Етапи визначення АК послідовності в пептидах Синтез білка

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки
Кафедра ЕТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
«Етапи визначення АК послідовності в пептидах.
Синтез білка »
МІНСЬК, 2008

Попереднє звільнення кожного аналізованого пептиду від домішок інших.
1. Ідентифікація NH 2 - та СООН - кінцевих залишків.
2. Розщеплення за допомогою трипсину непошкодженою ланцюга на ряд більш коротких пептидів (фрагментів).
3. Поділ фрагментів пептидів за допомогою електрофорезу або хроматографії.
4. Визначають NH 2 - та СООН-групи фрагментів.
5. Більш довгі фрагменти аналізують, встановлюючи первинну структуру.
6. Піддають поліпептид часткового гідролізу (хімотрипсин, пепсин)
7. Зіставляють амінокислотний склад у двох наборах пептидних компонентів.
Визначено АК послідовність бичачого інсуліну, молекула якого складається з двох поліпептидних ланцюгів, що містять А-21 і В-30 амінокислотних залишків, ці два ланцюги поперечно пов'язані-SS-містками і мають ще один такий місток всередині ланцюга. також розшифровані адренокортикотропіну, рибонуклеаза, гемоглобін.
Видова специфічність АК - інсулін у тварин і людини. Цитохром С - білок переносник електронів у всіх тварин, рослин і мікроорганізмів.
В даний час для кількісного визначення АК застосовується реакція їх з нінгідрином. У першій стадії реакції нингидрин відновлюється. У результаті утворюється аміак, який у другій стадії реагує з нінгідрином, утворюючи синьо-фіолетовий продукт, інтенсивність забарвлення якої (570 нм) пропорційна кількості АК.
На основі Нінгідринова реакції розроблено метод хроматографії розподілу на папері. Ця ж реакція використовується і в автоматичному аналізаторі АК: після поділу на колонці, заповненій спеціальними іонообмінними смолами, елюент з колонки надходить в змішувач, туди ж надходить розчин нингидрина, інтенсивність забарвлення вимірюється на спектрофотометрі і записується у вигляді піків. Суміш АК успішно поділяється і методом електрофорезу на папері. При рН = 6,0 добре розділяються кислі і основні АК з нейтральними. Негативно заряджені АК рухаються до анода, а позитивно - до катода, нейтральні залишаються на старті. Після електрофорезу АК виявляють за допомогою хімічних реакцій.
Найбільш багаті білковими речовинами тканини і органи тварин. Джерелом білка є також мікроорганізми і рослини. У тілі людини білки складають 45% сухої маси. Крім вуглецю (50-54%), кисню (21,5-23,5%) і водню (6,5-7,3%), що входять до складу майже всіх органічних полімерних молекул, обов'язковим компонентом білків є азот (15 - 17%), сірка (0,3-2,5%), в невеликих кількостях містяться залізо, марганець, фосфор, магній, йод.
Для дослідження властивостей білків, також як і для вивчення їх хімічного складу і будови необхідне отримання їх у хімічно індивідуальному стані.
Білкові речовини чутливі до підвищення температури і до дії більшості хімічних реагентів. Білки виділяють при низькій (+4 о С) температурі. Органи і тканини тварин подрібнюють, гомогенізують. Більшість білків тканин добре розчиняються у 8-10% розчинах солей. Для екстракції білків застосовуються буферні суміші з певними значеннями рН середовища. Поділ суміші білків - фракціонування. Для цього використовують різні методи: висолювання, хроматографію, гель-фільтрацію, електрофорез, ультрацентрифугирование і т.д.
Таким чином, основна структурна одиниця білка - мономер-амінокислота. Білки - високомолекулярні, N-містять біомолекули, що складаються в основному з амінокислот. Молекулярна маса білків коливається від 6000 до 1000000 і вище дальтон.
У величезної кількості білків хімічну будову не з'ясовано, тому основними методами для визначення молекулярної маси є методи седиментаційного аналізу (включаючи центрифугування в градієнті щільності), хроматографії, гель-фільтрації та електрофорезу.
