цветом. Б. Та же структура (вид сбоку): показано расположение R-групп, выступающих по обе стороны складчатого слоя. 74 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Фибриллярные белки) Перманентная завивка волос – пример биохимической технологии Последовательные стадии перманентной завивки волос. А. В прямом волосе αспиральные витки кератина выстроены в одну прямую линию и стабилизированы поперечными дисульфидными связями. Б. Для того чтобы сделать волосы вьющимися, поперечные связи разрушают восстанавливающим агентом, под действием которого дисульфидные связи цистина превращаются в тиоловые группы остатков цистеина, расположенных в двух соседних цепях. В. Волосы механически изгибают, накручивая их на специальные трубочки. При изгибании полипептидных цепей соответствующие друг другу тиоловые группы смещаются. Г. При окислении —SH-rpynn возникают новые поперечные цистиновые связи; они и делают образовавшиеся завитки волос 75 «перманентными». ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Глобулярные белки) 76 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Глобулярные белки) Лизоцим 1965 г. 129 аминокислотных остатков Mr = 14 600 77 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Денатурация и ренатурация) 78 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ (Четвертичная структура) Гемоглобин 79
