Определить последовательность аминокислот в белке

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: определить последовательность аминокислот в белке с профессиональным описанием и объяснением.

Определить последовательность аминокислот в белке

Аминокислотная последовательность инсулина

На расшифровку структуры инсулина было затрачено 10 лет (1944 – 1954 гг.).

В белки входят двадцать аминокислот, но в разных количествах и в разной последовательности. Именно последовательность аминокислот определяет трехмерную структуру белков и их функцию. С помощью гидролиза, разрывающего пептидные связи в молекуле белка, можно было найти соотношение аминокислот в ней, но как определить их последовательность, не было ясно до середины ХХ века. Эту задачу первым решил Фредерик Сенгер в 1955 г . Классическую работу он провел на молекуле инсулина – важного для медицины пептидного гормона, регулирующего содержание глюкозы в крови. Сенгер расщеплял инсулин разными протеиназами (ферментами, расщепляющими полипептидную цепь между определенными аминокислотными остатками) и получал несколько наборов коротких пептидов. В них он научился определять последовательность аминокислотных остатков, начиная с того, который был на конце цепочки (у него была свободная аминогруппа). Имея в своем распоряжении набор пептидов, Сенгер сумел определить, какие из них перекрываются, и восстановил исходную последовательность аминокислот в инсулине.

Главное в белке — последовательность аминокислот

Читайте также:

  1. E) аминокислоты.
  2. III Установите последовательность.
  3. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ БЕЛКОВ
  4. Аминокислоты могут давать энергию
  5. Анализ показателей себестоимости: ее виды, цели, задачи, последовательность и методика анализа. Анализ затрат на 1 руб. продукции.
  6. Анализ расходов организации: цели, последовательность проведения, особенности показателей в различных отраслях деятельности потребительской кооперации.
  7. Бесконечно малая, сходящаяся, расходящаяся числовая последовательность.
  8. Билет 6 — Принципы выбора схем установки, обеспечивающих наибольшую точность при обработке. Последовательность расчета прспособления на точность.
  9. Биосфера Земли (новые сведения, границы, вещества, составляющие биосферу, главное звено управления – энергия).
  10. В2. Установите последовательность процессов двойного оплодотворения цветковых растений
  11. В3 Установите последовательность этапов индивидуального развития шляпочного гриба
  12. Вопрос. Строение и свойства аминокислот.

Объединение аминокислот через пептидные связи создает линейную полипептидную цепь, которая называется первичной структурой белка.

Участок белковой цепи длиной в 6 аминокислот (Сер-Цис-Тир-Лей-Глу-Ала)
(пептидные связи выделены желтым цветом, аминокислоты — красной рамкой)

Первичная структура белков, т.е. последовательность аминокислот в нем, программируется последовательностью нуклеотидов в ДНК. Выпадение, вставка, замена нуклеотида в ДНК приводит к изменению аминокислотного состава и, следовательно, структуры синтезируемого белка.

Если изменение последовательности аминокислот носит не летальный характер, а приспособительный или хотя бы нейтральный, то новый белок может передаться по наследству и остаться в популяции. В результате возникают новые белки с похожими функциями. Такое явление называется полиморфизмбелков.

Например, при серповидноклеточной анемии в шестом положении β-цепи гемоглобина происходит замена глутаминовой кислоты на валин. Это приводит к синтезу гемоглобина S (HbS) – такого гемоглобина, который в дезоксиформе полимеризуется и образует кристаллы. В результате эритроциты деформируются, приобретают форму серпа (банана), теряют эластичность и при прохождении через капилляры разрушаются. Это в итоге приводит к снижению оксигенации тканей и их некрозу.

Последовательность и соотношение аминокислот в первичной структуре определяет формированиевторичной, третичнойи четвертичнойструктур.

Дата добавления: 2015-04-30 ; Просмотров: 260 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Определить последовательность аминокислот в белке

Уровни структурной организации белков

Первичная структура – строго определенная линейная последовательность аминокислот в полипептидной цепочке.

Стратегические принципы изучения первичной структуры белка претерпевали значительные изменения по мере развития и усовершенствования применяемых методов. Следует отметить три основных этапа в их развитии. Первый этап начинается с классической работы Ф. Сенгера (1953) по установлению аминокислотной последовательности инсулина, второй – с широкого введения в структурный анализ белка автоматического секвенатора (начало 70-х годов 20 века), третий – с разработки скоростных методов анализа нуклеотидной последовательности ДНК (начало 80-х годов 20 века).

Первичная структура белка определяется:

1. Природой входящих в молекулу аминокислот.

2. Относительным количеством каждой аминокислоты.

3. Строго определенной последовательностью аминокислот в полипептидной цепи.

Предварительные исследования перед определением первичной структуры белка

1. Очистка белка

2. Определение молекулярной массы.

[2]

3. Определение типа и числа простетических групп (если белок конъюгированный).

