На чем основана специфичность взаимодействия белка с лигандом
Активный центр белка и взаимодействие его с лигандом
Белковые модули (домены)
Обычно белки, образованные одной полипептидной цепью, представляют собой компактное образование, каждая часть которого не может функционировать и существовать отдельно, сохраняя прежнюю структуру. Однако, в некоторых случаях, при большом содержании аминокислотных остатков (более 200), в трехмерной структуре обнаруживается не одна, а несколько независимых компактных областей одной полипептидной цепи. Эти фрагменты полипептидной цепи, сходные по свойствам с самостоятельными глобулярными белками, называются модулями или доменами. Например, в дегидрогеназах два домена, один связывает НАД + и этот домен сходен по строению у всех НАД-зависимых дегидрогеназ, а другой домен связывает субстрат и отличается по структуре у разных дегидрогеназ.
Синтаза жирных кислот, представляющая одну полипептидную цепь, имеет 7 доменов, для катализа 7 реакций. Предполагается, что домены синтазы некогда объединились в один белок в результате слияния генов. Соединение модулей (доменов) в один белок способствует быстрому появлению и эволюции новых функциональных белков.
Активный центр белка –это центр связывания белка с лигандом. На поверхности глобулы образуется участок, который может присоединять к себе другие молекулы называемые лигандами. Активный центр белка формируется из боковых групп аминокислот, сближенных на уровне третичной структуры. В линейной последовательности пептидной цепи они могут находиться на расстоянии значительно удаленном друг от друга. Белки проявляют высокую специфичность при взаимодействии с лигандом. Высокая специфичность взаимодействия белка с лигандом обеспечивается комплементарностью структуры активного центра белка структуре лиганда. Комплементарность – это пространственное и химическое соответствие взаимодействующих молекул. Центры связывания белка с лигандом часто располагаются между доменами (например, центр связывания трипсина с его лигандом имеет 2 домена разделенных бороздкой).
В основе функционирования белков лежит их специфическое взаимодействие с лигандами. 50000 индивидуальных белков, содержащих уникальные активные центры, способные связываться только со специфическими лигандами и, благодаря особенностям строения активного центра, проявлять свойственные им функции. Очевидно, в первичной структуре содержится информация о функции белков.
Четвертичную структуру стабилизируют нековалентные связи, которые возникают между контактными площадками протомеров, которые взаимодействуют друг с другом по типу комплементарности.
К белкам, имеющим четвертичную структуру, относятся многие ферменты (лактатдегидрогеназа, глутаматдегидрогеназа и др.), а также гемоглобин, сократительный белок мышц миозин. Одни белки имеют небольшое число субъединиц 2 – 8, другие сотни и даже тысячи субъединиц. Например, белок вируса табачной мозайки имеет 2130 субъединиц.
Связи, образующие четвертичную структуру менее прочные. Под влиянием некоторых агентов происходит разделение белка на отдельные субъединицы. При удалении агента субъединицы могут вновь объединиться и биологическая функция белка восстанавливается. Так при добавлении к раствору гемоглобина мочевины он распадается на 4 составляющие его субъединицы, при удалении мочевины структурная и функциональная роль гемоглобина восстанавливается.
На чем основана специфичность взаимодействия белка с лигандом
В пособии представлены и систематизированы современные сведения по всем разделам биохимии. Рассматриваются основные положения статической, динамической и фундаментальной биохимии. Приведена характеристика метаболизма белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот в норме и при некоторых патологических состояниях. Охарактеризованы особенности метаболизма в различных органах и тканях. Изложены современные представления о молекулярных основах нарушений при ряде патологических состояний и болезней.
Предназначено для студентов медицинских вузов, биологов, врачей.
Глава 1. Введение в биохимию
Глава 2. Строение и функции белков
Аминокислоты и их роль в организме
Уровни структурной организации белков
Глава 3. Ферменты. Механизм действия ферментов
Структура молекулы ферментов
Активный центр фермента
Механизм действия ферментов
Молекулярные механизмы ферментативного катализа
Специфичность действия ферментов
Глава 4. Регуляция активности ферментов. Медицинская энзимология
Ферменты плазмы крови
Применение ферментов в медицине
Глава 5. Структура и функции нуклеиновых кислот
Структура и функции ДНК
Организация генома человека
Глава 6. Биосинтез нуклеиновых кислот
Глава 7. Биосинтез белка
Синтез белка у эукариот
Посттрансляционные изменения белков
Регуляция синтеза белка
Ингибиторы матричных биосинтезов
Использование ДНК-технологий в медицине
Глава 8. Введение в метаболизм
Специфические и общие пути катаболизма
Метаболиты в норме и при патологии
Уровни изучения обмена веществ
Глава 9. Биологические мембраны
Химический состав мембран.
