लाइगैंडों - ये ऐसे पदार्थ हैं जो विशेष रूप से एक निश्चित संरचना के अणुओं के सक्रिय केंद्र के लिए बाध्य करने में सक्षम हैं।

बायोलिगैंड्स मैं उन लिगैंड्स के नाम का प्रस्ताव करता हूं जो लक्ष्य रिसेप्टर अणुओं के साथ बंधन के कारण जीवित जीवों में बायोरेग्यूलेशन करते हैं। (© Sazonov V.F., 2012। © kineziolog.body.ru, 2012।)

बायोरेग्यूलेशन में लिगैंड्स (बायोलिगैंड्स) वास्तव में सिग्नलिंग नियंत्रण पदार्थ हैं जो आणविक रिसेप्टर्स के सक्रिय केंद्र के लिए बाध्यकारी होने के कारण नियंत्रण आदेशों को प्रेषित करने में सक्षम हैं जिनके लिए विशिष्टता है।

इस प्रकार, हम कह सकते हैं कि वास्तव में बायोलिगैंड्सअंजाम देना रसायन नियमन , अर्थात। कोशिकाओं, किसी जीव, उसके अंगों या जीवों के समूह का रासायनिक नियंत्रण।

बायोलिगैंड्स की क्रिया का तंत्र

प्रोटीन की संरचना पर लिगैंड्स के प्रभाव के अनुसार, प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन को कई वर्गों में विभाजित किया जा सकता है।

कक्षा I की बातचीत:

प्रोटीन के लिए बाध्य लिगैंड, संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं करता है, लेकिन प्रोटीन संरचना को स्थिर करता है।
एक उदाहरण लाइसोजाइम के साथ Ca2 * आयनों का बंधन है। एक लिगैंड (Ca2 "आयनों) की उपस्थिति में, लाइसोजाइम के विकृतीकरण के लिए संबंधित एजेंट (यूरिया या गुआनिडाइन हाइड्रोक्लोराइड) की उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है।
जाहिर है, इस मामले में Ca2 . की मदद से< образуются дополнительные связи между радикалами.

द्वितीय श्रेणी की बातचीत:

लिगैंड प्रोटीन की तृतीयक संरचना को महत्वपूर्ण रूप से बदलता है, और केवल इस अवस्था में प्रोटीन पर्याप्त रूप से सक्रिय हो जाता है।
एक उदाहरण Ca2 * आयनों का शांतोडुलिन के साथ बंधन है, इन आयनों के लिए एक इंट्रासेल्युलर रिसेप्टर। दो Ca2* आयनों को बांधकर, शांतोडुलिन कई कोशिका प्रोटीनों की गतिविधि को प्रभावित करने की क्षमता प्राप्त कर लेता है।

कक्षा III की बातचीत:

लिगैंड की अनुपस्थिति में, प्रोटीन तथाकथित में होता है। एक पिघले हुए गोलाकार की स्थिति: इसमें काफी कॉम्पैक्ट गोलाकार आकार होता है, लेकिन बिना किसी निश्चित तृतीयक संरचना के - बाद वाला तभी बनता है जब लिगैंड बाध्य होता है।
ऐसे प्रोटीन का एक उदाहरण लैक्टलबुमिन (लैक्टोज संश्लेषण एंजाइम कॉम्प्लेक्स का एक घटक) है। यह एक छोटा प्रोटीन है जिसमें 4 डाइसल्फ़ाइड बांड होते हैं और 1 Ca * आयन को मजबूती से बांधते हैं। जाहिर है, यह आयन एक प्रमुख संरचना बनाने वाला तत्व है। जब इसे हटा दिया जाता है, तो प्रोटीन की तृतीयक संरचना नष्ट हो जाती है। लेकिन गोलाकार आकार और आकार डाइसल्फ़ाइड बांड के स्थिर प्रभाव के कारण संरक्षित हैं।

चतुर्थ श्रेणी की बातचीत:

लिगैंड के बिना, प्रोटीन की द्वितीयक संरचना पूरी तरह से नहीं बनती है और तृतीयक संरचना पूरी तरह से अनुपस्थित है। इस मामले में, पेप्टाइड श्रृंखला आंशिक रूप से सामने आई है।
प्रोटीन ऑस्टियोकैल्सिन का एक उदाहरण, जो हड्डी मैट्रिक्स में पाया जाता है। इसमें केवल 50 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं और 5 Ca आयनों को बांधने में सक्षम होते हैं। "बाध्यकारी ग्लोब्यूल की मात्रा में उल्लेखनीय कमी, तृतीयक संरचना के गठन और ग्लोब्यूल्स के डिमर में एकीकरण के साथ है। अर्थात्, में इस मामले में, प्रोटीन में एक चतुर्धातुक संरचना की उपस्थिति के लिए लिगैंड आवश्यक है।

कक्षा V की बातचीत:

लिगैंड की अनुपस्थिति में, प्रोटीन श्रृंखला लगभग पूरी तरह से खुल जाती है, अर्थात यह एक यादृच्छिक कुंडल है। लिगैंड के साथ बातचीत से प्रोटीन की स्थानिक संरचना का पूर्ण गठन होता है।
एक उदाहरण साइटोक्रोम सी है, जो माइटोकॉन्ड्रिया में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में प्रोटीन में से एक है। इसका लिगैंड हीम (हीमोग्लोबिन हीम के समान)। विषय को हटाने से प्रोटीन अणु का लगभग पूर्ण रूप से खुलासा हो जाता है।

कक्षा VI बातचीत:

लिगैंड बाइंडिंग प्रोटीन डोमेन या सबयूनिट्स के बड़े पैमाने पर बदलाव का कारण बनता है।
एक उदाहरण ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन (एचबी) की बातचीत है। इस प्रक्रिया के दौरान, कई और जटिल गठनात्मक परिवर्तन होते हैं। आसन्न सबयूनिट्स सहित एक दूसरे के सापेक्ष 10 15 "घुमाते हैं।
नतीजतन, जब 02 अणु एक सबयूनिट के हीम से बंधता है, तो पड़ोसी सबयूनिट्स की ऑक्सीजन आत्मीयता बढ़ जाती है। इसे सहकारिता प्रभाव के रूप में जाना जाता है और इसका अत्यधिक शारीरिक महत्व है।
इस बिंदु को समाप्त करते हुए, हम दो टिप्पणी करेंगे:
ए) सबसे पहले, जैसा कि आप देख सकते हैं, लिगैंड्स वास्तव में प्रोटीन की संरचना को बहुत महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकते हैं;
बी) दूसरे, एक प्रोटीन के लिए जिसमें कई लिगैंड होते हैं (विशेषकर यदि बाद वाला अणु के विभिन्न भागों से बंधता है), विभिन्न लिगैंड के लिए इस तरह के प्रभाव की प्रकृति पूरी तरह से भिन्न हो सकती है।
उदाहरण के लिए, हीम और ऑक्सीजन जैसे लिगैंड का हीमोग्लोबिन की संरचना पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है।
इसलिए, यहां उल्लिखित व्यवस्थितकरण के लेखकों (वी.एन. उवर्स्की और एन.वी. नारिज़नेवा) के विपरीत, हमने प्रोटीन के वर्गों के बारे में नहीं, बल्कि प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन के वर्गों के बारे में बात की।

या केंद्र से जुड़े कट्टरपंथी। एक जटिल यौगिक का एक परमाणु। वे एम. बी. आयन (Н -, Hal -, NO 3 -, NCS - और अन्य), अकार्बनिक। अणु (H 2, C n, N 2, P n, O 2, S n, CO, CO 2, NH 3, NO, SO 2, NO 2, COS, आदि), org. कॉम।, मुख्य उपसमूह V, VI, VII जीआर के तत्व युक्त। सामयिक सिस्टम या पी-दाता समारोह। एल-जैविक रूप से महत्वपूर्ण कॉम का एक बड़ा समूह। (, पेप्टाइड्स, प्यूरीन, कोरिन्स,) और उनके सिंथेटिक। एनालॉग्स (क्राउन ईथर), साथ ही दाता परमाणुओं और चेलेटिंग समूहों के साथ। एल. को केंद्र से जोड़ा जा सकता है। परमाणु s-, p- और d-दो-केंद्र या बहुकेंद्र बंध। लिथियम में दो-केंद्र बांड के गठन के मामले में, दाता केंद्रों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है (आमतौर पर परमाणु एन, ओ, एस, सीएल, या)। बहुकेंद्रीय बंधन p-सुगंधित प्रणाली के कारण किया जाता है। एल। (, साइक्लोपेंटैडाइनाइड आयन) या हेटेरोएरोमैटिक। एल। (, थियोफीन, मिथाइलपाइरीडीन)। सबसे महत्वपूर्ण मात्रा। एल की दाता-स्वीकर्ता क्षमता की विशेषता - दंत चिकित्सा, दाता केंद्रों की संख्या द्वारा निर्धारित एल।, समन्वय में भाग लेना। इस आधार पर, एल को मोनो-, डी-, ... पॉलीडेंटेट में विभाजित किया जाता है। समन्वयक। मोनोडेंटेट एल के लिए कॉम्प्लेक्सिंग एजेंटों की संख्या उनकी संख्या के साथ मेल खाती है, दूसरों के लिए यह उनके दांतों द्वारा एल की संख्या के उत्पाद के बराबर है। एल की प्रकृति समन्वय के प्रकार निर्धारित करती है। चोर (, अमीनो कॉम्प्लेक्स, मोल। एडिक्ट्स, चेलेट्स, पी-कॉम्प्लेक्स, आदि); sv-va, संरचना और प्रतिक्रिया इस पर निर्भर करती है। जटिल कनेक्शन की क्षमता। और उनके व्यावहारिक की संभावना। आवेदन। लिट।:गार्नेव्स्की ए। डी।, "उच्च शिक्षा संस्थानों की कार्यवाही, सेवा। रसायन विज्ञान और रासायनिक प्रौद्योगिकी"। 1987, खंड 30, सी. 10, पृ. 3-16; "कोर्ड।", 1988, खंड 14, सी। 5, पृ. 579-99; व्यापक समन्वय रसायन विज्ञान, वी। 2-लिगैंड्स, ऑक्सफ। 1987। ए.डी. गार्नोव्स्की।

रासायनिक विश्वकोश। - एम।: सोवियत विश्वकोश. ईडी। आई. एल. नुन्यंत्स. 1988 .

देखें कि "लिगैंड्स" अन्य शब्दकोशों में क्या हैं:

- (लैटिन लिगो I बाइंड से) जटिल यौगिकों, अणुओं या केंद्रीय परमाणु (कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट) से जुड़े आयनों में, उदाहरण के लिए। संयोजन में LIGATURE (देर से लैटिन लिगतुरा कनेक्शन) 1) एक अक्षर या ध्वन्यात्मक प्रतिलेखन चिन्ह ... से बनता है। बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

लाइगैंडों- (जोड़ता है) - आयन, रेडिकल या तटस्थ अणु जो एक समन्वय बंधन के गठन के परिणामस्वरूप केंद्रीय आयन (परमाणु) के आसपास स्थित होते हैं। सामान्य रसायन विज्ञान: पाठ्यपुस्तक / ए वी झोलनिन ... रासायनिक शब्द

- (लैटिन लिगो I बाइंड से), केंद्रीय परमाणु (कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट) से जुड़े जटिल यौगिकों, अणुओं या आयनों में, उदाहरण के लिए, Cl3 यौगिक, केंद्रीय Co परमाणु और NH3 अणु के लिगैंड्स में। * * * लिगैंड्स ऑफ द लिगंडा (लेट से। लिगो ... विश्वकोश शब्दकोश

- (लैटिन लिगो I बाइंड से) जटिल यौगिकों में (जटिल यौगिक देखें) अणु या आयन सीधे केंद्रीय परमाणु से बंधे होते हैं; परिशिष्ट के समान ... महान सोवियत विश्वकोश

- (लैट से। लिगो मैं कनेक्ट करता हूं), जटिल एसओएस में। उदाहरण के लिए, एक केंद्र से जुड़े अणु या आयन, एक परमाणु (कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट)। संबंध में [सह (एनएच3) 6] सी13 केंद्र। सह परमाणु और NH3 अणु का L... प्राकृतिक विज्ञान। विश्वकोश शब्दकोश

- ... विकिपीडिया

लाइगैंडों- (अव्य। लिगो - मैं कनेक्ट)। विशिष्ट अंतर्जात पदार्थ जो कुछ प्रकार के सेलुलर मस्तिष्क रिसेप्टर्स को उत्तेजित करते हैं - एड्रीनर्जिक, डोपामिनर्जिक, कोलीनर्जिक, सेरोटोनर्जिक, बेंजोडायजेपाइन, पेप्टाइडर्जिक, आदि। मनश्चिकित्सीय शब्दों का व्याख्यात्मक शब्दकोश

लाइगैंडों- एंडीज, एस, इकाइयों के लीग। एच. एंडी, और ... रूसी वर्तनी शब्दकोश

लाइगैंडों- (लैटिन लिगो बाइंड) अंतर्जात पदार्थ जो मस्तिष्क के सिनेप्स (डोपामाइन, एसिटाइलकोलाइन, सेरोटोनिन, आदि) में न्यूरोट्रांसमीटर हैं। साइकोट्रोपिक दवाओं और मतिभ्रम में भी कुछ लिगैंड गुण होते हैं। * * *जैविक रूप से...... मनोविज्ञान और शिक्षाशास्त्र का विश्वकोश शब्दकोश

अक्षीय लिगेंड- असिनाई लिगैंडाई स्टेटसस टी sritis chemija apibrėžtis Vienoje ašyje esantys ligandai। atitikmenys: angl. अक्षीय लिगैंड्स रस। अक्षीय लिगैंड्स ryšiai: sinonimas - aksialiniai ligandai ... केमिजोस टर्मिन, ऐकिनामासिस odynas

पुस्तकें

• एपोप्टोसिस की इम्यूनोलॉजिकल समस्याएं, ए। यू। बेरिशनिकोव, यू। वी। शिश्किन। पिछले दशक को क्रमादेशित कोशिका मृत्यु (एपोप्टोसिस) की प्रक्रिया के एक तूफानी अध्ययन द्वारा चिह्नित किया गया है। सरफेस सेल रिसेप्टर्स और उनके लिगैंड्स मध्यस्थता करते हैं ...

