Белок

I . Введение

Химический состав организмов. Общее знакомство с белками. Роль белковых тел в построении живой материи и в осуществлении процессов жизнедеятельности. Особенности белковых тел как носителей жизни. Современные представления о сущности жизни и роли белков в её осуществлении.

II . История открытия и изучения белков .

            Внедрение первого препарата белкового вещества. Работы Я.Б. Беккари . Эксперименты с белковыми веществами растительного происхождения ( И.М.Руэль , А. Пармантье и др.). Экспериментальные работы с белковыми веществами животного происхождения (Ф. Кене, Ф. Вассерберг , И. Пленк ).

Попытки А. Ф. Фукруа по установлению строения белков и сравнению белковых веществ различных тканей и жидкостей живого организма.

Первые данные об элементарном составе белков (Гей-Люссак и Тенар ).

Работы по установлению эмпирических формул белковых веществ ( Ш.А.Вюрц , Э. Бауленхауер , Э. Фреши и А. Валансьен и др.).

Открытие аминокислот (Л.Н. Воклен , У.Г. Волластон , Г. Мульдер , А. Браконно и др.).

Способ связи аминокислот в белковой молекуле. Работы А.Я. Данилевского и Э. Фишера. Синтез первого дипептида. Развитие представлений о структурах белковой молекулы (К.У. Линдерстрем-Ланг и др.).

Отечественная химия белка до 50-х годов XX -века. Открытие Московского биохимического института (1921). Работы Н.Д. Зелинского как логическое продолжение работ Э. Фишера.

Физико-химические методы исследования белков в 30-40 гг. XX века (Д.Л. Талмуд, П.В. Афанасьев и др.). 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.

III . Элементарный состав белков. Методы выделения и фракционирования белков.

Основные химические элементы, входящие в состав белка, их процентное содержание. Понятие о факторе пересчета.

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 ( Hg 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ , Ba 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ , и др.), электрофорез жидкостный, на бумаге и блоке агар-агара.

IV . Гомогенность и молекулярная масса белков

Способы очистки белковых препаратов от низкомолекулярных примесей: диализ, электродиализ, кристаллизация и ильфильтрация . Методы определения гомогенности белковых препаратов: по независимости растворимости от количества твердой фазы, по хроматографической , электроогорепической и гравитационной однородности, по кристалличности, по содержанию HS- группы и концевых аминокислот.

Молекулярная масса белков. Понятие о физическом и химическом значениях молекулярной массы белков.

Методы определения молекулярной массы белка: гравитационный ( ультрацентрифугирование ), вискозометрический , осмометрический , электронно-микроскопический, хроматографический , химический, оптический.

V. Аминокислотный состав белков

Аминокислоты – основные структурные элементы всех белков. Разнообразие аминокислот. Природные аминокислоты. Понятие о рацемических и оптических активных аминокислотах. Особое значение для жизни α - аминокислот.

Заменимые и незаменимые для человека аминокислоты.

VI . Строение белковой молекулы

Способ связи аминокислот в белковой молекуле. Работы А.Я. Данилевского и Э. Фишера. Пептиды. Методы синтеза пептидов. Синтез пептидов по методу Р. Меррифильда .

Природные пептиды: карнозин , глутатион , офтальмовая кислота, окситоцин, вазопрессин, ораллондин и др.

            Структура белковой молекулы. Доказательства полипептидной теории строения белка.

Первичная структура белков. Схема установления первичной структуры белка.

Определение N - и C -концевых аминокислот, расщепление дисульфидных связей и окисление остатков цистеина в цистеиновую кислоту, селективный гидролиз трепсином и химотрипсином, фракционирование пептидов методом электрофореза и хроматографии, расшифровка первичной структуры выделенных пептидов, воссоздание полной структуры полипептидной цепи. Характеристика первичной структуры A - и B -цепей инсулина, α - и β - цепей гемоглобина и других белков. Первичная структура и видовая специфичность белков.

Вторичная структура белков. Понятие об α - и β - конформациях полипептидной цепи. Правые и левые α - спирали, их реализация в белках и пептидах. Силы, удерживающие полипептидную цепь в α - конформации . Связь первичной вторичной структуры белковой молекулы. Степень спирализации полипептидных цепей белков.

            Третичная структура белков. Методы её выявления. Работы Дж. Кендрю , М. Петруца и Филипса по рентгеноструктурному анализу третичной структуры гемоглобина. Типы связей, обеспечивающих поддержание структуры белковой молекулы. Гидрофобные зоны в молекулах глобумерных белков. Приоритет отечественных исследователей (Д.Л. Талмуда, Б.Н. Талмуда и П.В. Афанасьева) в разработке учения об ориентации гидрофобных и гидрофильных радикалов в процессе свёртывания полипептидной цепи в глобулу. Динамичность третичной структуры белков.

            Четвертичная структура белков. Субъединицы, протомеры и   эпимолекулы   ( мультимеры ). Конкретные примеры четвертичной структуры белков (инсулин, гемоглобин, вирус табачной мозаики и т.п.). Типы связей между субъединицами в эпимолекуле .

VII . Свойства белков

Реакционная способность белков. Химические свойства белков. Оптические свойства белков. Амфотерность. Гезоэлектическое состояние белковой молекулы. Нативные и денатурированные белки. Механизм денатурации белков.

VIII . Номенклатура и классификация белков.

Простые (протеины) и сложные (протеиды) белки. Классификация протеинов по форме белковой молекулы, по происхождению, по аминокислотному составу. Характеристика некоторых простых белков ( клупеин , фиброин шёлка, яичный и сывороточный альбумины). Классификация протеидов. Белковый компонент и протепическая ? Группа в протеидах. Металлопротеиды ( феррипин ). Фосфопротеины (казеин, фосфопротеиды яйца, пепсин). Гликопротеиды, хромопротеиды , мепопротеиды ? Нуклеотиды; тонкая организация их структуры.

IX . Биологические функции белков

Белки – ферменты. Белки – гормоны. Белки – антибиотики и др. Характеристика наиболее изученных представителей белков и полипептидов: окситоцин, вазопрессин, инсулин, гормон роста, рибонуклеаза , интерфероны и некоторые другие. Превращение белков в организме.

X . Современные исследования в области химии белка

Органическая химия и биохимия: подходы к изучению сложных природных соединений. Синтез аминокислот и белков. Формирование энзимологии. Изучение химической природы биокатализаторов.

Химия и клетка. Химические методы изучения клетки. Цитохимия и биохимия, проблема организации клетки.

Биохимические исследования в медицине.

Создание биохимических кафедр и лабораторий.