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


The Reef Aquarium: Science, Art, and Technology, Vol. 3 / The Reef Aquarium Volume Three: Science, Art, and Technology Reefkeeping science involves the interplay of biology, chemistry, and physics. However, a reef aquarium is not simply a product of scientific knowledge. The application of engineering and its product technology, makes it possible to duplicThe Reef Aquarium: Science, Art, and Technology, Vol. 3
The Reef Aquarium Volume Three: Science, Art, and Technology Reefkeeping science involves the interplay of biology, chemistry, and physics. However, a ...
Современные успехи химии и биологии моря / Книга Харвея, содержащая много фактического материала и интересных выводов, безусловно заслуживает внимания. В ней достаточно сжато, наглядно и ясно изложены успехи химической океанологии. В своей первой книге, «Биохимия и физика моря», Харвей лишь как бы ощупью освещал вопрос о роли бактерий в эконСовременные успехи химии и биологии моря
Книга Харвея, содержащая много фактического материала и интересных выводов, ...
Инфракрасные спектры сложных молекул / В книге даётся богатейший, хорошо систематизированный справочный материал по инфракрасным спектрам поглощения различных классов органических соединений, а также многих неорганических соединений. Приведены в качестве иллюстраций 30 спектров различных соединений и 5 корреляционных диаграмм. Книга предИнфракрасные спектры сложных молекул
В книге даётся богатейший, хорошо систематизированный справочный материал по ...
Молекулярные аспекты жизни / Два известных американских биохимика в сравнительно небольшой книге подвели итоги той огромной работы, которая за последние 10-15 лет была проведена биохимиками, химиками, физиками в области исследования молекулярных аспектов жизненных процессов Авторы в очень ясной форме, без излишней детализации, Молекулярные аспекты жизни
Два известных американских биохимика в сравнительно небольшой книге подвели ...