एक प्रोटीन की मुख्य संपत्ति जो अपने कार्य को सुनिश्चित करती है, वह एक निश्चित पदार्थ - एक लिगैंड के साथ इसकी चयनात्मक बातचीत है।

लिगैंड विभिन्न प्रकृति के पदार्थ हो सकते हैं, दोनों कम आणविक भार यौगिक और प्रोटीन सहित मैक्रोमोलेक्यूल्स। प्रोटीन अणुओं पर ऐसे स्थल होते हैं जिनसे लिगैंड जुड़ा होता है - बाध्यकारी स्थल या सक्रिय स्थल। बाध्यकारी साइटें अमीनो एसिड अवशेषों से बनती हैं जो एक माध्यमिक और तृतीयक संरचना के गठन के परिणामस्वरूप एक साथ लाई जाती हैं।

प्रोटीन और लिगैंड के बीच के बंधन गैर-सहसंयोजक और सहसंयोजक हो सकते हैं। प्रोटीन और लिगैंड की अंतःक्रिया ("मान्यता") की उच्च विशिष्टता लिगैंड की स्थानिक संरचना के लिए बाध्यकारी केंद्र की संरचना की पूरकता द्वारा प्रदान की जाती है।

पूरकता को प्रोटीन और लिगैंड की सक्रिय साइट के बीच रासायनिक और स्थानिक पत्राचार के रूप में समझा जाता है। प्रोटीन पी और लिगैंड एल के बीच की बातचीत को समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

प्रोटीन + लिगैंड प्रोटीन-लिगैंड कॉम्प्लेक्स।

1. प्रोटीन के मुख्य भौतिक रासायनिक गुण आणविक भार, विद्युत आवेश और पानी में घुलनशीलता हैं। प्रोटीन का आणविक भार काफी भिन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, हार्मोन इंसुलिन का आणविक भार लगभग 6 हजार हाँ है, और इम्युनोग्लोबुलिन एम - लगभग 1 मिलियन हाँ। एक प्रोटीन का आणविक भार अमीनो एसिड अवशेषों की संख्या पर निर्भर करता है जो इसकी संरचना बनाते हैं, साथ ही साथ गैर-एमिनो एसिड घटकों के द्रव्यमान पर भी निर्भर करते हैं। एक अमीनो एसिड अवशेष का औसत वजन 110 Da है। इस प्रकार, एक प्रोटीन में अमीनो एसिड अवशेषों की संख्या जानने के बाद, कोई इसके आणविक भार का अनुमान लगा सकता है और इसके विपरीत (एन.एन. मुशकंबरोव, 1995)। एक प्रोटीन का विद्युत आवेश उसके अणु की सतह पर धनात्मक और ऋणात्मक आवेशित समूहों के अनुपात से निर्धारित होता है। प्रोटीन कण का आवेश माध्यम के pH पर निर्भर करता है। एक प्रोटीन को चिह्नित करने के लिए "आइसोइलेक्ट्रिक पॉइंट" शब्द का प्रयोग किया जाता है। आइसोइलेक्ट्रिक पॉइंट (pI) उस माध्यम का pH मान है जिस पर प्रोटीन कण का कुल चार्ज शून्य होता है। आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु पर, प्रोटीन घोल में सबसे कम स्थिर होते हैं और आसानी से अवक्षेपित हो जाते हैं। पीआई मान प्रोटीन में अम्लीय और मूल अमीनो एसिड के अनुपात पर निर्भर करता है। अम्लीय अमीनो एसिड (पीएच 7.0 पर नकारात्मक रूप से चार्ज) की प्रबलता वाले प्रोटीन और पेप्टाइड्स के लिए, पीआई मान एक अम्लीय माध्यम में होता है; प्रोटीन और पेप्टाइड्स के लिए मूल अमीनो एसिड (पीएच 7.0 पर सकारात्मक रूप से चार्ज) की प्रबलता के साथ, पीआई मान एक अम्लीय माध्यम में होता है। आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु प्रोटीन का एक विशिष्ट स्थिरांक है, जानवरों के ऊतकों के अधिकांश प्रोटीनों के लिए इसका मूल्य 5.5 से 7.0 तक होता है, जो उनकी संरचना में अम्लीय अमीनो एसिड की प्रबलता को इंगित करता है। हालांकि, प्रकृति में ऐसे प्रोटीन होते हैं जिनमें आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु का मान माध्यम के चरम पीएच मान पर होता है। विशेष रूप से, पेप्सिन (गैस्ट्रिक रस का एक एंजाइम) का पीआई मान 1 है, लाइसोजाइम में (एक एंजाइम जो सूक्ष्मजीवों की कोशिका भित्ति को तोड़ता है) - लगभग 11. कुछ प्रोटीनों के आणविक भार और आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु के मान तालिका 1.4 में दिखाया गया है। तालिका 1.4 रक्त प्लाज्मा और ऊतकों के प्रोटीन के कुछ स्थिरांक प्रोटीन आणविक भार, हाँ समविभव बिंदु सीरम एल्ब्युमिन 66 000 4.9 अंडा एल्बुमिन 45 000 4.6 α-एमाइलेज 50 000 5.3 haptoglobin 85 000 4.2 हीमोग्लोबिन 65 000 6.8 हिस्टोन 15 000 10.8 इम्युनोग्लोबुलिन ए 150 000 7.3 इम्युनोग्लोबुलिन जी 150 000 5.8 इम्युनोग्लोबुलिन एम 950 000 6.6 इंसुलिन 5 780 5.35 कार्बोक्सीपेप्टिडेज़ 34 400 6.0 केटालेज़ 245 000 5.6 β-लैक्टोग्लॉब्युलिन 37 100 5.2 लाइसोजाइम 14 000 11.0 α 2-मैक्रोग्लोबुलिन 820 000 5.4 Myoglobin 16 000 7.0 ओरोज़ोम्यूकॉइड 41 000 2.8 पित्त का एक प्रधान अंश 35 000 1.0 राइबोन्यूक्लिएज 13 700 7.8 ट्रांसफ़रिन 88 000 5.4 ट्रिप्सिनोजेन 24 000 9.3 यूरियाज़ा 480 000 5.0 फाइब्रिनोजेन 340 000 5.8 काइमोट्रिप्सिनोजेन 25 700 9.5 Ceruloplasmin 151 000 4.4 साइटोक्रोम सी 12 400 10.7 पानी में प्रोटीन की घुलनशीलता।जैव-भौतिकीय रसायन विज्ञान के पाठ्यक्रम से यह ज्ञात होता है कि उच्च आणविक यौगिकों के रूप में प्रोटीन कोलाइडल समाधान बनाते हैं। पानी में प्रोटीन समाधान की स्थिरता निम्नलिखित कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है: कोलाइडल कणों का आकार - वे जितने छोटे होते हैं, समाधान उतना ही अधिक स्थिर होता है; कण आवेश का परिमाण - कण आवेश जितना अधिक होगा, समाधान उतना ही स्थिर होगा; हाइड्रेशन (सॉल्वेशन) शेल का आकार - एक कोलाइड में जितना अधिक सॉल्वेशन वॉटर होता है, वह उतना ही अधिक स्थिर होता है। ध्यान रखें कि विभिन्न भौतिक और रासायनिक कारकों के प्रभाव में, कोलाइडल समाधान से प्रोटीन की वर्षा हो सकती है। अंतर करना: प्रतिवर्ती वर्षा प्रतिक्रियाएं (नमक लगाना), जब प्रोटीन अवक्षेप को उसके मूल भौतिक-रासायनिक और जैविक गुणों की बहाली के साथ पानी में फिर से घोला जा सकता है; प्रोटीन अणु (विकृतीकरण) के संरचनात्मक संगठन के घोर उल्लंघन का कारण बनने वाले कारकों के प्रभाव में अपरिवर्तनीय वर्षा प्रतिक्रियाएं। ध्यान दें कि प्रोटीन अवक्षेपण प्रतिक्रियाएं निम्नलिखित तंत्रों पर आधारित हो सकती हैं: विद्युत आवेश का निष्प्रभावीकरण - इलेक्ट्रोलाइट्स (एसिड, क्षार, लवण) जोड़कर; जलयोजन खोल का विनाश - जब निर्जलीकरण पदार्थ (शराब, एसीटोन, केंद्रित इलेक्ट्रोलाइट समाधान) जोड़ते हैं और गर्म होने पर; कोलाइडल कणों के आकार में वृद्धि - उन कारकों के प्रभाव में जो प्रोटीन विकृतीकरण का कारण बनते हैं। अक्सर, प्रोटीन वर्षा पैदा करने वाले कारकों की क्रिया को इन तंत्रों में से दो या तीनों के संयोजन की विशेषता होती है। जैविक गतिविधि। किसी भी प्रोटीन की कार्यप्रणाली सख्ती से परिभाषित अणुओं या आयनों - लिगैंड्स के साथ चुनिंदा रूप से बातचीत करने की क्षमता पर आधारित होती है। उदाहरण के लिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइमों के लिए, लिगैंड्स इन प्रतिक्रियाओं (सब्सट्रेट) में भाग लेने वाले पदार्थ होंगे, साथ ही साथ सहकारक, सक्रियकर्ता और अवरोधक भी होंगे। परिवहन प्रोटीन के लिए, लिगैंड्स को पदार्थ ले जाया जाता है, आदि। लिगैंड प्रोटीन अणु के एक विशिष्ट भाग के साथ बातचीत करने में सक्षम है - बाध्यकारी केंद्र या सक्रिय केंद्र। यह केंद्र प्रोटीन की तृतीयक संरचना के स्तर पर स्थानिक रूप से बंद अमीनो एसिड रेडिकल्स द्वारा बनता है। बंधन केंद्र के साथ बातचीत करने के लिए लिगैंड की क्षमता उनकी संपूरकता के कारण है, अर्थात, उनकी स्थानिक संरचना की पारस्परिक संपूरकता ("की-लॉक" इंटरैक्शन के समान)। गैर-सहसंयोजक (हाइड्रोजन, आयनिक, हाइड्रोफोबिक) बंधन लिगैंड के कार्यात्मक समूहों और बाध्यकारी साइट के बीच बनते हैं। लिगैंड और बाइंडिंग साइट की संपूरकता प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन की उच्च विशिष्टता (चयनात्मकता) की व्याख्या कर सकती है। इसलिए, विभिन्न प्रोटीन अपने भौतिक रासायनिक गुणों और जैविक गतिविधि में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। प्रोटीन मिश्रण को भिन्नों में अलग करने और अलग-अलग एंजाइम प्रोटीन को अलग करने के तरीके इन अंतरों पर आधारित हैं। इन विधियों का व्यापक रूप से चिकित्सा जैव रसायन और जैव प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है। 2. प्रोटीन विकृतीकरण- यह अपने चतुर्धातुक, तृतीयक और यहां तक ​​​​कि माध्यमिक संरचना के उल्लंघन के कारण देशी (प्राकृतिक) भौतिक रासायनिक और सबसे महत्वपूर्ण, प्रोटीन के जैविक गुणों में परिवर्तन है। प्रोटीन विकृतीकरण के कारण हो सकते हैं: 60 डिग्री सेल्सियस से ऊपर का तापमान; आयनित विकिरण; केंद्रित एसिड और क्षार; भारी धातु लवण (पारा, सीसा, कैडमियम); कार्बनिक यौगिक (अल्कोहल, फिनोल, कीटोन्स)। विकृत प्रोटीन की विशेषता है: अणु की संरचना में परिवर्तन; पानी की घुलनशीलता में कमी; अणु के प्रभार में परिवर्तन; प्रोटियोलिटिक एंजाइमों की कार्रवाई के लिए कम प्रतिरोध; जैविक गतिविधि का नुकसान। इसे प्रोटीन की देशी तृतीयक संरचना के विनाश से समझाया जा सकता है, जिस स्तर पर लिगैंड बाइंडिंग सेंटर बनता है। कृपया ध्यान दें कि कुछ शर्तों के तहत, विकृतीकरण का कारण बनने वाले कारक को हटाने के बाद प्रोटीन की मूल (देशी) संरचना को बहाल करना संभव है। इस प्रक्रिया को त्याग कहा जाता है। दवा में प्रोटीन विकृतीकरण प्रक्रिया के उपयोग के कुछ उदाहरण याद रखें: रक्त में गैर-प्रोटीन पदार्थों की सामग्री का निर्धारण करते समय रक्त प्लाज्मा प्रोटीन के जमाव के लिए; कीटाणुशोधन और स्वच्छता करते समय; भारी धातुओं के लवण के साथ विषाक्तता के उपचार और रोकथाम में (दूध या अंडे की सफेदी का उपयोग मारक के रूप में किया जाता है); एक प्रोटीन प्रकृति के औषधीय पदार्थों के उत्पादन के लिए (बाद के नवीकरण के साथ हल्के परिस्थितियों में विकृतीकरण का उपयोग किया जाता है)।

4(1). हीमोग्लोबिन एक एलोस्टेरिक प्रोटीन है। हीमोग्लोबिन अणु में गठनात्मक परिवर्तन। सहकारी प्रभाव। ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता के नियामक। मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन में संरचनात्मक और कार्यात्मक अंतर।

हीमोग्लोबिन: एक एलोस्टेरिक प्रोटीन
मोनोमेरिक मायोग्लोबिन से टेट्रामेरिक हीमोग्लोबिन के विकास की प्रक्रिया में संक्रमण के साथ-साथ नए गुणों का उदय हुआ। हीमोग्लोबिन अणु मायोग्लोबिन अणु की तुलना में बहुत अधिक जटिल है। सबसे पहले, हीमोग्लोबिन, 0 2 के अलावा, H + और C0 2 का परिवहन करता है। दूसरे, हीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन के बंधन को आंतरिक वातावरण के विशिष्ट घटकों, अर्थात् एच +, सीओ 2 और कार्बनिक फास्फोरस यौगिकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इन नियामकों का हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को बांधने की क्षमता पर गहरा प्रभाव पड़ता है, इस तथ्य के बावजूद कि वे हीम से दूर क्षेत्रों में प्रोटीन से बंधे हैं। आम तौर पर तथाकथित एलोस्टेरिक इंटरैक्शन,वे। कई प्रोटीनों में स्थानिक रूप से अलग-अलग क्षेत्रों के बीच परस्पर क्रिया होती है। जैविक प्रणालियों में आणविक प्रक्रियाओं के नियमन और एकीकरण में एलोस्टेरिक प्रभाव एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं। हीमोग्लोबिन सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला एलोस्टेरिक प्रोटीन है, और इसलिए इसकी संरचना और कार्य पर करीब से नज़र डालना समझ में आता है।

