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


Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей / Данная книга рассказывает о разработках, проводимых на стыке многих научных дисциплин, направленных на создание специализированных биоматериалов, устройств, искусственных органов, выращивание человеческих клеток in vitro в качестве конструктов тканей.Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей
Данная книга рассказывает о разработках, проводимых на стыке многих научных ...
Molecular Biology of the Cell: The Problems Book / The Problems Book helps students appreciate the ways in which experiments and simple calculations can lead to an understanding of how cells work by introducing the experimental foundation of cell and molecular biology. Each chapter will review key terms, test for understanding basic concepts, and poMolecular Biology of the Cell: The Problems Book
The Problems Book helps students appreciate the ways in which experiments and simple calculations can lead to an understanding of how cells work by ...
Biological Aging: Methods and Protocols / Biological Aging: Methods and Protocols investigates the various processes that are affected by the age of an organism. Several new tools for the analysis of biological aging have been introduced recently, and this volume provides methods and protocols for these new techniques in addition to its covBiological Aging: Methods and Protocols
Biological Aging: Methods and Protocols investigates the various processes that are affected by the age of an organism. Several new tools for the ...
Нелинейная динамика взаимодействующих популяций / Проведён анализ режимов динамического поведения в системах нескольких взаимодействующих популяций и их качественных перестроек при изменении условий. Предложена биологическая интерпретация выявленных режимов. Описан механизм квазистохастического поведения в системе трёх популяций. Предложена концепцНелинейная динамика взаимодействующих популяций
Проведён анализ режимов динамического поведения в системах нескольких ...