4. Определение наличия внутри- или межмолекулярных дисульфидных связей. Обычно одновременно определяют наличие в нативном белке сульфгидрильных групп.

5. Предварительная обработка белков, обладающих 4-й структурой, с целью диссоциации субъединиц, их выделения и последующего изучения.

Стадии определения первичной структуры белков и полипептидов

1. Определение аминокислотного состава (гидролиз, аминокислотный анализатор).

2. Идентификация N- и С-концевых аминокислот.

3. Расщепление полипептидной цепи на фрагменты (трипсин, химотрипсин, бромциан, гидроксиламин и др.).

4. Определение аминокислотной последовательности пептидных фрагментов (секвенатор).

5. Расщепление исходной полипептидной цепи другими способами и установление их аминокислотной последовательности.

6. Установление порядка расположения пептидных фрагментов по перекрывающимся участкам (получение пептидных карт).

Методы определения N-концевых аминокислот

1. Метод Сенгера.

2. Метод Эдмана (реализован в секвенаторе).

3. Реакция с дансилхлоридом.

4. Метод с применением аминопептидазы.

Методы определения С-концевых аминокислот

1. Метод Акабори.

2. Метод с применением карбоксипептидазы.

3. Метод с применением боргидрида натрия.

Общие закономерности, касающиеся аминокислотной последовательности белков

1. Не существует одной уникальной последовательности или группы частичных последовательностей, общих для всех белков.

2. Белки, выполняющие разные функции, имеют разные последовательности.

3. Белки со схожими функциями имеют похожие последовательности, однако совпадение последовательности проявляется обычно лишь в малой степени.

4. Одинаковые белки, выполняющие одинаковые функции, но выделенные из разных организмов, обычно имеют значительное сходство в последовательности.

5. Одинаковые белки, выполняющие одинаковые функции и выделенные из организмов одного вида, почти всегда обладают совершенно одинаковой последовательностью.

Высшие уровни структуры белков, их биологическая активность тесно связаны и фактически определяются аминокислотной последовательностью. То есть, первичная структура генетически детерминирована и определяет индивидуальные свойства белков, их видовую специфичность, на ее основе формируются все последующие структуры.

Читайте так же:  Всасывание аминокислот и глюкозы происходит

Вторичная структура белка – конфигурация полипептидной цепи, образующаяся в результате взаимодействий между её функциональными группами.

Разновидности вторичной структуры:

3. Статистический клубок.

Первые две разновидности представляют собой упорядоченное расположение, третья – неупорядоченное.

Раздел 3. Определение последовательности аминокислот в белке по исходной ДНК

34. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ААГГЦТАЦГТТГ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

35. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ГГЦТЦТАГЦТТЦ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

36. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ААГЦГТГЦТЦАГ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

37. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ЦЦАТАТЦЦГГАТ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

38. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: АГТТТЦТГГЦАА. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

39. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ГАТТАЦЦТАГТТ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

40. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ЦТАТЦЦГЦТГТЦ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

41. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ААГЦТАЦАГАЦЦ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

42. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ГГТГЦЦГГАААГ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

43. Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ЦЦЦГТАААТТЦГ. Постройте на ней и-РНК и определите последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка и антикодоны т-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

44. Фрагмент молекулы ДНК, определяющий первичную структуру полипептида, имеет последовательность нуклеотидов ГТЦАТГГЦТТАГ. Определите аминокислотную последовательность, а также последовательность и-РНК, число т-РНК и нуклеотидный состав их антикодонов, участвующих в биосинтезе белка. Объясните полученные результаты.

Раздел 4. Определение последовательности аминокислот в белке по исходной и-РНК или т-РНК

45. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

46. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГАУГАГУАЦУУЦААА. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

47. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ЦГАГГУАУУЦЦЦУГГ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

48. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: УГУУЦААУАГГААГГ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

49. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ЦЦГЦААЦАЦГЦГАГЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

50. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: АЦАГУГГЦЦААЦЦЦУ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

51. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГАЦАГАЦУЦААГУЦУ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

52. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: УГЦАЦУГААЦГЦГУА. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

53. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦАГГЦЦАГУУАУАУ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

54. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

55. В биосинтезе полипептида участвовалит-РНКс антикодонами УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите последовательность аминокислот в пептиде, строение и-РНК и нуклео­тидную последовательность двойной цепи молекулы ДНК, которая несёт информацию о синтезируемом полипептиде. Ответ поясните.