हीमोग्लोबिन में परिवर्तन

नमक के टूटने के साथ ऑक्सीजन बंधन होता है

टर्मिनल कार्बोक्सिल समूहों द्वारा गठित बांड

सबयूनिट्स (चित्र 7) यह निम्नलिखित अणुओं के बंधन की सुविधा प्रदान करता है

ऑक्सीजन, क्योंकि इसके लिए कम संख्या के टूटने की आवश्यकता होती है

नमक बंधन। ये परिवर्तन महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं

माध्यमिक, तृतीयक और विशेष रूप से चतुर्धातुक संरचना

हीमोग्लोबिन। इस मामले में, एक ए / बी सबयूनिट्स की जोड़ी बदल जाती है

एक और ए / बी जोड़ी के सापेक्ष, जो संघनन की ओर जाता है

टेट्रामर और ऑक्सीजन के लिए हीम्स की आत्मीयता में वृद्धि (चित्र। 8 और 9)।

हेमोग्रुप के वातावरण में संरचनात्मक परिवर्तन

हीमोग्लोबिन का ऑक्सीकरण संरचनात्मक के साथ होता है

हीमोग्रुप के वातावरण में परिवर्तन। जब ऑक्सीजनित होता है, तो परमाणु

लोहा, जो डीऑक्सीहीमोग्लोबिन में 0.06 एनएम पर कार्य करता है

हीम वलय का तल, इस तल में खींचता है (चित्र।

दस)। लोहे के परमाणु के बाद, यह हीम के करीब जाता है

समीपस्थ हिस्टिडीन (F8), साथ ही संबंधित आसन्न

हीमोग्लोबिन अणु दो रूपों में हो सकता है - तनावग्रस्त और शिथिल। हीमोग्लोबिन का शिथिल रूप तनावग्रस्त की तुलना में 70 गुना तेजी से ऑक्सीजन से संतृप्त होता है। रक्त में हीमोग्लोबिन की कुल मात्रा में तनावपूर्ण और शिथिल रूप के अंशों में परिवर्तन ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र के एस-आकार के रूप को निर्धारित करता है, और, परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की तथाकथित आत्मीयता। यदि हीमोग्लोबिन के तनावग्रस्त रूप से शिथिल अवस्था में संक्रमण की संभावना अधिक है, तो ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता बढ़ जाती है, और इसके विपरीत। हीमोग्लोबिन के इन अंशों के बनने की संभावना कई कारकों के प्रभाव में ऊपर या नीचे बदल जाती है। मुख्य कारक हीमोग्लोबिन अणु की हेमीनिक संरचना के लिए ऑक्सीजन का बंधन है। इसके अलावा, अधिक हीमोग्लोबिन हीमोग्लोबिन हेमाइन एरिथ्रोसाइट्स में ऑक्सीजन को बांधता है, हीमोग्लोबिन अणु का आराम से रूप में संक्रमण आसान हो जाता है और ऑक्सीजन के लिए उनकी आत्मीयता अधिक हो जाती है। इसलिए, कम पीओ 2 पर, जो चयापचय रूप से सक्रिय ऊतकों में होता है, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम होती है, और उच्च पीओ 2 पर, यह अधिक होता है। जैसे ही हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन पर कब्जा कर लेता है, ऑक्सीजन के लिए इसकी आत्मीयता बढ़ जाती है और हीमोग्लोबिन अणु संतृप्त हो जाता है जब यह चार ऑक्सीजन अणुओं से जुड़ जाता है। जब हीमोग्लोबिन युक्त लाल रक्त कोशिकाएं ऊतकों तक पहुंचती हैं, तो लाल रक्त कोशिकाओं से ऑक्सीजन कोशिकाओं में फैल जाती है। मांसपेशियों में, यह एक प्रकार के ऑक्सीजन डिपो - मायोग्लोबिन अणु में प्रवेश करता है, जिससे ऑक्सीजन का उपयोग मांसपेशियों के जैविक ऑक्सीकरण में किया जाता है। एरिथ्रोसाइट हीमोग्लोबिन से ऊतकों में ऑक्सीजन का प्रसार ऊतकों में कम पीओ2 के कारण होता है - 35 मिमी एचजी। कला। ऊतक कोशिकाओं के अंदर, सामान्य चयापचय को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऑक्सीजन तनाव और भी कम है - 1 kPa से अधिक नहीं। इसलिए, ऑक्सीजन केशिकाओं से विसरण द्वारा उपापचयी रूप से सक्रिय कोशिकाओं तक पहुँचती है। कुछ ऊतकों को रक्त केशिकाओं में PO2 की कम सांद्रता के लिए अनुकूलित किया जाता है, जिसकी भरपाई ऊतकों की प्रति इकाई मात्रा में केशिकाओं के उच्च घनत्व से होती है। उदाहरण के लिए, कंकाल और हृदय की मांसपेशियों में, केशिका PO2 संकुचन के दौरान बहुत तेजी से घट सकता है। मांसपेशियों की कोशिकाओं में मायोग्लोबिन नामक एक प्रोटीन होता है, जिसमें हीमोग्लोबिन की तुलना में ऑक्सीजन के लिए अधिक आत्मीयता होती है। मायोग्लोबिन ऑक्सीजन के साथ तीव्रता से संतृप्त है और रक्त से कंकाल और हृदय की मांसपेशियों में इसके प्रसार को बढ़ावा देता है, जहां यह जैविक ऑक्सीकरण की प्रक्रियाओं को निर्धारित करता है। ये ऊतक अपने से गुजरने वाले रक्त से 70% तक ऑक्सीजन निकालने में सक्षम होते हैं, जो ऊतक तापमान और पीएच के प्रभाव में ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता में कमी के कारण होता है। हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन आत्मीयता पर पीएच और तापमान का प्रभाव। हीमोग्लोबिन अणु हाइड्रोजन आयनों के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम होते हैं, इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम हो जाती है। जब हीमोग्लोबिन संतृप्ति 100% से कम होती है, तो निम्न pH हीमोग्लोबिन के लिए ऑक्सीजन के बंधन को कम करता है - ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र x-अक्ष के साथ दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है। हाइड्रोजन आयनों के प्रभाव में हीमोग्लोबिन के गुण में होने वाले इस परिवर्तन को बोहर प्रभाव कहते हैं। मेटाबोलिक रूप से सक्रिय ऊतक लैक्टिक एसिड और CO2 जैसे एसिड का उत्पादन करते हैं। यदि रक्त प्लाज्मा का पीएच सामान्य 7.4 से घटकर 7.2 हो जाता है, जो मांसपेशियों में संकुचन के साथ होता है, तो बोहर प्रभाव के कारण इसमें ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ जाएगी। उदाहरण के लिए, 7.4 के निरंतर पीएच पर, रक्त लगभग 45% ऑक्सीजन देगा, यानी ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति घटकर 55% हो जाएगी। हालांकि, जब पीएच 7.2 तक गिर जाता है, तो वियोजन वक्र x-अक्ष के साथ दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है। नतीजतन, ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन की संतृप्ति 40% तक गिर जाती है, अर्थात, रक्त ऊतकों में 60% तक ऑक्सीजन दे सकता है, जो एक स्थिर पीएच से 1/3 अधिक है। मेटाबोलिक रूप से सक्रिय ऊतक गर्मी उत्पादन में वृद्धि करते हैं। शारीरिक कार्य के दौरान ऊतक के तापमान में वृद्धि से एरिथ्रोसाइट्स में हीमोग्लोबिन अंशों का अनुपात बदल जाता है और ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र को एक्स अक्ष के साथ दाईं ओर स्थानांतरित कर देता है। नतीजतन, लाल रक्त कोशिकाओं के हीमोग्लोबिन से अधिक ऑक्सीजन निकलेगा और ऊतकों में प्रवेश करेगा। हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन आत्मीयता पर 2,3-डिफॉस्फोग्लिसरेट (2,3-डीपीजी) का प्रभाव। कुछ शारीरिक स्थितियों में, उदाहरण के लिए, जब किसी व्यक्ति के समुद्र तल से अधिक ऊंचाई पर रहने के परिणामस्वरूप रक्त में पीओ2 सामान्य (हाइपोक्सिया) से नीचे चला जाता है, तो ऊतकों को ऑक्सीजन की आपूर्ति अपर्याप्त हो जाती है। हाइपोक्सिया के साथ, एरिथ्रोसाइट्स में 2,3-डीपीजी की सामग्री में वृद्धि के कारण ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम हो सकती है। बोहर प्रभाव के विपरीत, 2,3-डीपीजी के प्रभाव में ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता में कमी फेफड़ों की केशिकाओं में प्रतिवर्ती नहीं है। हालांकि, जब रक्त फेफड़ों की केशिकाओं से बहता है, तो एरिथ्रोसाइट्स (ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र का सपाट हिस्सा) में ऑक्सीहीमोग्लोबिन के निर्माण में कमी पर 2,3-डीपीजी का प्रभाव ऑक्सीजन की रिहाई की तुलना में कम स्पष्ट होता है। ऊतकों में 2,3-डीपीजी का प्रभाव (वक्र का ढलान वाला हिस्सा), जो ऊतकों की सामान्य ऑक्सीजन आपूर्ति को निर्धारित करता है

देशी त्रि-आयामी संरचना कई ऊर्जावान और एंट्रोपिक कारकों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप स्थापित होती है। विभिन्न बाहरी प्रभावों (पीएच, तापमान, आयनिक संरचना) के कारण प्रोटीन अणु की संरचना में परिवर्तन इसकी कार्यात्मक गतिविधि में परिलक्षित होता है। गठनात्मक पुनर्व्यवस्था बहुत जल्दी होती है। पहले चरणों में, वे एक स्थानीय सूक्ष्म-संरूपण प्रकृति के होते हैं, जिससे केवल व्यक्तिगत परमाणु समूहों का विस्थापन होता है। शेष मैक्रोमोलेक्यूलर संरचना के लिए इस तरह के स्थानीय विस्थापन के विस्तार से बायोपॉलिमर अणु में एक सामान्य संरचना परिवर्तन होगा।

Myoglobin- 153 अमीनो एसिड अवशेषों की एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला और प्रति अणु में एक आयरन पोर्फिरीन समूह (हीम) होता है। मायोग्लोबिन हेमोप्रोटीन को संदर्भित करता है जो ऑक्सीजन को विपरीत रूप से बांध सकता है; कंकाल की मांसपेशियों की कोशिकाओं में, यह ऑक्सीजन के संचय के साथ-साथ कोशिकाओं के माध्यम से इसके प्रसार की दर को बढ़ाने के लिए जिम्मेदार है। Phylogenetically, मायोग्लोबिन हीमोग्लोबिन का अग्रदूत है। अणु में डाइसल्फ़ाइड बांड नहीं होते हैं और इसकी विशेषता 77% ए-हेलीसिटी है। हेम, जो ऑक्सीजन बंधन के लिए जिम्मेदार है, एक "हाइड्रोफोबिक पॉकेट" में स्थित है, जो इसके लिए विशेष अमीनो एसिड द्वारा बनाई गई है। हेम अणु के केंद्र में स्थित एक समन्वित द्विसंयोजक लौह आयन के साथ प्रोटोपोर्फिरिन का एक मैक्रोसायकल है। हीम का यह स्थानिक निर्धारण ऑक्सीजन अणु को छठे लिगैंड के रूप में बांधने की अनुमति देता है।

हीमोग्लोबिन- "श्वसन" रक्त प्रोटीन। यह फेफड़ों के संचार तंत्र के माध्यम से ऑक्सीजन को अन्य अंगों और उपभोग के केंद्रों तक पहुंचाता है। हीमोग्लोबिन अणु में चार जोड़ीदार समान पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं, जिनमें से प्रत्येक में हीम होता है। हीमोग्लोबिन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं को a और b . कहा जाता है , और अणु की सममित संरचना को 2 b 2 . के रूप में लिखा जाता है . एक चतुर्धातुक संरचना का निर्माण व्यक्तिगत पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन द्वारा किया जाता है। जब ऑक्सीजन को हीम में जोड़ा जाता है, तो ऑक्सीहीमोग्लोबिन बनता है, जिसकी चतुर्धातुक संरचना गैर-ऑक्सीजनीकृत रूप से केवल थोड़ी भिन्न होती है।

ऑक्सीजन का योग एचबी अणु में कई गठनात्मक परिवर्तनों को प्रेरित करता है। Fe 2+ आयन के निम्न-स्पिन अवस्था में स्थानांतरण के साथ ऑक्सीजन के बंधन के साथ हीम समूह के विमान में लोहे का एक साथ विस्थापन होता है। ए-सबयूनिट्स के बीच नमक पुलों का क्रमिक रूप से टूटना होता है। ए - सबयूनिट्स के हेम्स के बीच की दूरी बढ़ जाती है, और बी सबयूनिट्स के हेम्स के बीच की दूरी कम हो जाती है। सामान्य तौर पर, ऑक्सीकरण प्रत्येक उपइकाई को डीऑक्सी और ऑक्सीकॉन्फॉर्मेशन से स्थानांतरित करता है। पहले दो ए-सबयूनिट्स के ऑक्सीजनकरण के दौरान छह नमक पुलों में से चार का टूटना अन्य दो पुलों के टूटने की सुविधा प्रदान करता है और इसलिए, अगले ऑक्सीजन अणुओं को शेष उप-इकाइयों से जोड़ने की सुविधा प्रदान करता है, जिससे ऑक्सीजन के लिए उनकी आत्मीयता कई गुना बढ़ जाती है। सौ बार। यह परिग्रहण की सहकारी प्रकृति है।

5 (1)। डीएनए की प्राथमिक और माध्यमिक संरचनाएं। चारगफ के नियम। पूरकता का सिद्धांत। डीएनए अणु में बंधों के प्रकार। डीएनए की जैविक भूमिका। आणविक रोग जीन उत्परिवर्तन का परिणाम हैं।

डीएनए की प्राथमिक संरचना -पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोसाइड मोनोफॉस्फेट (डीएनएमपी) के प्रत्यावर्तन का क्रम।

पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में प्रत्येक फॉस्फेट समूह, अणु के 5 "अंत में फॉस्फोरस अवशेषों के अपवाद के साथ, 3" - और 5 "दो पड़ोसी डीऑक्सीराइबोज के कार्बन परमाणुओं की भागीदारी के साथ दो ईथर बंधनों के निर्माण में भाग लेता है, इसलिए मोनोमर्स के बीच के बंधन को 3", 5 "- फॉस्फोडिएस्टर नामित किया गया है।

डीएनए के टर्मिनल न्यूक्लियोटाइड्स को उनकी संरचना से अलग किया जाता है: 5 "अंत में एक फॉस्फेट समूह होता है, और श्रृंखला के 3" छोर पर एक मुक्त ओएच समूह होता है। इन सिरों को 5 "- और 3" सिरों के रूप में संदर्भित किया जाता है। बहुलक डीएनए श्रृंखला में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स के रैखिक अनुक्रम को आमतौर पर एक-अक्षर कोड का उपयोग करके संक्षिप्त किया जाता है, उदाहरण के लिए -ए-जी-सी-टी-टी-ए-सी-ए- 5 "से 3" -एंड तक।

प्रत्येक न्यूक्लिक एसिड मोनोमर में एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होता है। पीएच 7 पर, फॉस्फेट समूह पूरी तरह से आयनित होता है, इसलिए विवो मेंन्यूक्लिक एसिड पॉलीअनियन के रूप में मौजूद होते हैं (उनके पास कई नकारात्मक चार्ज होते हैं)। पेंटोस अवशेष भी हाइड्रोफिलिक गुण प्रदर्शित करते हैं। नाइट्रोजनी क्षार जल में लगभग अघुलनशील होते हैं, लेकिन प्यूरीन और पाइरीमिडीन वलय के कुछ परमाणु बनने में सक्षम होते हैं। हाइड्रोजन बांड।

