1. Пространственная структура белка. Белки: предварительный обзор



жүктеу 55.06 Kb.
Дата13.04.2019
өлшемі55.06 Kb.


Часть III.Структуры белков, их превращения, и функции белков

Физика белка

1. Пространственная структура белка. Белки: предварительный обзор.

Общее строение и основные функции белков. Первичная, вторичная, третичная, четвертичная структура белка. Глобулярные, фибриллярные и мембранные белки. Понятие о биосинтезе белка, о его сворачивании in vivo и in vitro и о пост-трансляционных модификациях.



2. Элементарные взаимодействия в белках и вокруг них.

Стереохимия аминокислотных остатков. L- и D-аминокислотные остатки. Валентные связи и углы между ними. Вращение вокруг валентных связей (примеры). Пептидная группа. Транс- и цис-пролины. Дисульфидные связи. Координационные связи.

Вандерваальсово взаимодействие: притяжение на больших расстояниях, отталкивание на малых. Разрешенные конформации аминокислотного остатка (карты Рамачандрана для глицина, аланина, валина, пролина).

Водородные связи. Их электрическая природа. Их энергия и геометрия в кристаллах. Разболтанность водородных связей в воде (как это показано на опыте?). Водородные связи в водном окружении имеют энтропийную природу.

Гидрофобные взаимодействия (в чем их особенность проявляется на опыте?). Их связь с необходимостью насыщения водородных связей в воде. Гидрофобность и доступная воде неполярная поверхность. Гидрофобность аминокислот.

Влияние окружения, в особенности водного, на электростатические взаимодействия. Электрическое поле у поверхности и внутри белка. Измерение электрических полей в белках при помощи белковой инженерии. Дисульфидные связи. Координационные связи.

Энергия, энтропия, свободная энергия и химический потенциал. Связь температуры с изменением энергии и энтропии. Вероятности состояний с различной энергией и энтропией (распределение Больцмана-Гиббса).

Конформационные превращения. Понятие о фазовом переходе первого рода (переходе "все-или-ничего") и о не-фазовых переходах.

Кинетика преодоления свободно-энергетического барьера при конформационных превращениях. Понятие о теории абсолютных скоростей реакций. Влияние вязкости. Диффузия.

3. Вторичная структура полипептидных цепей.

Вторичная структура полипептидов. Спирали: 27, 310, α, π, poly(Pro) II. Антипараллельная и параллельная β-структура, β-изгибы. Методы экспериментального обнаружения вторичной структуры. Что такое "клубок"? Что такое "нативно-развернутые" белки?

Теорема Ландау и не-фазовость перехода спираль-клубок. Размер кооперативного участка при переходе спираль-клубок.

Стабильность α-спирали и β-структуры в воде. Скорость образования β-структуры (шпилек и листов) и α-спиралей.



Свойства аминокислотных остатков (примеры: аланин, глицин, пролин, валин). Неполярные и полярные боковые группы. Заряженные боковые группы. Предпочтительные места для включения аминокислотных остатков во вторичную и в третичную структуру. Гидрофобные поверхности на вторичных структурах в белках.

4. Пространственное строение белков.

Фибриллы, сложенные из глобул и «истинно» фибриллярные белки;, их функции и их периодичные первичные и вторичные структуры последних; α-кератин, β-фиброин шелка, коллаген примеры. Упаковка длинных α-спиралей и обширных β-листов. Белки, образующие матрикс; эластин. Амилоиды.

Мембранные белки, особенности их строения и функции. Бактериородопсин, порин, фотосинтетический центр. Селективная проницаемость мембранных пор. Работа фотосинтетического центра. Понятие о туннельном эффекте.

Глобулярные белки. Упрощенное представление структур белковых глобул; структурные классы. Аминокислотная последовательность определяет пространственную структуру, пространственная структура — функцию. Обратное — неверно.

Строение β-белков: β-слои, их продольная и перпендикулярная укладка; β-призмы. упаковка. Правопропеллерная скрученность β-листов. Примеры.

Строение α-белков. Пучки и слои спиралей. Укладка -спиралей вокруг квазишарового ядра. Примеры. Плотная упаковка при контакте α-спиралей.

Строение α/β-белков: параллельный β-слой, прикрытый α-спиралями (укладка Россманна) и α/β-цилиндр. Топология β-α-β субъединиц. Строение α+β белков. Примеры.