Определите последовательность аминокислот в белке, если цепь молекулы ДНК имеет , следующую последовательность нуклеотидов : ААЦТТАГЦГ

Решение:Зная последовательность уже готовой транскрибируемой цепи ДНК, по приципу комплементарности, правилу Чаргафа, строим цепь иРНК(помним, что А=У, Ц=Г ):ДНК: 3′- ААЦТТАГЦГ -5’иРНК: 5′- УУГААУЦГЦ -3’Далее рабиваем цепь иРНК на триплеты(одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами(триплетом)):5′- УУГ . ААУ . ЦГЦ -3’После этого, по таблице генетического кода, который представлен ниже во вложении, находим для каждого триплета соответствующую аминокислоту и строим участок искомого белка:5′- УУГ . ААУ . ЦГЦ -3′ — Лей — Асн — Арг -Ответ: — Лей — Асн — Арг -.

Читайте так же:  Для чего нужны аминокислоты всаа

Зная нуклеотидный состав участка смысловой цепи ДНК, по принципу комплементарности определяем структуру и-РНК, учитывая, что вместо тимина РНК содержит урацил, который , как и тимин, комплементарен аденину.1) ДНК — ААЦТТАГЦГ и-РНК — УУГААУЦГЦ2) Затем разбиваем построенную и-РНК на триплеты и, используя таблицу генетического кода, определяем последовательность аминокислот в полипептиде.УУГ – ААУ – ЦГЦПолипептид: лейцин- аспарагин — аргинин

Определить последовательность аминокислот в белке

Как мы уже поняли из рассмотрения

-спирали и -конформации, вторичная структура полипептидной цепи, характеризующая взаимное расположение соседних аминокислотных остатков, определяется ее аминокислотной последовательностью.
Видео (кликните для воспроизведения).

Многие инвариантные аминокислотные остатки гомологичных белков, т. е. остатки, присутствующие всегда в определенных положениях полипептидных цепей независимо от вида организма. из которого получен белок, по всей вероятности, занимают наиболее важные в структурном отношении места в полипептидной цепи. Одни из инвариантных остатков встречаются вблизи изгибов цепи или в самих изгибах, тогда как другие, например остатки цистина, находятся в тех местах цепи, где между близко расположенными петлями третичной структуры возникают поперечные связи. Ряд инвариантных аминокислотных остатков занимает строго определенное положение в каталитических центрах ферментов или в местах связывания простетических групп, например гемогруппы в цитохроме с.

Но наиболее убедительное доказательство того, что третичная структура глобулярного белка определяется его аминокислотной последовательностью, получено в экспериментах, в которых было показано, что денатурация некоторых белков — это обратимый процесс. У большинства глобулярных белков при нагревании или под воздействием экстремальных значений pH происходит развертывание цепей и утрата биологической активности без разрыва ковалентных связей полипептидного остова. Многие годы процесс денатурации белков считался необратимым; например, белок, свернувшийся при варке яиц, после охлаждения уже не возвращается в исходное растворимое состояние. Однако было обнаружено, что у некоторых глобулярных белков, денатурированных путем нагревания или под воздействием экстремальных значений pH, нативная структура и биологическая активность восстанавливаются при медленном охлаждении раствора белка или медленном изменении его pH до нормального значения; такой процесс называется ренатурацией.

Классический пример ренатурации представляет ренатурация рибонуклеазы, одноцепочечного белка с четырьмя внутрицепочечными дисульфидными связями. Кристаллическая рибонуклеаза может денатурировать при обработке ее концентрированным раствором мочевины в присутствии восстановителя, который разрывает дисульфидные связи четырех остатков цистина с образованием восьми остатков цистеина. В этих условиях полипептидная цепь полностью развертывается, образуя множество беспорядочных петель, и фермент утрачивает каталитическую активность (рис. 8-8). Если мы теперь поместим раствор денатурированной рибонуклеазы в диализный мешочек (стр. 144) и погрузим этот мешочек в воду, то низкомолекулярные вещества (мочевина и восстановитель) в результате диффузии будут выходить из раствора рибонуклеазы во внешнюю среду.

Рис. 8-8. Ренату рация развернутой (денатурированной) рибонуклеазы с воссозданием правильно расположенных дисульфидных поперечных связей. При добавлении мочевины в молекуле рибонуклеазы разрушаются водородные связи, а последующая обработка белка меркаптоэтанолом

приводит к восстановлению и тем самым к разрыву дисульфидных связей четырех остатков цистина, которые при этом превращаются в восемь остатков цистеина.

По мере постепенного удаления этих веществ беспорядочно скрученная денатурированная рибонуклеаза будет самопроизвольно и медленно возвращаться к нативному состоянию, приобретая присущую ей правильную трехмерную третичную структуру с полным восстановлением каталитической активности (рис. 8-8). Этот эксперимент доказывает, что информация, необходимая для правильного свертывания полипептидной цепи рибонуклеазы, заложена в первичной структуре полипептидной цепи, т.е. в ее аминокислотной последовательности.