डीएनए की माध्यमिक संरचना। 1953 में, जे. वाटसन और एफ. क्रिक ने डीएनए की स्थानिक संरचना का एक मॉडल प्रस्तावित किया। इस मॉडल के अनुसार, डीएनए अणु में एक सर्पिल का आकार होता है जो दो पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं द्वारा एक दूसरे के सापेक्ष और एक सामान्य अक्ष के चारों ओर मुड़ जाता है। दोहरी कुंडली दांए हाथ से काम करने वाला,इसमें पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला antiparallel(चित्र 4-6), अर्थात्। यदि उनमें से एक दिशा 3 "→ 5" में उन्मुख है, तो दूसरा - दिशा 5 "→ 3" में। इसलिए, प्रत्येक छोर पर

चावल। 4-6. डीएनए का डबल हेलिक्स।डीएनए अणु एक पूरक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम के साथ दो समानांतर समानांतर किस्में से बने होते हैं। जंजीरों को एक दूसरे के सापेक्ष दाएं हाथ के हेलिक्स में घुमाया जाता है ताकि प्रति मोड़ लगभग 10 आधार जोड़े हों।

डीएनए अणु एक स्ट्रैंड के 5 "अंत और दूसरे स्ट्रैंड के 3" छोर पर स्थित होते हैं।

डीएनए स्ट्रैंड के सभी बेस डबल हेलिक्स के अंदर स्थित होते हैं, और पेंटोस फॉस्फेट बैकबोन बाहर होता है। पूरक प्यूरीन और पाइरीमिडीन नाइट्रोजनस बेस A और T (दो बॉन्ड) और G और C (तीन बॉन्ड) (चित्र 4-7) के बीच हाइड्रोजन बॉन्ड के कारण पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं एक दूसरे के सापेक्ष आयोजित की जाती हैं। इस संयोजन के साथ, प्रत्येक

चावल। 4-7. डीएनए में प्यूरीन-पाइरीमिडीन बेस पेयर।

जोड़ी में तीन छल्ले होते हैं, इसलिए इन आधार जोड़े का कुल आकार अणु की पूरी लंबाई के साथ समान होता है। एक जोड़ी में क्षारों के अन्य संयोजनों के लिए हाइड्रोजन बांड संभव हैं, लेकिन वे बहुत कमजोर हैं। एक स्ट्रैंड का न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम दूसरे स्ट्रैंड के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का पूरी तरह से पूरक है। इसलिए, चारगफ के नियम के अनुसार (1951 में इरविन चारगफ ने डीएनए अणु में प्यूरीन और पाइरीमिडीन बेस के अनुपात में पैटर्न स्थापित किया), प्यूरीन बेस (ए + जी) की संख्या पाइरीमिडीन बेस (टी + सी) की संख्या के बराबर है। .

पूरक आधारों को सर्पिल के मूल में ढेर किया जाता है। ढेर में एक डबल-असहाय अणु के आधार के बीच, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन,डबल हेलिक्स को स्थिर करना।

यह संरचना पानी के साथ नाइट्रोजनी अवशेषों के संपर्क को बाहर करती है, लेकिन आधारों का ढेर बिल्कुल लंबवत नहीं हो सकता है। आधार जोड़े एक दूसरे से थोड़े ऑफसेट होते हैं। गठित संरचना में, दो खांचे प्रतिष्ठित हैं - एक बड़ा, 2.2 एनएम चौड़ा और एक छोटा, 1.2 एनएम चौड़ा। प्रमुख और छोटे खांचे के क्षेत्र में नाइट्रोजनस बेस क्रोमैटिन संरचना के संगठन में शामिल विशिष्ट प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं।

चारगफ का नियम- डीएनए में विभिन्न प्रकार के नाइट्रोजनस बेस के बीच मात्रात्मक संबंधों का वर्णन करने वाले अनुभवजन्य रूप से पहचाने गए नियमों की एक प्रणाली। 1949-1951 में बायोकेमिस्ट इरविन चारगफ के समूह के काम के परिणामस्वरूप उन्हें तैयार किया गया था।

चारगफ के समूह के काम से पहले, तथाकथित "टेट्रान्यूक्लियोटाइड" सिद्धांत प्रबल था, जिसके अनुसार डीएनए में चार अलग-अलग नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन, थाइमिन, ग्वानिन और साइटोसिन) के दोहराए जाने वाले ब्लॉक होते हैं। चारगफ और उनके सहकर्मी पेपर क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके डीएनए न्यूक्लियोटाइड को अलग करने और विभिन्न प्रकार के न्यूक्लियोटाइड के सटीक मात्रात्मक अनुपात निर्धारित करने में सक्षम थे। वे इक्विमोलर से काफी भिन्न थे, जिसकी उम्मीद की जा सकती थी यदि सभी चार आधार समान अनुपात में प्रस्तुत किए गए थे। एडेनिन (ए), थाइमिन (टी), ग्वानिन (जी) और साइटोसिन (सी) के लिए चारगफ द्वारा प्रकट अनुपात निम्नानुसार थे:

1. एडेनिन की मात्रा थाइमिन की मात्रा के बराबर होती है, और ग्वानिन की मात्रा साइटोसिन की मात्रा के बराबर होती है: ए = टी, जी = सी।

2. प्यूरीन की मात्रा पाइरीमिडीन की मात्रा के बराबर होती है: ए + जी = टी + सी।

3. अमीनो समूहों के साथ स्थिति 6 में आधारों की संख्या 6 की स्थिति में कीटो समूहों के साथ आधारों की संख्या के बराबर है: ए + सी = जी + टी।

वहीं, विभिन्न प्रकार के डीएनए के लिए अनुपात (ए + टी):(जी + सी) भिन्न हो सकता है। कुछ पर AT जोड़ियों का वर्चस्व है, जबकि अन्य पर GCs का वर्चस्व है।

एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण डेटा के साथ चारगफ के नियमों ने जे. वाटसन और फ्रांसिस क्रिक द्वारा डीएनए की संरचना को समझने में निर्णायक भूमिका निभाई।

संपूरकता(वी रसायन विज्ञान, आणविक जीव विज्ञानतथा आनुवंशिकी) - अणुओं का पारस्परिक पत्राचार बायोपॉलिमरोंया उनके टुकड़े, अणुओं के स्थानिक रूप से पूरक (पूरक) टुकड़ों या उनके संरचनात्मक टुकड़ों के बीच बंधन के गठन को सुनिश्चित करते हैं सुपरमॉलेक्यूलर इंटरैक्शन(हाइड्रोजन बांड का निर्माण, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन, चार्ज किए गए कार्यात्मक समूहों के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन आदि)।

पूरक अंशों या बायोपॉलिमर की परस्पर क्रिया सहसंयोजक के गठन के साथ नहीं होती है रसायनिक बंधपूरक टुकड़ों के बीच, हालांकि, पूरक टुकड़ों के स्थानिक पारस्परिक पत्राचार के कारण, यह पर्याप्त रूप से उच्च कुल ऊर्जा के साथ कई अपेक्षाकृत कमजोर बंधन (हाइड्रोजन और वैन डेर वाल्स) के गठन की ओर जाता है, जो स्थिर आणविक परिसरों के गठन की ओर जाता है।

उसी समय, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एंजाइमों की उत्प्रेरक गतिविधि का तंत्र एंजाइम की संपूरकता और संक्रमण अवस्था या उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के एक मध्यवर्ती उत्पाद द्वारा निर्धारित किया जाता है - और इस मामले में, एक रासायनिक के प्रतिवर्ती गठन बंधन हो सकता है।

न्यूक्लिक एसिड संपूरकता

कब न्यूक्लिक एसिड- ओलिगो- और पॉलीन्यूक्लियोटाइड दोनों नाइट्रोजनस बेस न्यूक्लियोटाइडशिक्षा के कारण सक्षम हाइड्रोजन बांडयुग्मित परिसरों का निर्माण एडीनाइन-थाइमिन(या यूरैसिलवी शाही सेना) तथा गुआनिन-साइटोसिनजंजीरों की बातचीत में न्यूक्लिक एसिड... यह अंतःक्रिया आनुवंशिक जानकारी के भंडारण और संचरण की कई मूलभूत प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है: डी एन ए की नकलकोशिका विभाजन के दौरान आनुवंशिक सूचना के हस्तांतरण को सुनिश्चित करना, ट्रांसक्रिप्शनसंश्लेषण के दौरान आरएनए से डीएनए प्रोटीनडीएनए एन्कोडेड जीनडबल-स्ट्रैंडेड डीएनए में आनुवंशिक जानकारी का भंडारण और क्षतिग्रस्त होने पर डीएनए की मरम्मत की प्रक्रिया।

डीएनए संश्लेषण में पूरकता के सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। यह हाइड्रोजन बांड से जुड़े नाइट्रोजनस बेस के यौगिक का सख्त अनुपालन है, जिसमें: एटी ( एडीनाइनसे जुड़ता है तिमिन) -Ц ( गुआनिनसे जुड़ता है साइटोसिन)

एंजाइमी कटैलिसीस

पूरक बाध्यकारी एंजाइम-सब्सट्रेट एंजाइमेटिक गतिविधि के तंत्र में एक महत्वपूर्ण कारक है और, रासायनिक रूप से अनबाउंड परिसरों के गठन के साथ ऊपर वर्णित स्थितियों के विपरीत, एक रासायनिक प्रतिक्रिया की शुरुआत हो सकती है - एक बंधन के मामले में एंजाइमसब्सट्रेट के साथ, पूरकता अपेक्षाकृत कम है, हालांकि, सब्सट्रेट की संक्रमणकालीन प्रतिक्रिया राज्य के लिए एक उच्च पूरकता के साथ, यह राज्य स्थिर है, जो एंजाइमों की उत्प्रेरक गतिविधि के प्रभाव की ओर जाता है: संक्रमणकालीन राज्य का ऐसा स्थिरीकरण बराबर है कमी करने के लिए सक्रियण ऊर्जाऔर, तदनुसार, प्रतिक्रिया दर में तेज वृद्धि।

मॉड्यूल संरचना	विषयों
मॉड्यूलर यूनिट 1	1.1. प्रोटीन का संरचनात्मक संगठन। देशी प्रोटीन संरचना के गठन के चरण 1.2. प्रोटीन के कामकाज की मूल बातें। लिगेंड्स के रूप में दवाएं जो प्रोटीन के कार्य को प्रभावित करती हैं 1.3. प्रोटीन का विकृतीकरण और उनके सहज नवीनीकरण की संभावना
मॉड्यूलर यूनिट 2	1.4. हीमोग्लोबिन के उदाहरण पर ओलिगोमेरिक प्रोटीन की संरचना और कार्यप्रणाली की विशेषताएं 1.5. कोशिका स्थितियों के तहत प्रोटीन की मूल संरचना को बनाए रखना 1.6. प्रोटीन की विविधता। इम्युनोग्लोबुलिन द्वारा उदाहरण के रूप में प्रोटीन परिवार 1.7. प्रोटीन के भौतिक-रासायनिक गुण और उनके पृथक्करण के तरीके

मॉड्यूलर यूनिट 1 मोनोमेरिक प्रोटीन का संरचनात्मक संगठन और उनके कामकाज का आधार

सीखने के उद्देश्य सक्षम होने के लिए:

1. वंशानुगत और अधिग्रहित प्रोटीनोपैथी के विकास के तंत्र को समझने के लिए प्रोटीन की संरचना की विशेषताओं और उनकी संरचना पर प्रोटीन के कार्यों की निर्भरता के बारे में ज्ञान का उपयोग करें।

2. कुछ दवाओं की चिकित्सीय क्रिया के तंत्र को लिगैंड के रूप में समझाएं जो प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं और उनकी गतिविधि को बदलते हैं।

3. बदलती परिस्थितियों में उनकी संरचनात्मक और कार्यात्मक अस्थिरता और विकृतीकरण की प्रवृत्ति को समझने के लिए प्रोटीन की संरचना और गठनात्मक लायबिलिटी के बारे में ज्ञान का उपयोग करें।

4. चिकित्सा सामग्री और उपकरणों, साथ ही एंटीसेप्टिक्स को स्टरलाइज़ करने के लिए एजेंटों के रूप में विकृतीकरण एजेंटों के उपयोग की व्याख्या करें।

जानना:

1. प्रोटीन के संरचनात्मक संगठन के स्तर।

2. प्रोटीन की प्राथमिक संरचना का मूल्य, जो उनकी संरचनात्मक और कार्यात्मक विविधता को निर्धारित करता है।

3. प्रोटीन में एक सक्रिय केंद्र के गठन का तंत्र और लिगैंड के साथ इसकी विशिष्ट बातचीत, जो प्रोटीन के कामकाज को रेखांकित करती है।

4. प्रोटीन की संरचना और कार्यात्मक गतिविधि पर बहिर्जात लिगैंड्स (दवाओं, विषाक्त पदार्थों, जहर) के प्रभाव के उदाहरण।

5. प्रोटीन विकृतीकरण के कारण और परिणाम, विकृतीकरण पैदा करने वाले कारक।

6. दवा में एंटीसेप्टिक के रूप में विकृतीकरण कारकों के उपयोग के उदाहरण और चिकित्सा उपकरणों को स्टरलाइज़ करने के साधन।

विषय 1.1. प्रोटीन का संरचनात्मक संगठन। मूल निवासी के गठन के चरण

प्रोटीन अनुरूपता

प्रोटीन बहुलक अणु होते हैं जिनमें मोनोमर के रूप में केवल 20 α-एमिनो एसिड होते हैं। एक प्रोटीन में अमीनो एसिड का संयोजन और क्रम व्यक्तियों के डीएनए में जीन की संरचना द्वारा निर्धारित किया जाता है। प्रत्येक प्रोटीन, अपनी विशिष्ट संरचना के अनुसार, अपना कार्य करता है। किसी दिए गए जीव के प्रोटीन का सेट इसकी फेनोटाइपिक विशेषताओं को निर्धारित करता है, साथ ही वंशानुगत रोगों की उपस्थिति या उनके विकास के लिए एक पूर्वाभास।

1. अमीनो एसिड जो प्रोटीन बनाते हैं। पेप्टाइड बंधन।प्रोटीन मोनोमर्स से निर्मित पॉलिमर हैं - 20 α-एमिनो एसिड, जिसका सामान्य सूत्र है

अमीनो एसिड α- कार्बन परमाणु से जुड़े रेडिकल्स की संरचना, आकार, भौतिक-रासायनिक गुणों में भिन्न होते हैं। अमीनो एसिड के कार्यात्मक समूह विभिन्न α-amino एसिड के गुणों की विशेषताओं को निर्धारित करते हैं। -एमिनो एसिड में पाए जाने वाले रेडिकल्स को कई समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

प्रोलाइन,अन्य 19 प्रोटीन मोनोमर्स के विपरीत, यह एक एमिनो एसिड नहीं है, लेकिन एक इमिनो एसिड है, प्रोलाइन में रेडिकल α- कार्बन परमाणु और इमिनो समूह दोनों से जुड़ा हुआ है।