Седиментаційних аналіз проводять у ультрацентрифугу і обчислюють молекулярну масу по швидкості седиментації (чим більше маса досліджуваної речовини, тим менше швидкість осадження).
Тонкошарова гель-фільтрація. Довжина пробігу білка (у мм) через тонкий шар сефадекса знаходиться в логарифмічній залежності від молекулярної маси білка.
Величину і форму білкових молекул визначають завдяки застосуванню методів скануючої електронної мікроскопії та рентгеноструктурного аналізу, що дозволило в деталях розшифрувати не тільки просторову структуру, а й відповідно форму і ступінь асиметрії білкових молекул у всіх трьох вимірах.
У процесі життєдіяльності організму білків належить особлива роль, тому що ні вуглеводи, ні ліпіди не можуть їх замінити у відтворенні основних структурних елементів клітини, а також в освіті таких найважливіших речовин, як ферменти і гормони. Проте синтез білка з неорганічних речовин можливий тільки в рослинних клітинах. У тваринному організмі білок синтезується з амінокислот, частина яких утворюється в самому організмі, а інші АК в організмах не синтезується і повинні надходити з їжею. Тому біологічна цінність білків їжі визначається наявністю в їх складі всіх АК.
Стан білкового обміну організму залежить не тільки від кількості прийнятого з їжею білка, але і від якісного його складу. Природні білки мають неоднакову харчову цінність. Тому для задоволення пластичних потреб організму потрібні різні кількості різних білків їжі. Чим ближче амінокислотний склад приймається харчового білка до амінокислотним складом білків тіла, тим вище його біологічна цінність. Ступінь засвоєння харчового білка залежить також від ступеня гідролізу, розпаду його під впливом ферментів шлунково-кишкового тракту. Ряд білкових речовин (вовна, волосся, пір'я) незважаючи на їх близьку до білків тіла, майже не використовуються в якості харчового білка, оскільки вони не гідролізуються протеиназа кишечника людини і більшості тварин.
З поняттям біологічної цінності білків тісно пов'язане питання про незамінних АК. Живі організми істотно розрізняються за здатністю синтезувати АК. Вищі хребетні тварини не синтезують всіх необхідних для синтетичних цілей АК.
В організмі людини синтезується тільки 10 з 20 АК білкової молекули. Це - замінні АК. Вони можуть бути синтезовані з продуктів обміну вуглеводів і ліпідів. Інші 10 амінокислот не синтезуються в організмі, вони називаються незамінні амінокислоти.
Встановлено, що незамінність амінокислот для росту і розвитку організму тварин і людини пов'язана з відсутністю здатність тканин синтезувати вуглецеві скелети незамінних АК, оскільки процес амінування кетопроізводних здійснюється легко за допомогою реакцій трансамінування. для забезпечення нормальної життєдіяльності всі ці 10 АК повинні надходити з їжею. Для дорослої людини аргінін і гістидин виявилися частково замінними. Виняток незамінних АК з харчової суміші супроводжується розвитком негативного азотистого балансу, слабкості, порушень з боку нервової системи і т.д. Для людини білки м'яса, молока, яєць біологічно більш цінні, оскільки їх амінокислотний склад ближче до АК складу організму і тканин людини. Рослинні білки містять весь необхідний набір АК, але в іншому співвідношенні. Тому для задоволення потреб організму в білках їх необхідно значно більше.
Замінні: гліцин, аланін, аспарагін, серин, тирозин, глутамін, пролін, аспарагінова та глутамінова кислоти, цистеїн.
Незамінні: треонін, валін, лейцин, ізолейцин, фенілаланін, триптофан, лізин, метіонін, глутамін і гістидин.
Слід особливо підкреслити, що недолік якої-небудь однієї незамінною АК веде до неповного засвоєння та інших АК. Слід враховувати і видові відмінності незамінності окремих АК.
