А. Свёртывание белков

Свёртывание полипептидной цепи в нативную конформацию идёт наиболее успешно в физиологических условиях. Потеря нативной конформации, денатурация, наступает при экстремальных значениях pH, высокой температуре или под действием органических растворителей, детергентов и других денатурирующих веществ.

К факторам, стабилизирующим конформацию белка, относятся водородные связи, дисульфидные мостики, электростатическое взаимодействие и комплексообразование с ионами металлов (см. Метаболизм жиров). Другим очень важным стабилизирующим фактором является «гидрофобный эффект». Как отмечалось на с. Структурные белки, в смеси неполярных веществ с водой происходит разделение фаз («эффект масляных капель»), то есть идёт самопроизвольный процесс, при котором поверхность контакта между фазами стремится быть минимальной. По аналогии с этим процессом полипептидная цепь свёртывается в водной среде таким образом, чтобы как можно больше неполярных боковых групп аминокислотных остатков были бы спрятаны внутри глобулы, тогда как полярные группы контактируют с водой (1). Такой механизм позволяет объяснить распределение соответствующих группировок и в молекуле инсулина (см. Биосинтез сложных липидов).

В настоящее время не существует полного описания энергетики процесса свёртывания полипептидной цепи (2). В этом разделе обсуждается лишь предельно простая модель. В заданных условиях конформация полипептидной цепи будет устойчивой лишь в том случае, если она обладает минимумом свободной энергии (изменение свободной энергии свёртывания ΔGсв имеет знак минус) (см. Липиды). Вместе с тем свёртывание полипептидной цепи повышает степень упорядоченности белковой молекулы. А как указывалось на с. Энтальпия и энтропия, рост упорядоченности означает уменьшение энтропии системы (ΔSконф — величина отрицательная), а следовательно возрастание энтропийного члена в уравнении Гиббса—Гельмгольца (-T×ΔSконф имеет знак плюс) (фиолетовая стрелка). На процесс свёртывания также оказывают стабилизирующее воздействие ковалентные и другие типы связей, образующиеся в белковой глобуле. Поэтому изменение энтальпии свёртывания ΔHсв — величина отрицательная (красная стрелка). Другим фактором, влияющим на ход процесса, является изменение энтропии окружающей среды (воды) за счёт гидрофобного эффекта. При свёртывании полипептидной цепи снижается степень упорядоченности воды и образуется максимально возможное число водородных связей. При этом возрастает энтропия водной среды, т. е. ΔSвод — величина положительная, а следовательно, энтропийный член уравнения -Т×ΔSвод имеет знак минус (синяя стрелка). Таким образом, уменьшение энтропии полипептидной цепи перекрывается ростом энтропии окружающей среды и энтропия системы в целом возрастает. Следовательно, полипептидная цепь самопроизвольно принимает нативную конформацию, характеризующуюся минимумом свободной энергии суммарной системы (ΔGсв — величина отрицательная) (зелёная стрелка).


Биомолекулы. Пептиды и белки / Свёртывание белков

Статьи раздела «Свёртывание белков»:

Следущая статья   |   — Вернуться в раздел


История биологической химии. Формирование биохимии / Книга посвящена истории формирования классической биохимии в период с середины XIX века до 20-х годов XX века, становлению исследований белков, углеводов, липидов, биокатализаторов, основного обмена веществ, истокам биоэнергетики, открытию и изучению гормонов, витаминов, нуклеиновых кислот. В ней прИстория биологической химии. Формирование биохимии
Книга посвящена истории формирования классической биохимии в период с середины ...
Влияние тяжелых металлов на процессы биохимического окисления органических веществ / В научной монографии рассмотрены основные направления очистки сточных вод, содержащих тяжёлые металлы. Показаны перспективы технологических решений при очистке сточных вод, содержащих тяжёлые металлы, с целью увеличения окислительной мощности последующих стадий очистки на биологических сооружениях. Влияние тяжелых металлов на процессы биохимического окисления органических веществ
В научной монографии рассмотрены основные направления очистки сточных вод, ...
Блики на портрете / Расшифровка генетического кода, защита от инфекционных болезней и патент на совершенную фиксацию азота, проникновение в тайну злокачественного роста и извлечение полезных ископаемых из морских вод — неисчислимы сферы познания и практики, где изучение микроорганизмов помогает добиваться невиданных и Блики на портрете
Расшифровка генетического кода, защита от инфекционных болезней и патент на ...
Биологическая химия / Учебник состоит из четырёх частей, включающих 15 глав, в которых изложены вопросы методики изучения химической структуры и обмена веществ: биосинтеза белка и нуклеиновых кислот, биологического окисления и окислительного фосфорилирования, гормональной регуляции обмана веществ. В целом учебник подготоБиологическая химия
Учебник состоит из четырёх частей, включающих 15 глав, в которых изложены вопросы ...