В ходе того же эксперимента было получено еще одно доказательство точности свертывания рибонуклеазы при ее ренатурации. Оказалось, что восемь остатков цистеина, образовавшихся в реакции восстановления остатков цистина в полностью развернутой рибонуклеазе, постепенно окисляются под действием атмосферного кислорода, в результате чего образуются четыре внутрицепочечные дисульфидные связи точно в тех же положениях, что и в исходной нативной рибонуклеазе. Это замечательное явление. Случайная комбинация восьми остатков цистеина с образованием остатков цистина теоретически может дать 105 различных вариантов, однако в ходе ренатурации реализуется один — единсгвенный специфический набор дисульфидных поперечных связей, характерный для нативной рибонуклеазы (рис. 8-8). Таким образом, полипептидная цепь денатурированной рибонуклеазы свертывается очень точно, что и приводит к формированию уникальной биологически активной конформации, исключая образование какой бы то ни было «неправильной» конформации. Этот классический эксперимент, выполненный Кристианом Анфинсеном в 50-х годах, доказал, что аминокислотная последовательность полипептидной цепи содержит всю информацию, необходимую для того, чтобы цепь свернулась в нативную трехмерную структуру.

Биосинтез белка. Генетический код

Наследственная информация – это информация о строении белка (информация о том, какие аминокислоты в каком порядке соединять при синтезе первичной структуры белка).

Информация о строении белков закодирована в ДНК, которая у эукариот входит в состав хромосом и находится в ядре. Участок ДНК (хромосомы), в котором закодирована информация об одном белке, называется ген.

Транскрипция – это переписывание информации с ДНК на иРНК (информационную РНК). иРНК переносит информацию из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка (к рибосоме).

Трансляция – это процесс биосинтеза белка. Внутри рибосомы к кодонам иРНК по принципу комплементарности присоединяются антикодоны тРНК. Рибосома пептидной связью соединяет между собой аминокислоты, принесенные тРНК, получается белок.

Реакции транскрипции, трансляции, а так же репликации (удвоения ДНК) являются реакциями матричного синтеза. ДНК служит матрицей для синтеза иРНК, иРНК служит матрицей для синтеза белка.

Генетический код – это способ, с помощью которого информация о строении белка записана в ДНК.

Свойства генкода

1) Триплетность: одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Эти 3 нуклеотида в ДНК называются триплет, в иРНК – кодон, в тРНК – антикодон (но в ЕГЭ может быть и «кодовый триплет» и т.п.)

2) Избыточность (вырожденность): аминокислот всего 20, а триплетов, кодирующих аминокислоты – 61, поэтому каждая аминокислота кодируется несколькими триплетами.

3) Однозначность: каждый триплет (кодон) кодирует только одну аминокислоту.

4) Универсальность: генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.

Читайте так же:  Аргинин и креатин вместе

Задачи на количество нуклеотидов/аминокислот
3 нуклеотида = 1 триплет = 1 аминокислота = 1 тРНК

Задачи на АТГЦ
ДНК иРНК тРНК
А У А
Т А У
Г Ц Г
Ц Г Ц

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Определение — аминокислотная последовательность

Аналогичным путем было проведено исследование Са2 — связы-вающих белков Аргосом [ 388J, который показал, что предсказания могут способствовать определению аминокислотной последовательности , особенно в сомнительных случаях. [31]

Это наблюдение показывает, что если найти метод, приводящий к перметилированию — CONH — групп производных олигопепти-дов, то образующиеся модифицированные пептиды могут стать более летучими и особенно подходящими для определения аминокислотной последовательности масс-спектрометрией. [32]

Исследование первичной структуры включает целый ряд этапов: 1) определение числа отдельных полипептидных цепей, входящих в молекулу белка; 2) расщепление связей между этими полипептидными цепями и выделение индивидуальных цепей; 3) специфическое расщепление каждой из полипептидных цепей нативной молекулы на меньшие цепи ( фрагменты) удобной величины; 4) определение аминокислотной последовательности в каждом из фрагментов; 5) выяснение порядка расположения фрагментов в цепи и установление таким путем уникальной последовательности аминокислот в каждой из цепей нативного белка; 6) идентификация мест, в которых индивидуальные пептидные цепи соединены друг с другом. Таким образом, молекулу белка расщепляют, затем определяют структуру продуктов расщепления и, исходя из полученной информации, делают заключения о структуре нативной молекулы. Прежде чем приступать ко всем этим операциям, определяют молекулярный вес и аминокислотный состав данного белка с помощью методов, описанных в гл. [33]

Если бы мы знали, какой вклад в трехмерную конфигурацию всей белковой молекулы вносит каждая аминокислота, взятая в данном окружении соседей, то, определив аминокислотную последовательность, мы могли бы изобразить третичную структуру этого белка. Определение аминокислотной последовательности сейчас является стандартной работой в биохимических лабораториях, однако третичные структуры можно определить пока лишь с помощью трудоемкого и длительного метода дифракции рентгеновских лучей. За исключением влияния пролина, разрушающего спирали, вклады отдельных аминокислот в структуру белка еще не выяснены. Имеются некоторые, хотя и скромные, успехи в предсказании третичных структур белков путем вычисления суммы минимальных энергий попарных атомных взаимодействий вдоль пептидной цепи, но от этого метода, ПО-ВИДИМОМУ, можно ожидать гораздо большего. [34]

