8.Полипептидная теория строения белков.Уровни структурной организации беокрврй молекулы.Первичная структура белка.

Полипептидная теория строения белков. Глубокие и очень интересные для своего времени исследования структуры белков были проведены выдающимся русским биохимиком А.Я.данилевским(1838-1923) в 80-х годах прошлого столетия.Исследуя продукты расщепления белков под влиянием щелочей,он высказал ряд интересных идей по поводу строения белковой молекулы.Молекула белка по А.Я.Данилевскому,состоит из достаточно похожих по строению цепей,в которых чередуются атомы С и N,с которыми соединены аминокислоты.Но среди большого числа разнообразных гипотиз лишь одна выдержала испытание временем- это полипептидная теория строения белковой молекулы,впервые предложенная Э.Фишером(1902г,немнцкий химик-органик и биохимик) на базе выдвинутых А.Я.Данилевским идей о роли -CO – NH-связей в строение белка.Гидролизуя белки соляной кислотой и ферментами,а затем исследуя продукты расщепоения,он пришёл к заключению,что белковая молекула образована большим числом аминокислотных остатков.Согласно этой теории белковые молекулы представляют собой гигантские полипептиды,построенные из нескольких десятков,а иногда и сотен остатков постоянно встречающихся в составе белков аминокислот.

Уровни структурной организации белковой молекулы.

- первичная структура белка – последовательность аминокислот в полипептидной цепи;удерживается ковалентными пептидными связями.

- вторичная структура белка – способ укладки полипептидной цепи в упорядоченную структуру;Она возникает в результате образования водородных связей внутри одной полипептидной цепи(спиральная конфигурация) или между двумя полипептидными цепями(складчатые слои);а-спираль или б-складчатая структура,удерживаются водородными связями.

- третичная структура белка – способ укладки полипептидной цепи в пространстве.Такая структура стабилизируется ионными,водородными,ковалентными дисульфидными связями,а также гидрофобными взаимодействиями;клубок или многослойная складчатая структура.(такая структура ещё называтся нативной)

- четвертичная структура белка – такая структура имеется например у глобулярного белка гемоглобина.Его молекула состоит из четырёх отдельных полипептидных субъединиц(протомеров),находящихся в третичной структуре, и небелковой части – гема.Белок,обладающий четвертичной структурой, называется эпимолекулой или мультимером, а составляющие его полипептидные цепи – соответственно субъединицами или протомерами.Характерным свойством белков с четвертичной структурой является то, что отдельная субъединица не обладает биологической активностью.

Первичная структура

Такая структура специфична для каждого белка и определяется генетической информацией,т.е. зависит от последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК,кодирующем данный белок.От первичной структуры зависят все свойства и функции белков.Замена одной-единственной аминокислоты в составе молекул белка или нарушение порядка в их расположении обычно влечёт за собой изменение функции белка. Синтез белка происходит на рибосомах в виде первичной структуры, т.е. расположенных в определенном количестве и определенной последовательности аминокислот, соединенных пептидными связями, образованными карбоксильной и α-аминогруппами соседних аминокислотных остатков . Пептидная связь - жесткая, ковалентная, генетически детерминированная.В структурных формулах изображается в виде одинарной связи ,однако на самом деле эта связь между углеродом и азотом носит характер частично двойной связи.

Вокруг нее вращение невозможно и все четыре атома лежат в одной плоскости, т.е. компланарны. Вращение же других связей вокруг полипептидного остова достаточно свободно.

Первичная структура открыта в 1898 году профессором казанского университета Данилевским. В 1913 году Эмилем Фишером были синтезированы первые пептиды.

Такая последовательность аминокислот является уникальной для каждого белка и закреплена генетически. При нарушении процесса синтеза первичной структуры белка на рибосоме могут развиваться различные гететические заболевания. Например, при нарушении двух аминокислот в гемоглобине развивается серповидноклеточная анемия.