Білкові резерви. Під терміном резервні білки розуміють не особливі відкладення білків, а легкомобілізуемие при необхідності тканинні білки, які після гідролізу під дією тканинних протеїназ служать постачальниками АК, необхідних для синтезу ферментів і гормонів.
Спостереження за хворими в клініці свідчить про те, що при голодуванні або важких інфекційних захворюваннях, коли спостерігається інтенсивний розпад органів, то в першу чергу знижується маса печінки і м'язів, без істотної зміни маси мозку і серця. Організм як би жертвує білками печінки і м'язів для забезпечення нормальної діяльності життєво важливих органів. Прийнято вважати, що білки плазми крові, печінки і м'язів можуть служити в якості "резервних", хоча за своєю суттю різко відрізняються від ресурсів вуглеводнів (відкладення глікогену в печінці і м'язах) і ліпідів (відкладення жирів). Існування в організмі механізму термінової мобілізації білкових ресурсів в екстремальних умовах має важливе фізіологічне значення.
Амінокислоти в організмі піддаються різноманітним перетворенням, всі вони беруть участь в процесі біосинтезу білка. Встановлено, що носіями спадкової інформації є молекули ДНК, на яких закодовані генетичні особливості організму, в тому числі склад і структура синтезованих білків.
Первинна структура ДНК являє собою певну послідовність мононуклеотидів, кожні три з яких носять назви триплет і кодують цілком певну амінокислоту.

Синтез білка можна умовно розділити на три етапи.
1 етап - синтез інформаційної РНК - транскрипція. Синтез інформаційної РНК відбувається в ядрі клітини і полягає в тому, що молекула ДНК, як має подвійну спіраль, у певні моменти розкручується і на одній з ниток ДНК будується молекула інформаційної РНК. У результаті цього молекула останньою в точності повторює чергування азотистих основ ДНК і служить переносником генетичної інформації, тобто матрицею, за якою будується білок.
2 етап - починається з активації амінокислот за участю ферментів і АТФ з утворенням комплексів - аміноаціладенілатов. Для кожної АК є своя певна транспортна РНК, до якої приєднується тільки дана активована АК, і такий комплекс переноситься до рибосом.
3 етап - власне синтез білка - трансляція. На молекулі інформаційної РНК виділяються певні триплети (кодони), які комплементарні відповідним антикодоном транспортної РНК. У міру пересування інформаційної РНК по рибосоме відбувається приєднання транспортної РНК своїми антикодоном до кодонам інформаційної РНК і з'єднані амінокислоти взаємодіють між собою, утворюючи поліпептидний ланцюг, специфічну для даного білка, тобто його первинну структуру. Надалі вона піддається спіралізаціі і певної упаковці в просторі, що формує вторинну і третинну структуру даного білка.
Регуляція біосинтезу АК.
1. Регуляція біосинтезу білка здійснюється придушенням першій стадії біосинтезу за принципом зворотного зв'язку. Перша реакція, яка зазвичай незворотна, каталізується аллостеріческій ферментом (регуляторним).
2. Генетична репресія і депресія синтезу ферментів. Зміна швидкості транскрипції ДНК. Репресія відбувається тоді, коли продукт даної реакції є у ​​клітці або середовищі в концентрації, достатній для задоволення метаболічних потреб.
Переварювання білків.
Головним чином тваринні продукти (м'ясо, риба, сир) і тільки деякі рослинні (горох, квасоля, соя) багаті білками, в той час як найбільш поширені рослинні продукти містять мало білка. Білки їжі, за рідкісним винятком, не засвоюються організмом, якщо вони не будуть розщеплені до стадії вільних АК. Гідроліз харчових білків здійснюється шляхом послідовного дії протеолітичних ферментів, позбавляючи білки їжі видовий і тканинної специфічності і надаючи продуктам гідролізу здатність всмоктуватися в кров через стінку кишечника. Гідроліз хімічно зводиться до розриву пептидного зв'язку-CO-NH-білкової молекули з приєднанням елементів води до продуктів розпаду.