Если бы мы знали, какой вклад в трехмерную конфигурацию всей белковой молекулы вносит каждая аминокислота, взятая в данном окружении соседей, то, определив аминокислотную последовательность, мы могли бы изобразить третичную структуру этого белка. Определение аминокислотной последовательности сейчас является стандартной работой в биохимических лабораториях, однако третичные структуры можно определить пока лишь с помощью трудоемкого и длительного метода дифракции рентгеновских лучей. За исключением влияния пролина, разрушающего спирали, вклады отдельных аминокислот в структуру белка еще не выяснены. Имеются некоторые, хотя и скром ные, успехи в предсказании третичных структур белков путем вычисления суммы минимальных энергий попарных атомных взаимодействий вдоль пептидной цепи, но от этого метода, по-видимому, можно ожидать гораздо большего. [35]

РНК; так определяется специфическая последовательность аминокислот в будущей молекуле белка. В определении аминокислотной последовательности каждого отдельного белка участвует специфическая, отличная от других, информационная РНК. Эта общая схема биосинтеза белка обоснована данными, полученными при изучении включения аминокислот в белок в бесклеточных препаратах. Большинство работ было выполнено на препаратах из печени крысы [62] и микроорганизмах [48], однако бесклеточные системы, способные включать аминокислоты в белок, можно также получить из высших растений. [36]

Ионообменная хроматография на колонках применяется в трех очень важных областях: 1) для качественного и количественного аминокислотного анализа пептидов и белков, дающего ценную характеристику молекул; его можно использовать как средство обнаружения некоторых специфических различий среди белков; 2) для определения аминокислотного состава биологических жидкостей, который дает не только существенную информацию о наличии свободных аминокислот, но и позволяет проследить за изменениями, происходящими в организме под воздействием многих факторов, таких, как окружающая среда, физиологическое состояние и генетическая конституция; 3) для определения первичной структуры белков — чрезвычайно важной задачи биохимии сегодняшнего дня. Многие исследователи занимаются определением аминокислотной последовательности большого числа разнообразных белков . Это дает возможность установить их химическую структуру и изучить ее взаимосвязь с функцией. [37]

Комплексы этого типа координируют концевую аминогруппу и за счет индуктивного эффекта помогают разорвать связь с остатком следующей аминокислоты. Они широко используются при определении аминокислотной последовательности пептидных фрагментов . [38]

Выяснение первичной структуры белков включает ступенчатое определение аминокислотной последовательности большого числа олигопептидов, образующихся в результате серии специфических или неспецифических расщеплений молекул. Обычные методы, используемые для определения аминокислотной последовательности в олигопептидах, требуют затрат большого количества труда и времени. В последние несколько лет внимание исследователей было привлечено к использованию масс-спектро-метрической техники для определения последовательности аминокислотных остатков в N-ацилолигопептидах и были получены многообещающие результаты. Небольшое количество вещества, необходимое для получения масс-спектра, быстрота измерения, а также возможность интерпретации данных с помощью ЭВМ — таковы преимущества этого метода по сравнению с другими, широко используемыми в настоящее время. [39]

В одних коллагенах все три цепи имеют одинаковую аминокислотную последовательность, тогда как в других идентичны только две цепи, а третья отличается от них. Достигнут весьма значительный прогресс в определении аминокислотной последовательности основных типов коллагеновых цепей , которые относятся к числу наиболее длинных из известных полипептидных цепей белков. Полипептидная цепь тропоколлагена образует левую спираль, на один виток которой приходится только три аминокислотных остатка. Поскольку в коллагене присутствует много остатков про-лина и гидроксипролина, что придает цепи жесткую изогнутую конформацию, три спиральные полипептидные цепи плотно обвиты одна вокруг другой. Они соединены между собой также поперечными водородными связями. Расположенные рядом друг с другом тропоколлагеновые тройные спирали тоже соединены поперечными связями. Тропоколлаген практически нерастяжим вследствие очень плотной скрученности его тройных спиралей, а также из-за наличия поперечных связей. [41]

Креатинин, образующийся в мышечной ткани, представляет собой 2-имино — З — метилгидантоин. Стоит упомянуть и тиогидантоин, который образуется при определении аминокислотных последовательностей реакцией с изотиоцианатами ( ср. [42]

Читайте так же:  Определите количество аминокислот в молекуле белка

Эти белки различаются также по аминокислотным последовательностям и выполняют совершенно разные биологические функции. Из данных, полученных при рентгеноструктурных исследованиях и определении аминокислотных последовательностей глобулярных белков многих типов, теперь хорошо известно, что каждый тип белков имеет характерную для него трехмерную конформацию, специально приспособленную для выполнения определенной биологической функции. [44]