अमीनो एसिड पानी में उनकी घुलनशीलता में भिन्न होते हैं।यह रेडिकल की पानी (हाइड्रेट) के साथ बातचीत करने की क्षमता के कारण है।

प्रति हाइड्रोफिलिक anionic, cationic और polar अपरिवर्तित कार्यात्मक समूहों वाले रेडिकल शामिल हैं।

प्रति जल विरोधीमिथाइल समूह, स्निग्ध श्रृंखला या चक्र वाले रेडिकल शामिल हैं।

2. पेप्टाइड बांड अमीनो एसिड को पेप्टाइड्स से जोड़ते हैं।एक पेप्टाइड के संश्लेषण में, एक अमीनो एसिड का α-कार्बोक्सिल समूह दूसरे अमीनो एसिड के α-amino समूह के साथ परस्पर क्रिया करता है पेप्टाइड बंधन:

प्रोटीन पॉलीपेप्टाइड हैं, अर्थात। पेप्टाइड बॉन्ड से जुड़े α-एमिनो एसिड के रैखिक बहुलक (चित्र 1.1।)

चावल। 1.1. पेप्टाइड्स की संरचना का वर्णन करने के लिए प्रयुक्त शब्द

पॉलीपेप्टाइड बनाने वाले अमीनो एसिड के मोनोमर कहलाते हैं अमीनो एसिड अवशेष।दोहराने वाले समूहों की एक श्रृंखला - एनएच-सीएच-सीओ- रूप पेप्टाइड रीढ़।एक एमिनो एसिड अवशेष जिसमें एक मुक्त α-एमिनो समूह होता है उसे एन-टर्मिनल कहा जाता है, और जिसमें एक मुक्त α-कार्बोक्सिल समूह होता है उसे सी-टर्मिनल कहा जाता है। पेप्टाइड्स एन-टर्मिनस से सी-टर्मिनस तक लिखे और पढ़े जाते हैं।

प्रोलाइन के इमिनो समूह द्वारा गठित पेप्टाइड बॉन्ड अन्य पेप्टाइड बॉन्ड से भिन्न होता है: पेप्टाइड समूह के नाइट्रोजन परमाणु में हाइड्रोजन की कमी होती है,

इसके बजाय, कट्टरपंथी के साथ एक बंधन होता है, परिणामस्वरूप, चक्र का एक पक्ष पेप्टाइड रीढ़ में शामिल होता है:

पेप्टाइड्स अमीनो एसिड संरचना में भिन्न होते हैं, अमीनो एसिड की संख्या और जिस क्रम में अमीनो एसिड संयुक्त होते हैं, उदाहरण के लिए, Ser-Ala-Glu-Gis और Gis-Glu-Ala-Ser दो अलग-अलग पेप्टाइड हैं।

पेप्टाइड बॉन्ड बहुत मजबूत होते हैं, और उनके रासायनिक गैर-एंजाइमी हाइड्रोलिसिस के लिए कठोर परिस्थितियों की आवश्यकता होती है: विश्लेषण किए गए प्रोटीन को 24 घंटे के लिए लगभग 110 ° के तापमान पर केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड में हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है। एक जीवित कोशिका में, पेप्टाइड बांडों का उपयोग करके तोड़ा जा सकता है प्रोटियोलिटिक एंजाइम्स,बुलाया प्रोटिएजोंया पेप्टाइड हाइड्रॉलिस।

3. प्रोटीन की प्राथमिक संरचना।विभिन्न प्रोटीनों की पेप्टाइड श्रृंखलाओं में अमीनो एसिड के अवशेष बेतरतीब ढंग से वैकल्पिक नहीं होते हैं, लेकिन एक निश्चित क्रम में व्यवस्थित होते हैं। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में रैखिक अनुक्रम या अमीनो एसिड अवशेषों के प्रत्यावर्तन के क्रम को कहा जाता है प्रोटीन की प्राथमिक संरचना।

प्रत्येक व्यक्तिगत प्रोटीन की प्राथमिक संरचना एक डीएनए अणु (जीनोम नामक क्षेत्र में) में एन्कोडेड होती है और ट्रांसक्रिप्शन (एमआरएनए पर पुनर्लेखन जानकारी) और अनुवाद (प्रोटीन की प्राथमिक संरचना का संश्लेषण) के दौरान महसूस की जाती है। नतीजतन, एक व्यक्ति के प्रोटीन की प्राथमिक संरचना माता-पिता से बच्चों को आनुवंशिक रूप से प्रेषित जानकारी है, जो किसी दिए गए जीव के प्रोटीन की संरचनात्मक विशेषताओं को निर्धारित करती है, जिस पर मौजूदा प्रोटीन का कार्य निर्भर करता है (चित्र 1.2।)।

चावल। 1.2. किसी व्यक्ति के शरीर में संश्लेषित प्रोटीन के जीनोटाइप और संरचना के बीच संबंध

मानव शरीर में लगभग 100,000 व्यक्तिगत प्रोटीनों में से प्रत्येक में अनोखाप्राथमिक संरचना। एक प्रकार के प्रोटीन के अणुओं (उदाहरण के लिए, एल्ब्यूमिन) में अमीनो एसिड अवशेषों का एक ही विकल्प होता है, जो एल्ब्यूमिन को किसी अन्य व्यक्तिगत प्रोटीन से अलग करता है।

पेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड अवशेषों के अनुक्रम को सूचना रिकॉर्डिंग का एक रूप माना जा सकता है। यह जानकारी रैखिक पेप्टाइड श्रृंखला के स्थानिक तह को एक अधिक कॉम्पैक्ट त्रि-आयामी संरचना में निर्धारित करती है जिसे कहा जाता है रचनागिलहरी। कार्यात्मक रूप से सक्रिय प्रोटीन संरचना बनाने की प्रक्रिया को कहा जाता है तह

4. प्रोटीन की रचना।पेप्टाइड रीढ़ की हड्डी में मुक्त रोटेशन पेप्टाइड समूह के नाइट्रोजन परमाणु और आसन्न α-कार्बन परमाणु के साथ-साथ α-कार्बन परमाणु और कार्बोनिल समूह के कार्बन के बीच संभव है। अमीनो एसिड अवशेषों के कार्यात्मक समूहों की बातचीत के कारण, प्रोटीन की प्राथमिक संरचना अधिक जटिल स्थानिक संरचनाएं प्राप्त कर सकती है। गोलाकार प्रोटीन में, पेप्टाइड श्रृंखलाओं की रचना के दो मुख्य स्तर होते हैं: माध्यमिकतथा तृतीयक संरचना।

प्रोटीन की द्वितीयक संरचनापेप्टाइड बैकबोन के कार्यात्मक समूहों -सी = ओ और -एनएच- के बीच हाइड्रोजन बांड के गठन के परिणामस्वरूप गठित एक स्थानिक संरचना है। इस मामले में, पेप्टाइड श्रृंखला दो प्रकार की नियमित संरचना प्राप्त कर सकती है: α हेलिक्सतथा β-संरचनाएं।

वी α हेलिक्सकार्बोनिल समूह के ऑक्सीजन परमाणु और उसमें से चौथे अमीनो एसिड के एमाइड नाइट्रोजन के हाइड्रोजन के बीच हाइड्रोजन बांड बनते हैं; अमीनो एसिड अवशेषों की साइड चेन

द्वितीयक संरचना (चित्र। 1.3.) के गठन में भाग लिए बिना, सर्पिल की परिधि के साथ स्थित हैं।

समान आवेश वाले भारी मूलक या मूलक α-हेलिक्स के निर्माण को रोकते हैं। प्रोलाइन अवशेष, जिसमें एक वलय संरचना होती है, α-हेलिक्स को बाधित करता है, क्योंकि पेप्टाइड श्रृंखला में नाइट्रोजन परमाणु में हाइड्रोजन की अनुपस्थिति के कारण हाइड्रोजन बंधन बनाना असंभव है। नाइट्रोजन और α- कार्बन परमाणु के बीच का बंधन प्रोलाइन चक्र का हिस्सा है; इसलिए, इस बिंदु पर पेप्टाइड रीढ़ एक मोड़ प्राप्त कर लेता है।

β-संरचनाएक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के पेप्टाइड रीढ़ के रैखिक क्षेत्रों के बीच बनता है, इस प्रकार मुड़ी हुई संरचनाएं बनाता है। पॉलीपेप्टाइड चेन या उसके हिस्से बन सकते हैं समानांतरया विरोधी समानांतर β-संरचनाएं।पहले मामले में, अंतःक्रियात्मक पेप्टाइड श्रृंखलाओं के एन- और सी-सिरों का मेल होता है, और दूसरे में, उनकी विपरीत दिशा होती है (चित्र। 1.4)।

चावल। 1.3. प्रोटीन की द्वितीयक संरचना - α-हेलिक्स

चावल। 1.4. समानांतर और विरोधी समानांतर β-मुड़ा संरचनाएं

β-संरचनाएं विस्तृत तीरों द्वारा इंगित की जाती हैं: ए - एंटीपैरलल β-संरचना। बी - समानांतर β-गुना संरचनाएं

कुछ प्रोटीनों में, विभिन्न पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के पेप्टाइड रीढ़ की हड्डी के परमाणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड के गठन के कारण β-संरचनाएं बन सकती हैं।

प्रोटीन में भी पाया जाता है अनियमित माध्यमिक वाले क्षेत्रसंरचना, जिसमें पॉलीपेप्टाइड रीढ़ की हड्डी के मोड़, लूप, मोड़ शामिल हैं। वे अक्सर उन जगहों पर स्थित होते हैं जहां पेप्टाइड श्रृंखला की दिशा बदलती है, उदाहरण के लिए, समानांतर β-शीट संरचना के निर्माण के दौरान।

α-हेलीकॉप्टर और β-संरचनाओं की उपस्थिति के अनुसार गोलाकार प्रोटीन को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है।

चावल। 1.5. मायोग्लोबिन (ए) की माध्यमिक संरचना और हीमोग्लोबिन (बी) की β-श्रृंखला, जिसमें आठ α-हेलीकॉप्टर होते हैं

चावल। 1.6. ट्रायोज फॉस्फेट आइसोमेरेज़ और पाइरूवेट किनसे डोमेन की माध्यमिक संरचना

चावल। 1.7. इम्युनोग्लोबुलिन (ए) और एंजाइम सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज (बी) के निरंतर डोमेन की माध्यमिक संरचना

वी चौथी श्रेणीनियमित माध्यमिक संरचनाओं की एक छोटी मात्रा वाले प्रोटीन शामिल थे। इनमें छोटे, सिस्टीन युक्त प्रोटीन या मेटालोप्रोटीन शामिल हैं।

प्रोटीन तृतीयक संरचना- अमीनो एसिड रेडिकल्स के बीच परस्पर क्रिया के कारण बनने वाली रचना का प्रकार, जो पेप्टाइड श्रृंखला में एक दूसरे से काफी दूरी पर स्थित हो सकता है। इस मामले में, अधिकांश प्रोटीन एक गोलाकार (गोलाकार प्रोटीन) जैसी स्थानिक संरचना बनाते हैं।

चूंकि हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड रेडिकल तथाकथित का उपयोग करके गठबंधन करते हैं हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शनऔर इंटरमॉलिक्युलर वैन डेर वाल्स बल, प्रोटीन ग्लोब्यूल के अंदर एक घने हाइड्रोफोबिक कोर का निर्माण होता है। हाइड्रोफिलिक आयनित और गैर-आयनित मूलक मुख्य रूप से प्रोटीन की सतह पर स्थित होते हैं और पानी में इसकी घुलनशीलता निर्धारित करते हैं।

चावल। 1.8. प्रोटीन की तृतीयक संरचना के निर्माण के दौरान अमीनो एसिड रेडिकल्स के बीच उत्पन्न होने वाले बंधों के प्रकार

1 - आयोनिक बंध- सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कार्यात्मक समूहों के बीच होता है;

2 - हाइड्रोजन बंध- एक अपरिवर्तित हाइड्रोफिलिक समूह और किसी अन्य हाइड्रोफिलिक समूह के बीच होता है;

3 - हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन- हाइड्रोफोबिक रेडिकल्स के बीच उत्पन्न होता है;

4 - डाइसल्फ़ाइड बंधन- सिस्टीन अवशेषों के एसएच-समूहों के ऑक्सीकरण और एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत के कारण बनता है

हाइड्रोफोबिक कोर के अंदर फंसे हाइड्रोफिलिक एमिनो एसिड अवशेष एक दूसरे के साथ बातचीत कर सकते हैं ईओण कातथा हाइड्रोजन बांड(अंजीर। 1.8)।

आयनिक और हाइड्रोजन बांड, साथ ही हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन, कमजोर लोगों में से हैं: उनकी ऊर्जा कमरे के तापमान पर अणुओं की तापीय गति की ऊर्जा से बहुत अधिक नहीं है। इनमें से कई कमजोर बंधनों के उद्भव के माध्यम से प्रोटीन संरचना को बनाए रखा जाता है। चूंकि प्रोटीन बनाने वाले परमाणु निरंतर गति में होते हैं, कुछ कमजोर बंधनों को तोड़ा जा सकता है और अन्य का गठन किया जा सकता है, जिससे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के अलग-अलग वर्गों के छोटे विस्थापन होते हैं। कुछ के टूटने और अन्य कमजोर बंधों के बनने के परिणामस्वरूप प्रोटीन की संरचना को बदलने की इस संपत्ति को कहा जाता है गठनात्मक लायबिलिटी।

मानव शरीर में ऐसी प्रणालियाँ हैं जो समर्थन करती हैं समस्थिति- एक स्वस्थ जीव के लिए अनुमेय कुछ सीमाओं के भीतर आंतरिक वातावरण की स्थिरता। होमोस्टैसिस स्थितियों के तहत, संरचना में छोटे परिवर्तन प्रोटीन की समग्र संरचना और कार्य को बाधित नहीं करते हैं। प्रोटीन की क्रियात्मक रूप से सक्रिय संरचना कहलाती है देशी रचना।आंतरिक वातावरण में परिवर्तन (उदाहरण के लिए, ग्लूकोज, सीए आयनों, प्रोटॉन, आदि की एकाग्रता) से प्रोटीन की संरचना और शिथिलता में परिवर्तन होता है।

कुछ प्रोटीनों की तृतीयक संरचना स्थिर होती है डाईसल्फाइड बॉन्ड,दो अवशेषों के -SH समूहों की परस्पर क्रिया के कारण बनता है

चावल। 1.9. प्रोटीन अणु में डाइसल्फ़ाइड बंध का निर्माण

सिस्टीन (चित्र। 1.9)। अधिकांश इंट्रासेल्युलर प्रोटीन में तृतीयक संरचना में सहसंयोजक डाइसल्फ़ाइड बांड नहीं होते हैं। उनकी उपस्थिति कोशिका द्वारा स्रावित प्रोटीन की विशेषता है, जो बाह्य परिस्थितियों में उनकी अधिक स्थिरता सुनिश्चित करता है। तो, डाइसल्फ़ाइड बांड इंसुलिन और इम्युनोग्लोबुलिन अणुओं में पाए जाते हैं।