Протеолітичні ферменти відносяться до класу гідролаз або пептидаз. Є 2 групи:
Екзопептидаза, що каталізують розрив кінцевий пептидного зв'язку та ендопептидаз, що гідролізують пептидні зв'язки всередині пептидного ланцюга. Ендопептидаз - пепсин, що міститься в шлунковому соку, трипсин, хімотрипсин і еластаза, синтезуються в підшлунковій залозі. Екзопептидаза - карбоксипептидази А і В - синтезуються в підшлунковій залозі. Амінопептидази - виробляються в клітинах слизової оболонки кишечника (аланінамінопептідаза і лейцинамінопептидаза).
Процес переварювання пептидів, їх розщеплення до вільних АК в тонкому кишечнику завершують три-і ді-пептидази.
В даний час накопичується все більше даних про більш широкої біологічної ролі протеолітичних ферментів тканин в регуляції ряду процесів в організмі. Деякі з них виконують захисну функцію. Регулювання включає перетворення неактивного попередника в активний білок, що пов'язано з розривом обмеженого числа пептидних зв'язків у молекулі білка.
У регуляції синтезу протеолітичних ферментів активно беруть участь інгібітори протеїназ білкової природи, вони містяться в підшлунковій залозі, плазмі крові, курячому яйці.
Переварювання білків у шлунку.
У шлунковому соку міститься активний фермент - пепсин. Він гідролізує переважно пептидні зв'язки, утворені аміногрупами ароматичних кислот (фенілаланін, тирозин). Розщеплює практично всі природні білки. Виняток становлять кератіди, протаміни, гістони і мукополісахариди.
Реннін каталізує згортання (створожіваніе) молока, тобто перетворення розчинного казеїноген в казеїн.
Переварювання білків в кишечнику:
У підшлунковій залозі виробляються 3 білкових ферменту: трипсин, хімотрипсин і карбоксипептидаза.
Трипсин і хімотрипсин розривають внутрішні пептидні зв'язки. Подальший гідроліз пептидів до вільних АК здійснюється під впливом карбоксипептидази, амінопептидази і діпептідаз. Продукти гідролізу білків всмоктуються в шлунково-кишковому тракті в основному у вигляді АК. Амінокислоти після всмоктування в кишечнику, через ворітну вену надходять у печінку, частина з них розноситься кров'ю по всьому організму і використовується для фізіологічних цілей.
У печінці використовуються АК:
Для синтезу білків і білків плазми крові, пуринових і піримідинових нуклеотидів, НАД. Різна швидкість проникнення АК через біомембрани клітин свідчить про існування в організмі активної транспортної системи, що забезпечує перенесення АК як через зовнішню клітинну мембрану, так і через систему внутрішньоклітинних мембран. Тонкі механізми цього процесу нерозшифрованих.
З інших шляхів перетворення АК важливе значення відіграють такі:
Дезамінування, переамінування та декарбоксилювання.
Дезамінування - процес розщеплення АК під дією ферментів дезамінази або оксидаз з виділенням аміаку і утворенням безазотистих залишку, що відбувається кількома шляхами, в тому числі відновлювальних, гідролітичним, внутрішньомолекулярним і окислювальним. У тварин і людини переважають два останні види дезамінування. Окислювальному дезамінуванню піддається глутамінова кислота, фермент глутаматдегідрогенази.
Переамінування - безпосередній перенесення групи амінів від АК на кетокислот без звільнення аміаку. Фермент - амінотрансфераза. Ці реакції забезпечують а) біосинтез замінних АК, б) розпад АК, в) об'єднання шляхів обміну вуглеводів і АК.
Декарбоксилювання - під дією декарбоксилаз АК відбувається відщеплення від АК вуглекислого газу і утворюються відповідні аміни. Утворені аміни називають біогенними амінами. Гістидин - викликає розширення капілярів, звуження великих судин, скорочення гладкої мускулатури внутрішніх органів, посилення секреції соляної кислоти в шлунку. Серотонін сприяє підвищенню кров `яного тиску і звуження бронхів. Альфа-аміномасляна кислота служить медіатором гальмування нервової системи. В організмі біогенні аміни знаходяться в неактивній зв'язаній формі, з якої вони звільняються в міру необхідності, Руйнуються в печінці моноамінооксидази.
У результаті розпаду АК в організмі утворюється аміак. Вуглекислий газ і вода. Вуглекислий газ частково виводиться з організму або використовується для синтезу жирних кислот, глюкози і т.д. Аміак дуже токсичний і організм виробив механізми його знешкодження. Основні - освіта глутаміну. Це відновне амінірованіе - процес, зворотний дезамінуванню.
Основна частина АК, які надійшли з їжею або що утворилися при розпаді тканинних білків витрачається на біосинтез білка.
Частина, що залишилася АК піддається специфічним перетворенням і бере участь в освіті:
Гліцин-бере участь у синтезі креатину, серину, гемоглобіну, пуринових азотистих основ
Аланін - при його дезамінування утворюється піровиноградна кислота, він бере участь у синтезі глюкози, глікогену і ацетил КоА.
Метіонін є учасником синтезу холіну, тиміну, адреналіну, креатину.
Серін - є вихідною речовиною для синтезу 3-фосфогліцеринової кислоти, одного з субстратів обміну глюкози і глікогену, піровиноградної кислоти, цистеїну.
Глутамінова і аспарагінова кислоти беруть участь у знешкодженні аміаку, в реакціях циклу Кребса.
Аргінін бере участь у синтезі сечовини
Гістидин - у синтезі гемоглобіну, при розпаді утворює біогенний амін - гістамін.

Патологія білкового обміну.
Однією з причин порушення обміну білків є недостатнє його споживання. Може бути і вторинним, тобто може розвиватися на основі інших захворювань (порушення перетравлення, кровотечах, захворюваннях печінки).
Частіше за все пов'язане з порушенням співвідношення АК, що мають екзогенне (за браку незамінних АК) і ендогенне (пов'язана з порушенням обміну окремих АК). Причиною екзогенної недостатності є одноманітне білкове харчування з обмеженим споживанням тваринних білків і як наслідок недостатність незамінних АК.
Екзогенні порушення обміну АК можуть бути викликані спадковими захворюваннями, що мають в своїй основі падіння активності ферментів, відповідальних за синтез замінних АК або їх перетворень.
Наприклад, альбінізм виникає при порушенні синтезу пігменту меланіну і супроводжується відсутністю характерного забарвлення волосся, райдужної оболонки очей, шкіри. Волосся і шкіра мають неприродний білий колір.
Недолік триптофану має наслідком порушення діяльності серця і помутніння кришталика (катаракта).
Зниження рівня метіоніну призводить до ураження підшлункової залози.
Виникнення і подальший розвиток специфічного патологічного синдрому при цих захворюваннях обумовлено повним або частковим виключенням певних ферментативних активностей.
Організм або втрачає здатність синтезувати даний фермент, або його утворюється недостатня кількість, або синтезується аномальний фермент, за структурою відрізняється від нативного.
Наслідком є ​​накопичення в тканинах підвищеного вмісту продуктів обміну, що надають токсичну дію на організм і в першу чергу на ЦНС.

ЛІТЕРАТУРА
1. Мецлер Д. Біохімія. Т. 1, 2, 3. "Світ 2000
2. Ленінджер Д. Основи біохімії. Т.1, 2, 3. "Світ" 2002
3. Фримель Г. Імунологічні методи. М. "Медицина 2007
4. Медична електронна апаратура для охорони здоров'я. М 2001
5. Резніков О.Г. Методи визначення гормонів. Київ "Наукова думка 2000
6. Бредікіс Ю.Ю. Нариси клінічної електроніки. М. "Медицина 1999
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
40.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Синтез білка
Матричний синтез білка
Білка білка в колесі
Синтез високоякісних прекурсорів та визначення термічної стабільності нанокомпозицій на основі
Послідовності
Зворотні послідовності
Багатовимірні послідовності Фібоначчі
Виробництво білка
Білка в колесі
© Усі права захищені
написати до нас