В этом приборе реагенты автоматически смешиваются в нужных пропорциях, продукты реакции разделяются и идентифицируются, а результаты регистрируются на ленте самописца. Применение таких приборов сильно сократило затраты труда и времени, необходимые для определения аминокислотной последовательности полипептидов . Более того, эти новые методы отличаются очень высокой чувствительностью. При помощи аминокислотных анализаторов можно быстро определить, какое количество каждой из аминокислот присутствует в одном отпечатке пальца. Для установления полной аминокислотной последовательности часто достаточно иметь всего один миллиграмм белка. [45]

Последовательность аминокислот

Виды РНК >>

*Участок молекулы ДНК имеет следующее строение: ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА Определите последовательность нуклеотидов соответствующего участка иРНК. Определите последовательность аминокислот в полипептиде, синтезируемом по иРНК. Как изме­нится последовательность аминокислот в полипептиде, если в результате мутации пятый нуклеотид в ДНК будет заменён на аденин? Ответ объясните. Дано: ДНК ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ-ЦАА Найти: аминокислотную последовательность исходного белка, мутированного Решение: определим иРНК по принципу комплементарности ДНК ГГА -АЦЦ-АТА-ГТЦ- ЦАА иРНК ЦЦУ- УГГ-УАУ-ЦАГ-ГУУ По таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность белка: про, три, тир, глн, вал В результате мутации ДНК изменится , т.к. пятый нуклеотид в ДНК будет заменён на аденин ДНК ГГА — ААЦ-АТА-ГТЦ- ЦАА иРНК ЦЦУ- УУГ-УАУ-ЦАГ-ГУУ По таблице генетического кода определим аминокислотную последовательность измененного белка: про, лей, тир, глн, вал, Ответ: про, три, тир, глн, вал; про, лей, тир, глн, вал, так как изменился нуклеотид в ДНК, то изменился нуклеотид иРНК, изменилась аминокислота и структура белка.

[1]

Слайд 18 из презентации «С5 по биологии». Размер архива с презентацией 396 КБ.

Задания по биологии

«Экзаменационные билеты по биологии» — Ряд заданий. Рекомендации по проведению итоговой государственной аттестации. Основы биотехнологии. Комплексные педагогические проекты. Экологические факторы. Нуклеиновые кислоты. Комплексные экзаменационные билеты. Методика формирования и развития понятий. Реализация наследственной информации в клетке. Популяция и ее экологические характеристики. Клеточная теория. Генетика человека. Закономерности эволюции.

[3]

«Олимпиады по биологии» — Годичное кольцо. Хитин. Пища. Роль кислорода. Двуокись углерода. Вишня. Назовите не менее двух примеров практического использования водорослей. Кодон. Кодовый триплет. Тип питания. Набор хромосом. Образование карбгемоглобина. Методика подготовки к олимпиадам. Расщепление. Изучение предпочтительного выбора брачного партнера. Количество баллов. Миграция группы. Как классифицируют мутации по воздействию на клетки.

«Материалы для ЕГЭ по биологии» — Требования. В помощь выпускникам, сдающим ЕГЭ по биологии. Электронные учебные пособия. Учебники. Рекомендуемое дополнительное информационное обеспечение. Работа. Разделы для изучения. Учебные пособия. Перечни. Прочесть текст.

«Тестирование по биологии» — Наземные позвоночные. Эвглена зелёная. Сколько видов тканей существует в организме человека и животных. Какие бактерии являются «санитарами планеты». Наружный скелет. Проверочная работа по биологии. Функции. Пищеварительная система. Генеративный орган растения. Многочисленные органоиды. Образование органических веществ. Скорпионы. Животные. Хлорофилл. Половые части цветка. Споры бактерий. Существование клеток.

«Типовые задания ЕГЭ по биологии» — Комплекс. Процесс. В5 Сопоставление особенностей строения и функционирования организма. Отбор. Сопоставление биологических объектов. Кроссинговер. Обобщение и применение знаний. Установление последовательности биологических объектов. Характеристика. Организмы. Типичные ошибки при выполнении заданий ЕГЭ по биологии. Соответствие между признаком организма и царством. Умение работать. Умение работать с текстом.

«Задания ЕГЭ по биологии» — Признаки доминантные. Сколько нуклеотидов содержит ген. Морской конек. Гаплоидный набор хромосом. Частота генотипа. Указания по оцениванию. Мимикрия. Находим частоту рецессивных гомозигот. Карий цвет. Последовательность нуклеотидов на иРНК. Схема решения задачи. Определите массу белка. Получение гена, кодирующего интересующий признак. Участие функциональных групп в биосферном круговороте веществ. Чем обусловлено расчленение сообщества по горизонтали на микрогруппировки.

Всего в разделе «Задания по биологии» 23 презентации

Определить последовательность аминокислот в белке

Рассмотрим сначала, как можно определить последовательность аминокислот в коротком пептиде. Допустим, что пептид состоит из 6 аминокислотных остатков, расположенных в следующей последовательности;

(Для обозначения аминокислот использованы общепринятые сокращения, приведенные в табл. 2.1, стр. 23.) Прежде всего необходимо определить аминокислотиый состав пептида. Для этого его гидролизуют до составляющих аминокислот нагреванием до 110°С в течение

Далее аминокислоты полученного гидролизага разделяют методом ионообменной

хроматографии на колонке с сульфонированным полистиролом. Фракционированные аминокислоты определяют по окраске, образующейся при нагревании с нингидрином:

-аминокислоты дают с нингидрином интенсивное синее окрашивание, а иминокислоты, например пролин — желтое.

Рис. 2.26. Аминокислоты, содержащиеся в гидролизате белка, разделяют методом ионообменной хроматографии на сульфонированном полистироле (например, дауэкс-50). Для элюции аминокислот с колонки используют буферы с возрастающим значением рН. Первым снимается с колонки аспартат, имеющий кислотную боковую цепь; аргинин с основной боковой цепью элюируется последним. По оси ординат отложено поглощение.

Метод ионообменной хроматографии обладает высокой чувствительностью: с его помощью можно определить даже один микрограмм аминокислоты, т.е. примерно столько, сколько содержится в одном отпечатке пальца. Количество аминокислоты пропорционально оптической плотности раствора после нагревания с нингидринйм. Если требуется определить еще меньшие количества аминокислоты — порядка нескольких нанограммов, то используют флуорескамин, который реагирует с

-аминогруппой, образуя сильно флуоресцирующее соединение. О природе аминокислоты судят по объему элюции, т. е. по объему буфера, использованному для вымывания данной аминокислоты с колонии (рис. 2.26). Сравнение результатов хроматографии гидролизата со стандартной смесью аминокислот свидетельствует о том, что исследуемый пептид имеет следующий аминокислотный состав:

Скобки показывают, что речь идет о составе, а не последовательности аминокислот в пептиде.

Рис. 2.27. (см. скан) Определение N-концевого остатка пептида. Пептид метят фтординитробензолом (реактив Сэнгера) и затем гидролизуют. ДНФ-производное аминокислоты (в приведенном примере ДНФ-аланин) идентифицируют по хроматографическим характеристикам.

Для определения в белке или пептиде концевого остатка, несущего аминогруппу, его метят с помощью соединения, образующего стабильную к о валентную связь с азотом аминогруппы (рис. 2.27). Впервые для этой цели Сэнгер использовал фтординитробензол (ФДНБ), реагирующий с незаряженной

Читайте так же:  Какой на вкус л карнитин
с образованием динитрофенильного (ДНФ) производного пептида желтого цвета. Связь между ДНФ и концевой аминогруппой стабильна в условиях, используемых для гидролиза пептидных связей. Поэтому при гидролизе ДНФ-произ-водного пептида в высвобождается ДНФ-аминокислота, которую можно идентифицировать хроматографически как ДНФ-аланин.

Для идентификации N-концевых аминокислот в настоящее время часто используют дансилхлорид, который при взаимодействии с аминогруппой дает стабильное, ин тенсивно флуоресцирующее сульфамидное производное. Этот метод позволяет выявить N-концевую аминокислоту (после кислотного гидролиза пептидных

связей), присутствующую в таком незначительном количестве, как несколько нано-граммов.

При всех достоинствах методов определения N-концевых аминокислотных остатков с помощью ДНФ или данейлхлорида их, к сожалению, нельзя использовать дважды применительно к одному и тому же пептиду, поскольку последний полностью распадается при кислотном гидролизе. Перу Эдману (P. Edman) удалось разработать метод маркирования N-концевого остатка и отщепления его от пептида без сопутс

вующего расщепления остальных пептидных связей. Деградация по Эдману (реакция Эдмана) состоит в ступенчатом (по одному) отщеплении аминокислотных остатков с амино-конца пептида (рис. 2.28). Фенилизотиоцианат реагирует с незаряженной концевой

аминогруппой пептида с образованием фенилтиокарбамоильного производного. Далее в слабокислой среде происходит отщепление циклического производного N-концевой аминокислоты, а оставшийся неразрушенным пептид оказывается укороченным на один аминокислотный остаток, Указанное циклическое производное представляет собой фенилтиогидантоин-аминокислоту (ФТГ-аминокислоту). Его идентифицируют методом хроматографии, Далее аминокислотный состав укороченного пептида

сравнивают с исходным:

Оказывается, что различие состоит в одном остатке аланина. Следовательно, в исходном пептиде аланин занимает N-концевое положение. Деградацию по Эдману можно вновь повторить на укороченном пептиде. Исходя из аминокислотного состава после второй ступени деградации

можно прийти к выводу, что вторым остатком с N-конца является глицин. Это заключение подтверждают путем хроматографической идентификации ФТГ-глицина, полученного на второй ступени деградации пептида. Еще три ступени деградации по Эдману позволяют полностью раскрыть последовательность аминокислот во взятом пептиде.