Классификация структур белков. “Стандартные” третичные структуры (примеры). Отсутствие прямой связи архитектуры белка с его функцией (примеры). Есть ли эволюция белковых структур? Дупликация гена и специализация. Эволюция путем перемешивания доменов.

Основные закономерности, наблюдаемые в структурах белковых глобул: наличие отдельно - и отдельно -слоев; редкость перекрывания петель; редкость параллельности соседних по цепи структурных сегментов; редкость левых -- суперспиралей. Физические причины этих феноменов.

Связь частоты встречаемости разнообразных структурных элементов в нативных глобулярных белках с собственной свободной энергией этих элементов. Примеры.


5.Кооператвные переходы в белковых молекулах.

Кооперативные переходы. Обратимость денатурации белков. Денатурация глобулярного белка — переход типа “все-или-ничего”. Критерий Вант-Гоффа для перехода “все-или-ничего”.

Тепловая и холодовая денатурация, денатурация растворителем. Диаграмма фазовых состояний белковой молекулы. Как выглядит денатурированный белок? Клубок и расплавленная глобула.

Почему денатурация глобулярного белка — переход типа "все-или-ничего"? Распад плотной упаковки ядра белка и раскрепощение боковых групп.

Самоорганизация белка in vivo и in vitro. Вспомогательные механизмы при самоорганизации in vivo: ко-трансляционное сворачивание, шапероны, и т.д. Спонтанная самоорганизация возможна in vitro. Понятие о “парадоксе Левинталя”.

Опыты по сворачиванию белка in vitro. Обнаружение метастабильных (накапливающихся) интермедиатов сворачивания многих белков Расплавленная глобула — обычно (но не обязательно) наблюдаемый интермедиат сворачивания белка в нативных условиях.

Одностадийное сворачивание малых белков. Теория перехòдных состояний. Ядро сворачивания нативной структуры белка. Его экспериментальное обнаружение in vitro методами белковой инженерии.

Решение "парадокса Левинталя": к стабильной структуре цепи автоматически ведет сеть быстрых путей сворачивания. Оценка времени сворачивания белка.


6. Предсказание и дизайн белковых структур.

Опознавание сходства пространственных структур белков по сходству их аминокислотных последовательностей. Попытки предсказания пространственных структур белков их аминокислотным последовательностям ab initio.

Свойства аминокислотных остатков (примеры: аланин, глицин, пролин, валин). Неполярные и полярные боковые группы. Заряженные боковые группы. Предпочтительные места для включения тех или иных аминокислотных остатков во вторичную и в третичную структуру. Гидрофобные поверхности на вторичных структурах в белках.

Белковая инженерия (с примерами) и дизайн (с примерами). Подтверждение теории перехòдного состояния в катализе методами белковой инженерии. Абзимы.



7.Физические основы функционирования белков.

Элементарные функции белков. Связывающие белки: ДНК-связывающие белки, иммуноглобины. Ферменты и катализ. Каталитический и субстрат-связывающий центры. Ингибирование. Кофакторы

Механизм ферментативного катализа (на примере сериновых протеаз). Переходные состояния и интермедиаты. Почему твердость белка важна для элементарной ферментативной функции?

Сопряжение элементарных функций белка и гибкость его структуры. Индуцированное соответствие. Подвижность доменов белка. Доменная структура: киназы, дегидрогеназы.



Когда белку нужна (и когда не нужна) гибкость? Аллостерическая регулировка функции белка. Гемоглобин и миоглобин. Понятие о механизме мышечного сокращения и о движении кинезина. Понятие о механохимическом цикле. Пример: движение кинезина.


Каталог: fbb -> VII
fbb -> Темы курсовых и дипломных работ для студентов 1-4 курсов факультета биоинженерии и биоинформатики мгу им
fbb -> Тема курсовой работы для студентов 3 курса факультета биоинженерии и биоинформатики
fbb -> Боль. Физиологические механизмы боли Боль
fbb -> Правила тура: в этом туре задаются несложные вопросы. За правильный ответ присуждается 0 баллов. Участнику по вопроса. Задание тура: Родина подсолнечника. \Америка\
VII -> Эмбриология
fbb -> Программа курса «Микробиология»
fbb -> Тема курсовой работы для 1 студента 2-3 курса фбб мгу


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет