Белок
Скачать реферат: Белок |
|||
|
История открытия и изучения белков
Внедрение первого препарата белкового вещества описано в работах Я. Б. Беккари. Эксперименты с белковыми веществами растительного происхождения проводили И. М. Руэль, А. Пармантье и др. Экспериментальные работы с белковыми веществами животного происхождения были осуществлены Ф. Кене, Ф. Вассерберг, И. Пленк.
А. Ф. Фукруа первый делает попытки по установлению строения белков и сравнению белковых веществ различных тканей и жидкостей живого организма.
Первые данные об элементарном составе белков были получены Гей-Люссаком и Тенаром.
Над установлением эмпирических формул белковых веществ работали Ш. А. Вюрц, Э. Бауленхауер, Э. Фреши и А. Валансьен и др.
Открытие аминокислот было сделано такими учеными как Л. Н. Воклен, У. Г. Волластон, Г. Мульдер, А. Браконно и др.
В работах А. Я. Данилевского и Э. Фишера описывается способ связи аминокислот в белковой молекуле. Значительный вклад в развитие представлений о структурах белковой молекулы внес К. У. Линдерстрем-Ланг и др.
В 1921 г. состоялось открытие Московского биохимического института. Физико-химические методы исследования белков в 1930 – 1940-х гг. были продолжены Д. Л. Талмуд, П. В. Афанасьевым и др.
Особенно следует отметить вклад Ф. И. Гизе, А. И. Коднева, П. Т. Ильенкова, А. Я. Данилевского, А. П. Сабанеева, Н. Н. Любавина и других отечественных ученых в развитие представлений о химическом строении белка.
Элементарный состав белков. Методы выделения и фракционирования белков
Способы гомогенизации материала:
- размалывание на специальных мельницах, измельчение в гомогенизаторах Уорринга и Поттера, ультразвуком, попеременным замораживанием и оттаиванием, осмотическим шоком, методом азотной бомбы;
- экстракция белков растворами солей, буферными смесями (фосфатный, цитратный, боратный), органическими растворителями (водными растворами одно- и многоатомных спиртов, уксусной и дихлоруксусной кислот, ацетона и др.).
Методы фракционирования белков:
- высаживание, осаждение органическими растворителями (метиловым и этиловым спиртами, ацетоном, диоксаном и др.);
- осаждение солями тяжёлых металлов (Hg2+, Zn2+, Ca2+, Ba2+, Pb2+, Cu2+, и др.), электрофорез жидкостный, на бумаге и блоке агар-агара.
Гомогенность и молекулярная масса белков
Способы очистки белковых препаратов от низкомолекулярных примесей:
- диализ;
- электродиализ;
- кристаллизация;
- ильфильтрация.
Методы определения гомогенности белковых препаратов осуществляется:
- по независимости растворимости от количества твердой фазы;
- по хроматографической, электроогорепической и гравитационной однородности;
- по кристалличности, по содержанию HS- группы и концевых аминокислот.
Методы определения молекулярной массы белка:
- гравитационный (ультрацентрифугирование);
- вискозометрический;
- осмометрический;
- электронно-микроскопический;
- хроматографический;
- химический;
- оптический.
Аминокислотный состав белков
Аминокислоты — основные структурные элементы всех белков. Они очень разнообразны. Аминокислоты делят на природные и искусственные. Кроме того, аминокислоты также подразделяются на рацемические и оптические активные аминокислоты. Особое значение для жизни имеют а-аминокислоты. Аминокислоты могут быть заменимыми и незаменимыми для человека.
Строение белковой молекулы
Способ связи аминокислот в белковой молекуле описан в работах А. Я. Данилевского и Э. Фишера. Важную роль в этом играют методы синтеза пептидов (синтез пептидов по методу Р. Меррифильда). Структура белковой молекулы строится по полипептидной теории.
Природные пептиды — это карнозин, глутатион, офтальмовая кислота, окситоцин, вазопрессин, ораллондин и др.
Для первичной структуры белков значимы понятия N- и C-концевых аминокислот, а также расщепление дисульфидных связей и окисление остатков цистеина в цистеиновую кислоту. Селективный гидролиз трепсином и химотрипсином, фракционирование пептидов методом электрофореза и хроматографии помогают в расшифровке первичной структуры выделенных пептидов и воссозданию полной структуры полипептидной цепи.
Вторичная структура белков включает в себя понятие об а- и в-конформациях полипептидной цепи. Четко прослеживается связь первичной и вторичной структуры белковой молекулы.
Методы выявления третичной структуры белков описаны в работах Дж. Кендрю, М. Петруца и Филипса по рентгеноструктурному анализу третичной структуры гемоглобина. Здесь же представлены типы связей, обеспечивающих поддержание структуры белковой молекулы, обращается внимание на гидрофобные зоны в молекулах глобумерных белков. Приоритет в разработке учения об ориентации гидрофобных и гидрофильных радикалов в процессе свёртывания полипептидной цепи в глобулу остается за отечественными исследователями: Д. Л. Талмуда, Б. Н. Талмуда и П. В. Афанасьева. Третичная структура белков отличается динамичностью.
Четвертичная структура белков включает субъединицы, протомеры и эпимолекулы (мультимеры). Конкретные примеры четвертичной структуры белков: инсулин, гемоглобин, вирус табачной мозаики и т. п.
Номенклатура и классификация белков
Белки делятся на:
- простые (протеины) белки;
- сложные (протеиды) белки.
Классификация протеинов проводится следующим образом:
- по форме белковой молекулы;
- по происхождению;
- по аминокислотному составу.
Биологические функции белков
Белки могут выполнять функции ферментов, гормонов, антибиотиков и др. К наиболее изученным представителям белков и полипептидов относятся окситоцин, вазопрессин, инсулин, гормон роста, рибонуклеаза, интерфероны и некоторые другие.
Современные исследования в области химии белка
Органическая химия и биохимия определяет подходы к изучению сложных природных соединений: синтез аминокислот и белков.
Химические методы используются для изучения клетки в цитохимии и биохимии, в этих областях также решается проблема организации клетки.
Кроме того, биохимические исследования активно проводятся в медицине, чему способствует создание биохимических кафедр и лабораторий.