Стратегию анализа последовательности аминокислот в белках можно определить как «разделяй и властвуй». Белок подвергают специфическому расщеплению на более короткие пептиды, последовательность аминокислот в которых определяют по Эдману. Специфическое расщепление можно производить химическими или ферментативным методами. Так, Б. Уиткоп (В. Witkop) и Э. Гросс (Е. Gross) обнаружили, что бромистый циан

расщепляет полииептидную цепь только по пептидной связи, образованной карбоксильной группой остатка метионина (рис. 2.29). Если в белке содержится 10 метиониновых остатков, то после обработки бромистым цианом обычно получается 11 пептидов. Высокоспецифическое расщепление достигается также с помощью трипсина — протеолитического фермента поджелудочной железы. Трипсин расщепляет полипептидные цепи по пептидной связи, образованной карбоксильной группой остатков аргинина и лизина (рис. 2.30). В результате белок, содержащий 9 остатков лизина и 7 остатков аргинина, после расщепления трипсином распадается на 17 пептидов. Каждый из этих пептидов, кроме пептида, расположенною на карбоксильном конце белка, будет кончаться аргинином или лизином. Ряд других способов специфического расщепления полипептидных цепей приведен в табл, 2.2.

Пептиды, полученные при специфическом химическом или ферментативном расщеплении белка, разделяют методами хроматографии. Далее последовательность аминокислот в каждом из пептидов определяют методом Эдмана. Таким образом, достигается этап, когда последовательность аминокислот в отдельных пептидах (фрагментах белка) известна, но остается невыясненной последовательность самих пептидов. Последнюю устанавливают с помощью так называемых перекрывающихся пептидов (рис. 2.31). При этом используют уже не трипсин, а какой-либо фермент, расщепляющий полипептидную цепь в других участках, например химотрипсин, который расщепляет пептидные связи главным образом по

(кликните для просмотра скана)

Бромистый циан расщепляет полипептиды по карбоксильной группе метиониновых остатков.

карбоксильным группам ароматических и других больших неполярных аминокислотных остатков. Пептиды, образующиеся под действием химотрипсина, неизбежно перекрывают два или более триптических пептида, что используется для установления их последовательности. Таким путем полностью определяют последовательность аминокислот в белке.

Описанные методы применимы к белкам, состоящим из одной полипептидной цепи, не имеющей дисульфидных связей. В тех же случаях, когда в белке имеются дисульфидные связи или более одной полипептидной цепи, то необходимы дополнительные методические приемы, Например, если белок содержит две или более полипептидные цепи, соединенные нековалентными связями, то, воздействуя денатурирующими агентами, такими, как мочевина или гуанидингидрохлорид, вызывают диссоциацию цепей. Диссоциированные цепи разделяют и только после этого приступают к определению последовательности аминокислот в каждой из них. Если же полипептидные цепи соединены ковалентными дисульфидными связями, как это имеет место в инсулине, то их окисляют надмуравьиной кислотой; при этом дисульфвдные связи разрываются и образуются остатки цистеиновой кислоты (рис. 2.32).

Анализ структуры белков удалось значительно ускорить путем создания секвенато-распециального прибора для автоматического определения последовательности аминокислот. При таком определении белок в виде тонкой пленки помещают во вращающийся цилиндрический сосуд, где он подвергается деградации по Эдману.

Таблида 2.2. (см. скан) Специфическое расщепление полипептидов

Видео (кликните для воспроизведения).

Реактивы и растворители проходят над иммобилизованной белковой пленкой, а высвобождающиеся ФТГ-аминокислоты подвергаются жидкостной хроматографии при высоком давлении и таким образом идентифицируются. Один цикл деградации по Эдману занимает при этом менее двух часов. С помощью секвенатора можно определить аминокислотную последовательность полипептида или белка, содержащего до ста аминокислотных остатков.

Источники


  1. Коллазо-Клэвелл, Мария Клиника Мэйо о диабете / Мария Коллазо-Клэвелл. — М.: АСТ, Астрель, 2006. — 208 c.

  2. Оуэн, Сара Питание при нагрузках. Рецепты усиления выносливости / Сара Оуэн. — М.: Амфора, Амфора, 2012. — 355 c.

  3. Педагогика физический культуры и спорта. Учебник. — М.: Физическая культура, 2013. — 528 c.
  4. Ивойлов А. В. Тактическая подготовка волейболистов; Физкультура и спорт — Москва, 2014. — 112 c.
Определить последовательность аминокислот в белке
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here