РАЗДЕЛ 1 СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ
ЗАДАЧА
Для стерилизации стоматологического оборудования используют паровые и газовые стерилизаторы, а также воздействие агрессивных веществ (формальдегид, окись этилена и др.). Объясните механизм действия этих веществ на бактериальные клетки, учитывая, что они проникают через мембрану и взаимодействуют с белками. Для этого:
а) объясните, что такое денатурация белка, укажите, какие структурные уровни белка изменяются при этом;
б) перечислите типы связей, которые разрушаются при денатурации, приведите примеры аминокислот, образующих такие связи;
в) назовите, какой участок белка отвечает за его функционирование, дайте определение этому понятию. Объясните, изменится ли биологическая активность ферментов бактерий после их взаимодействия с формальдегидом и почему.
ОТВЕТ:
а) Денатурация - это разрушение слабых химических связей, формирующих пространственную структуру белка (II, III, IV структурные уровни), при воздействиях различных факторов и соединений (высокая температура, ионизирующая радиация, концентрированные кислоты и щелочи, мочевина, спирты, фенол, формальдегид, соли тяжелых металлов и.т.д.). Первичная структура при этом сохраняется, так как стабилизируется ковалентными (прочными) пептидными связями.
б) При денатурации разрушаются водородные связи II и III структуры; гидрофобные, ионные, водородные связи между радикалами III и IV структур.
Водородная связь между группами пептидного остова
Гидрофобные взаимодействия между радикалами
Водородные связи между радикалами аминокислот
Ионная связь между радикалами лизина и аспарагиновой кислоты (А) и примеры ионных взаимодействий (Б)
в) За функцию белка отвечает центр связывания белка с лигандом (активный центр) - участок белковой молекулы, образованный радикалами аминокислотных остатков и функциональных групп, сближенных при формировании третичной структуры. В активном центре происходит специфическое взаимодействие с комплементарным лигандом. Обычно он находится в гидрофобном углублении на поверхности белковой глобулы. При денатурации молекулы белка приобретают случайную конформацию. Биологическая активность при этом полностью утрачивается, так как изменение пространственной структуры (II, III уровней) приводит к разрушению активного центра белка.