Механизмы мембранного транспорта веществ
Глава 10. Энергетический обмен. Биологическое окисление
Структурная организация цепи тканевого дыхания
Окислительное фосфорилирование АТФ
Нарушения энергетического обмена
Глава 11. Типы окисления. Антиоксидантные системы
Активные формы кислорода (свободные радикалы)
Перекисное окисление липидов (ПОЛ)
Антиоксидантные системы организма
Глава 12. Биохимия гормонов
Механизм передачи гормональных сигналов через мембранные рецепторы
Механизм передачи гормонального сигнала через внутриклеточные рецепторы
Передача сигналов через рецепторы, сопряженные с ионными каналами
Глава 13. Особенности действия гормонов
Гормоны щитовидной железы
Гормоны поджелудочной железы
Регуляция обмена ионов кальция и фосфатов
Гормоны мозгового вещества надпочечников
Гормоны коры надпочечников (кортикостероиды)
Гормоны половых желез
Мужские половые гормоны
Нарушение андрогенной функции
Женские половые гомоны
Применение гормонов в медицине
Глава 14. Биохимия питания
Общая характеристика основных компонентов пищи
Глава 15. Основы витаминологии
Обеспеченность организма витаминами
Применение витаминов в клинической практике
Глава 16. Углеводы тканей и пищи – обмен и функции
Всасывание моносахаридов в кишечнике
Транспорт глюкозы из крови в клетки
Нарушения переваривания и всасывания углеводов
Глава 17. Пути метаболизма глюкозы
Пентозофосфатный путь (ПФП)
Путь глюкуроновой кислоты
Глава 18. Обмен гликогена
Синтез гликогена (гликогеногенез)
Нарушения обмена гликогена
Глава 19. Липиды тканей, переваривание и транспорт липидов
Липиды тканей человека.
Липиды пищи, их переваривание и всасывание.
Глава 20. Обмен триацилглицеролов и жирных кислот
Регуляция синтеза триацилглицеролов
Регуляция мобилизации триацилглицеролов
Обмен жирных кислот
Обмен кетоновых тел
Синтез жирных кислот
Регуляция синтеза жирных кислот.
Глава 21. Обмен сложных липидов
Глава 22. Метаболизм холестерола. Биохимия атеросклероза
Биохимические основы лечения атеросклероза.
Глава 23. Обмен аминокислот. Динамическое состояние белков организма
Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте
Наследственные нарушения транспорта аминокислот
Расщепление белков в тканях
Превращение аминокислот микрофлорой кишечника
Пути обмена аминокислот в тканях
Окислительное дезаминирование глутамата
Непрямое дезаминирование аминокислот
Пути катаболизма углеродного скелета аминокислот
Глава 24. Образование и обезвреживание NH3 в организме
Тканевое обезвреживание аммиака
Общее (конечное) обезвреживание аммиака
Вторичная (приобретенная) гипераммониемия.
Глава 25. Метаболизм отдельных аминокислот
Метаболизм фенилаланина и тирозина
Нарушение обмена фенилаланина и тирозина
Глава 26. Обмен нуклеотидов
Биосинтез пуриновых нуклеотидов
Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
Распад нуклеиновых кислот в желудочно-кишечном тракте и тканях
Нарушения обмена нуклеотидов
Глава 27. Регуляция и взаимосвязь метаболизма
Глава 28. Биохимия печени
Роль печени в углеводном обмене
Роль печени в липидном обмене
Роль печени в обмене аминокислот и белков
Обезвреживающая функция печени
Глава 29. Водно-электролитный обмен
Глава 30. Биохимия крови
Особенности метаболизма в форменных элементах крови
Характеристика белков сыворотки крови
Патологии системы свертывания крови.
Глава 31. Биохимия почек
Глава 32. Особенности метаболизма в нервной ткани
Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ)
Обмен свободных аминокислот в головном мозге
Энергетический обмен в нервной ткани
Липидный обмен в нервной ткани
Роль медиаторов в передаче нервных импульсов
Нейрохимические основы памяти
Глава 33. Биохимия мышечной ткани
Белки мышечной ткани
Роль ионов кальция в регуляции мышечного сокращения