इंसुलिन- एक प्रोटीन हार्मोन अग्न्याशय के β-कोशिकाओं में संश्लेषित होता है और रक्त में ग्लूकोज की सांद्रता में वृद्धि के जवाब में रक्त में स्रावित होता है। इंसुलिन संरचना में, पॉलीपेप्टाइड ए- और बी-चेन को जोड़ने वाले दो डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड होते हैं, और ए-चेन के भीतर एक डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड होता है (चित्र 1.10)।

चावल। 1.10. इंसुलिन की संरचना में डाइसल्फ़ाइड बांड

5. प्रोटीन की सुपरसेकंडरी संरचना।प्रोटीन में जो अपनी प्राथमिक संरचना और कार्यों में भिन्न होते हैं, माध्यमिक संरचनाओं के समान संयोजन और व्यवस्था,जिन्हें अतिमाध्यमिक संरचना कहते हैं। यह द्वितीयक और तृतीयक संरचनाओं के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखता है, क्योंकि यह प्रोटीन की तृतीयक संरचना के निर्माण में द्वितीयक संरचना के तत्वों का एक विशिष्ट संयोजन है। सुपरसेकंडरी संरचनाओं के विशिष्ट नाम हैं जैसे "α-हेलिक्स-टर्न-ए-हेलिक्स", "ल्यूसीन जिपर", "जिंक फिंगर्स", आदि। ऐसी सुपरसेकंडरी संरचनाएं डीएनए-बाइंडिंग प्रोटीन की विशेषता हैं।

ल्यूसीन जिपर।इस प्रकार की सुपरसेकंडरी संरचना का उपयोग दो प्रोटीनों को जोड़ने के लिए किया जाता है। परस्पर क्रिया करने वाले प्रोटीन की सतह पर, α-पेचदार क्षेत्र होते हैं जिनमें कम से कम चार ल्यूसीन अवशेष होते हैं। α-हेलिक्स में ल्यूसीन अवशेष एक दूसरे से अलग छह अमीनो एसिड स्थित होते हैं। चूंकि α-हेलिक्स के प्रत्येक मोड़ में 3.6 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं, ल्यूसीन रेडिकल हर दूसरे मोड़ की सतह पर स्थित होते हैं। एक प्रोटीन के α-हेलिक्स के ल्यूसीन अवशेष दूसरे प्रोटीन (हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन) के ल्यूसीन अवशेषों के साथ बातचीत कर सकते हैं, उन्हें एक साथ जोड़ सकते हैं (चित्र 1.11।)। कई डीएनए-बाध्यकारी प्रोटीन ओलिगोमेरिक परिसरों के हिस्से के रूप में कार्य करते हैं, जहां अलग-अलग उप-इकाइयां "ल्यूसीन फास्टनरों" के साथ एक-दूसरे से जुड़ती हैं।

चावल। 1.11. दो प्रोटीनों के α-पेचदार क्षेत्रों के बीच "ल्यूसीन ज़िपर"

ऐसे प्रोटीन का एक उदाहरण हिस्टोन है। हिस्टोन- परमाणु प्रोटीन, जिसमें बड़ी संख्या में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए अमीनो एसिड - आर्जिनिन और लाइसिन (80% तक) शामिल हैं। इन अणुओं के समान नाम के महत्वपूर्ण चार्ज के बावजूद, हिस्टोन अणुओं को "ल्यूसीन फास्टनरों" का उपयोग करके आठ मोनोमर्स वाले ओलिगोमेरिक कॉम्प्लेक्स में जोड़ा जाता है।

"जिंक फिंगर"- सुपरसेकंडरी संरचना का एक प्रकार, डीएनए-बाध्यकारी प्रोटीन की विशेषता, प्रोटीन की सतह पर एक लम्बी टुकड़े का रूप होता है और इसमें लगभग 20 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं (चित्र। 1.12)। "लम्बी उंगली" का आकार चार अमीनो एसिड के रेडिकल से जुड़े जस्ता परमाणु द्वारा समर्थित है - दो सिस्टीन अवशेष और दो हिस्टिडीन अवशेष। कुछ मामलों में, हिस्टिडीन अवशेषों के बजाय, सिस्टीन अवशेष होते हैं। लगभग 12 अमीनो एसिड अवशेषों के अनुक्रम द्वारा दो निकटवर्ती सिस्टीन अवशेषों को अन्य दो गिसिली अवशेषों से अलग किया जाता है। प्रोटीन का यह क्षेत्र एक α-हेलिक्स बनाता है, जिसके मूलक विशेष रूप से डीएनए के प्रमुख खांचे के नियामक क्षेत्रों से जुड़ सकते हैं। किसी व्यक्ति की बाध्यकारी विशिष्टता

चावल। 1.12. डीएनए-बाध्यकारी प्रोटीन के क्षेत्र की प्राथमिक संरचना जो "जिंक फिंगर" की संरचना बनाती है (अक्षर अमीनो एसिड को इंगित करते हैं जो इस संरचना को बनाते हैं)

नियामक डीएनए-बाध्यकारी प्रोटीन "जिंक फिंगर" में स्थित अमीनो एसिड अवशेषों के अनुक्रम पर निर्भर करता है। ऐसी संरचनाओं में, विशेष रूप से, प्रतिलेखन के नियमन में शामिल स्टेरॉयड हार्मोन के रिसेप्टर्स होते हैं (डीएनए से आरएनए तक जानकारी पढ़ना)।

विषय 1.2. प्रोटीन के कामकाज के आधार। प्रोटीन के कार्य को प्रभावित करने वाले लिगैंड के रूप में दवाएं

1. प्रोटीन का सक्रिय केंद्र और लिगैंड के साथ इसकी बातचीत।एक कार्यात्मक रूप से सक्रिय प्रोटीन की सतह पर एक तृतीयक संरचना के निर्माण के दौरान, आमतौर पर एक अवसाद में, एक क्षेत्र बनता है जो प्राथमिक संरचना में एक दूसरे से दूर अमीनो एसिड रेडिकल द्वारा बनता है। यह साइट, जिसमें किसी दिए गए प्रोटीन के लिए एक अनूठी संरचना होती है और विशेष रूप से एक निश्चित अणु या समान अणुओं के समूह के साथ बातचीत करने में सक्षम होती है, प्रोटीन-लिगैंड बाइंडिंग साइट या सक्रिय साइट कहलाती है। लिगैंड अणु होते हैं जो प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं।

उच्च विशिष्टतालिगैंड के साथ प्रोटीन की परस्पर क्रिया लिगैंड की संरचना के लिए सक्रिय केंद्र की संरचना की पूरकता द्वारा प्रदान की जाती है।

संपूरकतापरस्पर क्रिया करने वाली सतहों का स्थानिक और रासायनिक पत्राचार है। सक्रिय केंद्र को न केवल इसमें शामिल लिगैंड के साथ स्थानिक रूप से मेल खाना चाहिए, बल्कि सक्रिय केंद्र में शामिल रेडिकल के कार्यात्मक समूहों और लिगैंड को धारण करने वाले लिगैंड के बीच बांड (आयनिक, हाइड्रोजन और हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन) भी बनना चाहिए। सक्रिय केंद्र में (चित्र। 1.13)।

चावल। 1.13. एक लिगैंड के साथ एक प्रोटीन की पूरक बातचीत

कुछ लिगेंड्स, प्रोटीन के सक्रिय केंद्र से जुड़कर, प्रोटीन के कामकाज में सहायक भूमिका निभाते हैं। ऐसे लिगैंड्स को कॉफ़ैक्टर्स कहा जाता है, और गैर-प्रोटीन भाग वाले प्रोटीन को कहा जाता है जटिल प्रोटीन(साधारण प्रोटीन के विपरीत, जिसमें केवल प्रोटीन भाग होता है)। गैर-प्रोटीन भाग, जो प्रोटीन से मजबूती से जुड़ा होता है, कहलाता है कृत्रिम समूह।उदाहरण के लिए, मायोग्लोबिन, हीमोग्लोबिन और साइटोक्रोम की संरचना में एक कृत्रिम समूह होता है जो सक्रिय केंद्र - हीम से मजबूती से जुड़ा होता है, जिसमें एक लौह आयन होता है। जटिल प्रोटीन जिनमें हीम होता है, हीमोप्रोटीन कहलाते हैं।

जब विशिष्ट लिगैंड प्रोटीन से जुड़े होते हैं, तो इन प्रोटीनों का कार्य प्रकट होता है। तो, एल्ब्यूमिन - रक्त प्लाज्मा में सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन - हाइड्रोफोबिक लिगैंड्स को सक्रिय केंद्र, जैसे फैटी एसिड, बिलीरुबिन, कुछ दवाओं, आदि से जोड़कर अपने परिवहन कार्य को प्रकट करता है (चित्र। 1.14)।

पेप्टाइड श्रृंखला की त्रि-आयामी संरचना के साथ बातचीत करने वाले लिगैंड न केवल कम आणविक भार कार्बनिक और अकार्बनिक अणु हो सकते हैं, बल्कि मैक्रोमोलेक्यूल्स भी हो सकते हैं:

डीएनए (डीएनए-बाध्यकारी प्रोटीन के साथ उपरोक्त उदाहरण);

पॉलीसेकेराइड;

चावल। 1.14. जीनोटाइप और फेनोटाइप के बीच संबंध

मानव प्रोटीन की अनूठी प्राथमिक संरचना, डीएनए अणु में एन्कोडेड, कोशिकाओं में एक अद्वितीय रचना, सक्रिय केंद्र की संरचना और प्रोटीन के कार्यों के रूप में महसूस की जाती है।

इन मामलों में, प्रोटीन बाध्यकारी साइट के अनुरूप और पूरक एक विशिष्ट लिगैंड साइट को पहचानता है। तो हेपेटोसाइट्स की सतह पर हार्मोन इंसुलिन के लिए रिसेप्टर प्रोटीन होते हैं, जिसमें प्रोटीन संरचना भी होती है। रिसेप्टर के साथ इंसुलिन की बातचीत इसके गठन और सिग्नलिंग सिस्टम की सक्रियता में बदलाव का कारण बनती है, जिससे खाने के बाद हेपेटोसाइट्स में पोषक तत्वों का संचय होता है।

इस प्रकार, प्रोटीन की कार्यप्रणाली लिगैंड के साथ प्रोटीन के सक्रिय केंद्र की विशिष्ट बातचीत पर आधारित होती है।

2. डोमेन संरचना और प्रोटीन के कामकाज में इसकी भूमिका।गोलाकार प्रोटीन की लंबी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं अक्सर कई कॉम्पैक्ट, अपेक्षाकृत स्वतंत्र क्षेत्रों में बदल जाती हैं। उनकी एक स्वतंत्र तृतीयक संरचना होती है, जो गोलाकार प्रोटीन के समान होती है, और कहलाती है डोमेनप्रोटीन की डोमेन संरचना के कारण, उनकी तृतीयक संरचना अधिक आसानी से बनती है।

डोमेन प्रोटीन में, लिगैंड बाइंडिंग साइट अक्सर डोमेन के बीच स्थित होती हैं। तो, ट्रिप्सिन एक प्रोटीयोलाइटिक एंजाइम है जो अग्न्याशय के बहिःस्रावी भाग द्वारा निर्मित होता है और खाद्य प्रोटीन के पाचन के लिए आवश्यक होता है। इसकी एक दो-डोमेन संरचना है, और इसके लिगैंड, एक खाद्य प्रोटीन के साथ ट्रिप्सिन के लिए बाध्यकारी साइट, दो डोमेन के बीच खांचे में स्थित है। सक्रिय केंद्र में, ऐसी स्थितियां बनाई जाती हैं जो खाद्य प्रोटीन की एक विशिष्ट साइट के प्रभावी बंधन और इसके पेप्टाइड बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस के लिए आवश्यक होती हैं।

जब सक्रिय केंद्र लिगैंड के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो प्रोटीन में विभिन्न डोमेन एक दूसरे के सापेक्ष गति कर सकते हैं (चित्र 1.15)।

हेक्सोकाइनेज- एक एंजाइम जो एटीपी के माध्यम से ग्लूकोज के फास्फारिलीकरण को उत्प्रेरित करता है। एंजाइम की सक्रिय साइट दो डोमेन के बीच फांक में स्थित है। जब हेक्सोकाइनेज ग्लूकोज से बंधता है, तो आसपास के डोमेन बंद हो जाते हैं और सब्सट्रेट फंस जाता है, जहां फॉस्फोराइलेशन होता है (चित्र 1.15 देखें)।

चावल। 1.15. हेक्सोकाइनेज डोमेन को ग्लूकोज से बांधना

कुछ प्रोटीनों में, डोमेन विभिन्न लिगेंड्स से आबद्ध होकर स्वतंत्र कार्य करते हैं। इन प्रोटीनों को बहुक्रियाशील कहा जाता है।

3. औषध - लिगैंड्स जो प्रोटीन के कार्य को प्रभावित करते हैं।लिगैंड्स के साथ प्रोटीन की बातचीत विशिष्ट है। हालांकि, प्रोटीन और उसके सक्रिय केंद्र के गठनात्मक दायित्व के कारण, किसी अन्य पदार्थ का चयन करना संभव है जो सक्रिय केंद्र या अणु के अन्य भाग में प्रोटीन के साथ बातचीत कर सकता है।

एक प्राकृतिक लिगैंड की संरचना में समान पदार्थ को कहा जाता है लिगैंड का संरचनात्मक एनालॉगया एक अप्राकृतिक लिगैंड। यह सक्रिय साइट में एक प्रोटीन के साथ भी इंटरैक्ट करता है। लिगैंड का संरचनात्मक एनालॉग दोनों प्रोटीन के कार्य को बढ़ा सकते हैं (एगोनिस्ट),तो इसे कम करें (विरोधी)।लिगैंड और इसके संरचनात्मक एनालॉग एक ही केंद्र में प्रोटीन के लिए बाध्य करने के लिए एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। ऐसे पदार्थ कहलाते हैं प्रतिस्पर्धी न्यूनाधिक(नियामक) प्रोटीन कार्यों के। कई दवाएं प्रोटीन अवरोधक के रूप में कार्य करती हैं। उनमें से कुछ प्राकृतिक लिगेंड्स के रासायनिक संशोधन द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। प्रोटीन अवरोधक दवाएं और जहर हो सकते हैं।

एट्रोपिन एम-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स का एक प्रतिस्पर्धी अवरोधक है।एसिटाइलकोलाइन कोलीनर्जिक सिनैप्स के माध्यम से तंत्रिका आवेगों के संचरण के लिए एक न्यूरोट्रांसमीटर है। उत्तेजना का संचालन करने के लिए, सिनैप्टिक फांक में जारी एसिटाइलकोलाइन को एक प्रोटीन के साथ बातचीत करनी चाहिए - पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली के रिसेप्टर। दो प्रकार मिले कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स:

एम रिसेप्टर,एसिटाइलकोलाइन के अलावा, यह चुनिंदा रूप से मस्करीन (फ्लाई एगारिक टॉक्सिन) के साथ इंटरैक्ट करता है। एम - कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स चिकनी मांसपेशियों पर मौजूद होते हैं और एसिटाइलकोलाइन के साथ बातचीत करते समय उनके संकुचन का कारण बनते हैं;

एच रिसेप्टर,विशेष रूप से निकोटीन के लिए बाध्यकारी। एच-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स धारीदार कंकाल की मांसपेशियों के सिनेप्स में पाए जाते हैं।

विशिष्ट अवरोधक एम-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्सएट्रोपिन है। यह बेलाडोना और हेनबैन पौधों में पाया जाता है।

एट्रोपिन की संरचना में एसिटाइलकोलाइन और उनकी स्थानिक व्यवस्था के समान कार्यात्मक समूह होते हैं, इसलिए, यह एम-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स के प्रतिस्पर्धी अवरोधकों से संबंधित है। यह देखते हुए कि एसिटाइलकोलाइन को एम-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स से बांधने से चिकनी मांसपेशियों का संकुचन होता है, एट्रोपिन का उपयोग एक दवा के रूप में किया जाता है जो मांसपेशियों की ऐंठन से राहत देता है। (एंटीस्पास्मोडिक)।तो, एट्रोपिन का उपयोग फंडस को देखते समय आंखों की मांसपेशियों को आराम करने के साथ-साथ गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल कोलिक में ऐंठन को दूर करने के लिए जाना जाता है। एम-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) में भी मौजूद होते हैं, इसलिए एट्रोपिन की बड़ी खुराक केंद्रीय तंत्रिका तंत्र से अवांछनीय प्रतिक्रिया पैदा कर सकती है: मोटर और मानसिक आंदोलन, मतिभ्रम, आक्षेप।

डिटिलिन एच-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स का एक प्रतिस्पर्धी एगोनिस्ट है जो न्यूरोमस्कुलर सिनेप्स के कार्य को रोकता है।

कंकाल की मांसपेशी न्यूरोमस्कुलर सिनैप्स में एच-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स होते हैं। एसिटाइलकोलाइन के साथ उनकी बातचीत से मांसपेशियों में संकुचन होता है। कुछ सर्जिकल प्रक्रियाएं, साथ ही एंडोस्कोपिक परीक्षाएं, ऐसी दवाओं का उपयोग करती हैं जो कंकाल की मांसपेशियों को आराम देती हैं (मांसपेशियों को आराम देने वाले)।इनमें डिटिलिन शामिल है, जो एसिटाइलकोलाइन का एक संरचनात्मक एनालॉग है। यह एच-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स से जुड़ जाता है, लेकिन एसिटाइलकोलाइन के विपरीत, यह एंजाइम, एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ द्वारा बहुत धीरे-धीरे नष्ट हो जाता है। आयन चैनलों के लंबे समय तक खुलने और झिल्ली के लगातार विध्रुवण के परिणामस्वरूप, तंत्रिका आवेग चालन बाधित होता है और मांसपेशियों में छूट होती है। प्रारंभ में ये गुण क्योरे विष में पाए जाते थे, इसलिए ऐसी औषधि कहलाती है क्यूरीफॉर्म।

विषय 1.3. प्रोटीनों का विकृतीकरण और उनके सहज पुनर्नवीकरण की संभावना

1. चूंकि कमजोर अंतःक्रियाओं के कारण प्रोटीन की मूल संरचना बनी रहती है, प्रोटीन के आस-पास के वातावरण की संरचना और गुणों में परिवर्तन, रासायनिक अभिकर्मकों और भौतिक कारकों के संपर्क में आने से उनकी संरचना में परिवर्तन होता है (संरचनात्मक लचीलापन की संपत्ति)। बड़ी संख्या में बंधनों के टूटने से प्रोटीन की मूल संरचना और विकृतीकरण का विनाश होता है।

प्रोटीन विकृतीकरण- यह प्रोटीन की स्थानिक संरचना को स्थिर करने वाले कमजोर बंधनों के टूटने के कारण, विकृतीकरण एजेंटों की कार्रवाई के तहत उनकी मूल रचना का विनाश है। विकृतीकरण अद्वितीय त्रि-आयामी संरचना और प्रोटीन के सक्रिय केंद्र के विनाश और इसकी जैविक गतिविधि के नुकसान के साथ है (चित्र। 1.16)।

एक प्रोटीन के सभी विकृतीकृत अणु एक यादृच्छिक संरचना प्राप्त करते हैं जो एक ही प्रोटीन के अन्य अणुओं से भिन्न होती है। सक्रिय केंद्र बनाने वाले अमीनो एसिड रेडिकल एक दूसरे से स्थानिक रूप से दूर होते हैं, अर्थात। लिगैंड के साथ प्रोटीन का विशिष्ट बंधन स्थल नष्ट हो जाता है। विकृतीकरण के दौरान प्रोटीन की प्राथमिक संरचना अपरिवर्तित रहती है।

जैविक अनुसंधान और चिकित्सा में विकृतीकरण एजेंटों का उपयोग।जैव रासायनिक अध्ययनों में, जैविक सामग्री में कम आणविक-भार यौगिकों का निर्धारण करने से पहले, प्रोटीन को आमतौर पर पहले समाधान से हटा दिया जाता है। इस उद्देश्य के लिए, ट्राइक्लोरोएसेटिक एसिड (TCA) का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। समाधान में टीसीए जोड़ने के बाद, विकृत प्रोटीन अवक्षेपित हो जाते हैं और निस्पंदन द्वारा आसानी से हटा दिए जाते हैं (सारणी 1.1.)

चिकित्सा में, विकृतीकरण एजेंटों का उपयोग अक्सर आटोक्लेव (डिनाट्यूरिंग एजेंट - उच्च तापमान) में चिकित्सा उपकरणों और सामग्रियों को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है और रोगजनक माइक्रोफ्लोरा युक्त दूषित सतहों का इलाज करने के लिए एंटीसेप्टिक्स (अल्कोहल, फिनोल, क्लोरैमाइन) के रूप में उपयोग किया जाता है।

2. सहज प्रोटीन नवीनीकरण- प्रोटीन की प्राथमिक संरचना, रचना और कार्य के नियतत्ववाद का प्रमाण। व्यक्तिगत प्रोटीन एक जीन के उत्पाद होते हैं जिनमें एक समान अमीनो एसिड अनुक्रम होता है और कोशिका में समान संरचना प्राप्त करता है। मूल निष्कर्ष यह है कि एक प्रोटीन की प्राथमिक संरचना में पहले से ही इसकी संरचना और कार्य के बारे में जानकारी होती है, कुछ प्रोटीन (विशेष रूप से, राइबोन्यूक्लिएज और मायोग्लोबिन) की क्षमता के आधार पर अनायास पुन: उत्पन्न करने के लिए - विकृतीकरण के बाद अपने मूल संरचना को बहाल करने के लिए बनाया गया था।

एक प्रोटीन की स्थानिक संरचनाओं का निर्माण स्व-संयोजन की विधि द्वारा किया जाता है - एक सहज प्रक्रिया जिसमें एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला, जिसमें एक अद्वितीय प्राथमिक संरचना होती है, समाधान में सबसे कम मुक्त ऊर्जा के साथ एक रचना को स्वीकार करती है। प्रोटीन को नवीनीकृत करने की क्षमता जो विकृतीकरण के बाद अपनी प्राथमिक संरचना को बनाए रखती है, एंजाइम राइबोन्यूक्लिअस के साथ एक प्रयोग में वर्णित की गई थी।

राइबोन्यूक्लिअस एक एंजाइम है जो एक आरएनए अणु में अलग-अलग न्यूक्लियोटाइड के बीच के बंधन को तोड़ता है। इस गोलाकार प्रोटीन में एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला होती है, जिसकी तृतीयक संरचना कई कमजोर और चार डाइसल्फ़ाइड बांडों द्वारा स्थिर होती है।

यूरिया के साथ राइबोन्यूक्लिएज का उपचार, जो अणु में हाइड्रोजन बांड को नष्ट कर देता है, और एक कम करने वाला एजेंट जो डाइसल्फ़ाइड बांड को तोड़ता है, एंजाइम के विकृतीकरण और इसकी गतिविधि के नुकसान की ओर जाता है।

डायलिसिस द्वारा विकृतीकरण एजेंटों को हटाने से प्रोटीन संरचना और कार्य की बहाली होती है, अर्थात। नवीनीकरण को। (अंजीर। 1.17)।

चावल। 1.17. राइबोन्यूक्लिअस का विकृतीकरण और पुनर्जागरण

ए - राइबोन्यूक्लिअस की मूल रचना, तृतीयक संरचना में जिसमें चार डाइसल्फ़ाइड बांड होते हैं; बी - विकृत राइबोन्यूक्लिअस अणु;

बी - कम संरचना और कार्य के साथ एक पुनर्जीवित राइबोन्यूक्लिअस अणु

1. पूर्ण तालिका 1.2।

तालिका 1.2. रेडिकल पोलरिटी द्वारा अमीनो एसिड का वर्गीकरण

2. टेट्रापेप्टाइड सूत्र लिखिए:

एएसपी - प्रो - फेन - लिज़ू

ए) पेप्टाइड में दोहराए जाने वाले समूहों को अलग करें जो पेप्टाइड रीढ़ और अमीनो एसिड रेडिकल द्वारा दर्शाए गए चर समूहों का निर्माण करते हैं;

बी) एन- और सी-सिरों को नामित करें;

ग) पेप्टाइड बांडों को रेखांकित करें;

d) समान अमीनो अम्लों से मिलकर बना एक अन्य पेप्टाइड लिखिए;

ई) एक समान अमीनो एसिड संरचना के साथ टेट्रापेप्टाइड के संभावित रूपों की संख्या की गणना करें।

3. स्तनधारी न्यूरोहाइपोफिसिस के दो संरचनात्मक रूप से समान और क्रमिक रूप से बंद पेप्टाइड हार्मोन - ऑक्सीटोसिन और वैसोप्रेसिन (तालिका 1.3) के तुलनात्मक विश्लेषण के उदाहरण द्वारा प्रोटीन की प्राथमिक संरचना की भूमिका की व्याख्या करें।

तालिका 1.3। ऑक्सीटोसिन और वैसोप्रेसिन की संरचना और कार्य

इसके लिए:

ए) दो पेप्टाइड्स की संरचना और अमीनो एसिड अनुक्रम की तुलना करें;

बी) दो पेप्टाइड्स की प्राथमिक संरचना की समानता और उनकी जैविक क्रिया की समानता का पता लगाएं;

ग) दो पेप्टाइड्स की संरचना और उनके कार्यों में अंतर का पता लगाएं;

डी) उनके कार्यों पर पेप्टाइड्स की प्राथमिक संरचना के प्रभाव के बारे में निष्कर्ष निकालना।

4. गोलाकार प्रोटीन (द्वितीयक, तृतीयक संरचना, एक सुपरसेकंडरी संरचना की अवधारणा) के गठन के मुख्य चरणों का वर्णन करें। प्रोटीन संरचनाओं के निर्माण में शामिल बंधों के प्रकारों को इंगित करें। हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन, आयनिक, हाइड्रोजन बॉन्ड के निर्माण में कौन से अमीनो एसिड रेडिकल भाग ले सकते हैं।

उदाहरण दो।

5. "प्रोटीन की संरचना संबंधी लायबिलिटी" की अवधारणा की परिभाषा दें, इसके अस्तित्व और महत्व के कारणों को इंगित करें।

6. निम्नलिखित वाक्यांश के अर्थ का विस्तार करें: "प्रोटीन का कामकाज लिगैंड के साथ उनकी विशिष्ट बातचीत पर आधारित है", शब्दों का उपयोग करके और उनके अर्थ को समझाते हुए: प्रोटीन संरचना, सक्रिय केंद्र, लिगैंड, पूरकता, प्रोटीन कार्य।

7. डोमेन क्या हैं और प्रोटीन में उनकी क्या भूमिका है, यह समझाने के लिए एक उदाहरण का उपयोग करें।

आत्म-नियंत्रण के लिए कार्य

1. पत्राचार स्थापित करें।

अमीनो एसिड रेडिकल में कार्यात्मक समूह:

A. कार्बोक्सिल समूह B. हाइड्रॉक्सिल समूह C गुआनिडीन समूह D. थियोल समूह D. अमीनो समूह

2. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

ध्रुवीय अपरिवर्तित मूलक वाले अमीनो अम्ल हैं:

ए सीआईएस बी असनी

बी ग्लू जी थ्री

3. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

अमीनो एसिड रेडिकल्स:

A. प्राथमिक संरचना की विशिष्टता प्रदान करें B. तृतीयक संरचना के निर्माण में भाग लें

B. प्रोटीन की सतह पर स्थित, इसकी विलेयता को प्रभावित करते हैं D. एक सक्रिय केंद्र बनाते हैं

ई. पेप्टाइड बांड के निर्माण में भाग लें

4. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

अमीनो एसिड रेडिकल्स के बीच हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन बन सकता है:

ए ट्रे लेई बी प्रो थ्री

B. मेट इले G. तिर अला D. वैल फेन

5. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

आयनिक बंधन अमीनो एसिड रेडिकल्स के बीच बन सकते हैं:

ए. ग्लेन एएसपी बी. अप्रैल लिज़ू

B. लिज़ ग्लू G. Gies Asp D. Asn Apr

6. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

अमीनो एसिड रेडिकल्स के बीच हाइड्रोजन बॉन्ड बन सकते हैं:

ए. सेर ग्लेन बी. सिस ट्रे

B. एएसपी लिज़ जी. ग्लू एएसपी डी. असन ट्रे

7. पत्राचार स्थापित करें।

प्रोटीन संरचना के निर्माण में शामिल बंधन का प्रकार:

ए प्राथमिक संरचना बी माध्यमिक संरचना

बी तृतीयक संरचना

डी. सुपरसेकंडरी संरचना ई. संरचना।

1. पेप्टाइड रीढ़ की हड्डी के परमाणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड

2. अमीनो एसिड रेडिकल के कार्यात्मक समूहों के बीच कमजोर बंधन

3. अमीनो एसिड के α-amino और α-carboxyl समूहों के बीच संबंध

8. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें। ट्रिप्सिन:

A. प्रोटियोलिटिक एंजाइम B. इसमें दो डोमेन होते हैं

B. स्टार्च को हाइड्रोलाइज करता है

D. सक्रिय केंद्र डोमेन के बीच स्थित है। D. दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से मिलकर बनता है।

9. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें। एट्रोपिन:

ए न्यूरोट्रांसमीटर

बी एसिटाइलकोलाइन का संरचनात्मक एनालॉग

बी एच-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स के साथ बातचीत करता है

डी. कोलीनर्जिक सिनैप्स के माध्यम से तंत्रिका आवेगों के संचालन को मजबूत करता है

डी. एम-कोलीनर्जिक रिसेप्टर्स के प्रतिस्पर्धी अवरोधक

10. सही कथन चुनें। प्रोटीन में:

A. प्राथमिक संरचना में इसके सक्रिय केंद्र की संरचना के बारे में जानकारी होती है

B. सक्रिय केंद्र प्राथमिक संरचना के स्तर पर बनता है

बी। सहसंयोजक बंधों द्वारा संरचना को कठोरता से तय किया जाता है

डी। सक्रिय साइट समान लिगैंड के समूह के साथ बातचीत कर सकती है

प्रोटीन के गठनात्मक लचीलापन के कारण डी। पर्यावरण में परिवर्तन सक्रिय की आत्मीयता को प्रभावित कर सकता है

लिगैंड के लिए केंद्र

1.1-सी, 2-डी, 3-बी।

3. ए, बी, सी, डी।

7.1-बी, 2-डी, 3-ए।

8.ए, बी, सी, डी।

बुनियादी नियम और अवधारणाएं

1. प्रोटीन, पॉलीपेप्टाइड, अमीनो एसिड

2. प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक प्रोटीन संरचना

3. संरचना, देशी प्रोटीन संरचना

4. प्रोटीन में सहसंयोजक और कमजोर बंधन

5. गठनात्मक दायित्व

6. प्रोटीन का सक्रिय केंद्र

7. लिगैंड्स

8. प्रोटीन तह

9. लिगैंड्स के संरचनात्मक अनुरूप

10. डोमेन प्रोटीन

11. सरल और जटिल प्रोटीन

12. प्रोटीन विकृतीकरण, विकृतीकरण एजेंट

13. प्रोटीन का नवीनीकरण

कार्यों को हल करें

"प्रोटीन का संरचनात्मक संगठन और उनके कामकाज का आधार"

1. प्रोटीन का मुख्य कार्य, हीमोग्लोबिन A (HbA), ऊतकों तक ऑक्सीजन पहुँचाना है। मानव आबादी में, परिवर्तित गुणों और कार्यों के साथ इस प्रोटीन के कई रूपों को जाना जाता है - तथाकथित असामान्य हीमोग्लोबिन। उदाहरण के लिए, यह पाया गया कि सिकल सेल एनीमिया (एचबीएस) रोगियों के एरिथ्रोसाइट्स में पाए जाने वाले हीमोग्लोबिन एस में कम ऑक्सीजन आंशिक दबाव (जैसा कि शिरापरक रक्त में होता है) की स्थितियों में कम घुलनशीलता होती है। इससे इस प्रोटीन के समुच्चय का निर्माण होता है। प्रोटीन अपना कार्य खो देता है, अवक्षेपित हो जाता है, और लाल रक्त कोशिकाएं एक अनियमित आकार प्राप्त कर लेती हैं (उनमें से कुछ एक दरांती बनाती हैं) और प्लीहा में सामान्य से अधिक तेजी से नष्ट हो जाती हैं। नतीजतन, सिकल सेल एनीमिया विकसित होता है।

एचबीए की प्राथमिक संरचना में एकमात्र अंतर हीमोग्लोबिन की β-श्रृंखला के एन-टर्मिनल क्षेत्र में पाया गया। β-श्रृंखला के एन-टर्मिनल सिरों की तुलना करें और दिखाएं कि प्रोटीन की प्राथमिक संरचना में परिवर्तन इसके गुणों और कार्यों को कैसे प्रभावित करते हैं।

इसके लिए:

ए) अमीनो एसिड के सूत्र लिखें जिनके द्वारा एचबीए भिन्न होता है और इन अमीनो एसिड (ध्रुवीयता, आवेश) के गुणों की तुलना करता है।

बी) ऊतक में ऑक्सीजन परिवहन की घुलनशीलता और हानि में कमी के कारण के बारे में निष्कर्ष निकालना।

2. यह आंकड़ा एक प्रोटीन की संरचना का एक आरेख दिखाता है जिसमें एक लिगैंड-बाइंडिंग साइट (सक्रिय साइट) होती है। व्याख्या कीजिए कि प्रोटीन लिगैंड के चुनाव में चयनात्मक क्यों होता है। इसके लिए:

ए) याद रखें कि प्रोटीन का सक्रिय केंद्र क्या है, और चित्र में दिखाए गए प्रोटीन के सक्रिय केंद्र की संरचना पर विचार करें;

बी) सक्रिय केंद्र बनाने वाले अमीनो एसिड रेडिकल्स के सूत्र लिखिए;

सी) एक लिगैंड बनाएं जो विशेष रूप से प्रोटीन के सक्रिय केंद्र के साथ बातचीत कर सके। उस पर सक्रिय केंद्र बनाने वाले अमीनो एसिड रेडिकल्स के साथ बंधन बनाने में सक्षम कार्यात्मक समूहों को इंगित करें;

डी) सक्रिय केंद्र के लिगैंड और अमीनो एसिड रेडिकल्स के बीच उत्पन्न होने वाले बांडों के प्रकारों को इंगित करें;

ई) समझाएं कि लिगैंड के साथ प्रोटीन की बातचीत की विशिष्टता किस पर आधारित है।

3. यह आंकड़ा प्रोटीन और कई लिगेंड की सक्रिय साइट को दर्शाता है।

निर्धारित करें कि प्रोटीन की सक्रिय साइट के साथ कौन सा लिगैंड सबसे अधिक बातचीत कर सकता है और क्यों।

प्रोटीन-लिगैंड कॉम्प्लेक्स के निर्माण के दौरान किस प्रकार के बंधन उत्पन्न होते हैं?

4. प्रोटीन की गतिविधि को बदलने के लिए प्राकृतिक प्रोटीन लिगैंड के संरचनात्मक एनालॉग का उपयोग दवाओं के रूप में किया जा सकता है।

एसिटाइलकोलाइन न्यूरोमस्कुलर सिनेप्स में उत्तेजना का ट्रांसमीटर है। जब एसिटाइलकोलाइन प्रोटीन के साथ परस्पर क्रिया करता है - कंकाल की मांसपेशियों के पोस्टसिनेप्टिक झिल्ली के रिसेप्टर्स, आयन चैनल खुलते हैं और मांसपेशियों में संकुचन होता है। डिटिलिन मांसपेशियों को आराम देने के लिए कुछ ऑपरेशनों में इस्तेमाल की जाने वाली दवा है, क्योंकि यह न्यूरोमस्कुलर सिनेप्स के माध्यम से तंत्रिका आवेगों के संचरण को बाधित करती है। मांसपेशियों को आराम देने वाली दवा के रूप में डिटिलिन की क्रिया के तंत्र की व्याख्या करें। इसके लिए:

ए) एसिटाइलकोलाइन और डिटिलिन के सूत्र लिखिए और उनकी संरचनाओं की तुलना कीजिए;

बी) डिटिलिन की आराम क्रिया के तंत्र का वर्णन करें।

5. कुछ रोगों में रोगी के शरीर का तापमान बढ़ जाता है, जिसे शरीर की सुरक्षात्मक प्रतिक्रिया माना जाता है। हालांकि, उच्च तापमान शरीर के प्रोटीन के लिए हानिकारक होते हैं। बताएं कि क्यों 40 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर प्रोटीन का कार्य बाधित हो जाता है और मानव जीवन के लिए खतरा पैदा हो जाता है। ऐसा करने के लिए, याद रखें:

1) प्रोटीन और बंधों की संरचना जो इसकी संरचना को मूल संरचना में रखती है;

2) बढ़ते तापमान के साथ प्रोटीन की संरचना और कार्य कैसे बदलता है?;

3) होमोस्टैसिस क्या है और मानव स्वास्थ्य को बनाए रखने के लिए यह क्यों महत्वपूर्ण है।

नियामक प्रभाव के लक्ष्य के रूप में मॉड्यूलर यूनिट 2 ओलिगोमेरिक प्रोटीन। संरचनात्मक और कार्यात्मक प्रोटीन किस्म। प्रोटीन पृथक्करण और शुद्धिकरण के तरीके

सीखने के उद्देश्य सक्षम होने के लिए:

1. ओलिगोमेरिक प्रोटीन की संरचना और कार्यों की विशेषताओं के बारे में ज्ञान का उपयोग उनके कार्यों के विनियमन के अनुकूली तंत्र को समझने के लिए करें।

2. कोशिका स्थितियों के तहत प्रोटीन संरचना के संश्लेषण और रखरखाव में चैपरोन की भूमिका की व्याख्या करें।

3. शरीर में संश्लेषित प्रोटीनों की विभिन्न संरचनाओं और कार्यों द्वारा जीवन की अभिव्यक्तियों की विविधता की व्याख्या करें।

4. संबंधित हेमोप्रोटीन - मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन की तुलना के उदाहरणों के साथ-साथ इम्युनोग्लोबुलिन परिवार के प्रोटीन के पांच वर्गों के प्रतिनिधियों का उपयोग करके प्रोटीन की संरचना और उनके कार्य के बीच संबंधों का विश्लेषण करना।

5. अन्य प्रोटीनों और अशुद्धियों से शुद्धिकरण के तरीकों का चयन करने के लिए प्रोटीन के भौतिक-रासायनिक गुणों की ख़ासियत के बारे में ज्ञान लागू करें।

6. नैदानिक ​​निदान की पुष्टि या स्पष्ट करने के लिए रक्त प्लाज्मा प्रोटीन की मात्रात्मक और गुणात्मक संरचना के परिणामों की व्याख्या करें।

जानना:

1. हीमोग्लोबिन के उदाहरण पर ओलिगोमेरिक प्रोटीन की संरचना और उनके कार्यों के नियमन के अनुकूली तंत्र की विशेषताएं।

2. कोशिका स्थितियों के तहत प्रोटीन की मूल संरचना को बनाए रखने के लिए चैपरोन की संरचना और कार्य और उनका महत्व।

3. इम्युनोग्लोबुलिन के उदाहरण पर उनकी संरचना और कार्यों की समानता के अनुसार परिवारों में प्रोटीन के संयोजन के सिद्धांत।

4. प्रोटीनों को उनके भौतिक-रासायनिक गुणों की ख़ासियत के आधार पर अलग करने की विधियाँ।

5. प्रोटीन की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना का आकलन करने के लिए एक विधि के रूप में रक्त प्लाज्मा का वैद्युतकणसंचलन।

विषय 1.4. हीमोग्लोबिन के उदाहरण पर ओलिगोमेरिक प्रोटीन की संरचना और कार्यप्रणाली की विशेषताएं

1. कई प्रोटीन में कई पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं। ऐसे प्रोटीन कहलाते हैं ओलिगोमेरिक,और व्यक्तिगत श्रृंखलाएं - प्रोटोमर्सओलिगोमेरिक प्रोटीन में प्रोटोमर्स कई कमजोर गैर-सहसंयोजक बंधों (हाइड्रोफोबिक, आयनिक, हाइड्रोजन) से जुड़े होते हैं। परस्पर क्रिया

प्रोटोमर्स को धन्यवाद दिया जाता है संपूरकताउनकी संपर्क सतहें।

ऑलिगोमेरिक प्रोटीन में प्रोटोमर्स की संख्या बहुत भिन्न हो सकती है: हीमोग्लोबिन में 4 प्रोटोमर्स होते हैं, एस्पार्टेट एमिनोट्रांस्फरेज एंजाइम में 12 प्रोटोमर होते हैं, और तंबाकू मोज़ेक वायरस प्रोटीन में गैर-सहसंयोजक बंधों से जुड़े 2,120 प्रोटोमर्स होते हैं। नतीजतन, ओलिगोमेरिक प्रोटीन में बहुत अधिक आणविक भार हो सकते हैं।

दूसरों के साथ एक प्रोटोमर की बातचीत को लिगैंड के साथ प्रोटीन की बातचीत का एक विशेष मामला माना जा सकता है, क्योंकि प्रत्येक प्रोटोमर अन्य प्रोटोमर्स के लिए लिगैंड के रूप में कार्य करता है। प्रोटीन में प्रोटोमर्स के संयोजन की संख्या और विधि कहलाती है चतुर्धातुक प्रोटीन संरचना।

प्रोटीन में एक ही या अलग संरचना के प्रोटोमर्स शामिल हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, होमोडीमर दो समान प्रोटोमर्स वाले प्रोटीन होते हैं, और हेटेरोडिमर्स दो अलग-अलग प्रोटोमर वाले प्रोटीन होते हैं।

यदि प्रोटीन में अलग-अलग प्रोटोमर्स होते हैं, तो उन पर अलग-अलग लिगेंड के साथ बाध्यकारी साइटों की विभिन्न संरचनाएं बन सकती हैं। जब लिगैंड सक्रिय केंद्र से जुड़ता है, तो इस प्रोटीन का कार्य प्रकट होता है। दूसरे प्रोटोमर पर स्थित केंद्र को एलोस्टेरिक (सक्रिय के अलावा अन्य) कहा जाता है। संपर्क करना एक एलोस्टेरिक लिगैंड या प्रभावकारक,यह एक नियामक कार्य करता है (चित्र। 1.18)। प्रभावकारक के साथ एलोस्टेरिक केंद्र की अंतःक्रिया से इसकी संरचना संबंधी क्षमता के कारण पूरे ओलिगोमेरिक प्रोटीन की संरचना में परिवर्तन होता है। यह एक विशिष्ट लिगैंड के लिए सक्रिय साइट की आत्मीयता को प्रभावित करता है और इस प्रोटीन के कार्य को नियंत्रित करता है। कम से कम एक लिगैंड के साथ एक ओलिगोमेरिक प्रोटीन की बातचीत पर सभी प्रोटोमर्स की संरचना और कार्य में परिवर्तन को सहकारी गठनात्मक परिवर्तन कहा जाता है। प्रोटीन के कार्य को बढ़ाने वाले कारक कहलाते हैं सक्रियकर्ता,और इसके कार्य को बाधित करने वाले कारक - अवरोधक।

इस प्रकार, ओलिगोमेरिक प्रोटीन, साथ ही एक डोमेन संरचना वाले प्रोटीन में मोनोमेरिक प्रोटीन की तुलना में एक नई संपत्ति होती है - कार्यों के एलोस्टेरिक विनियमन की क्षमता (प्रोटीन के लिए विभिन्न लिगेंड के लगाव द्वारा विनियमन)। इसे दो निकट से संबंधित जटिल प्रोटीन, मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन की संरचनाओं और कार्यों की तुलना करके देखा जा सकता है।

चावल। 1.18. डिमेरिक प्रोटीन संरचना आरेख

2. स्थानिक संरचनाओं का निर्माण और मायोग्लोबिन की कार्यप्रणाली।

मायोग्लोबिन (एमबी) लाल मांसपेशियों में पाया जाने वाला एक प्रोटीन है, जिसका मुख्य कार्य ओ 2 भंडार बनाना है, जो गहन पेशीय कार्य के लिए आवश्यक हैं। एमबी एक जटिल प्रोटीन है जिसमें एक प्रोटीन भाग होता है - apoMv और एक गैर-प्रोटीन भाग - हीम। ApoMv की प्राथमिक संरचना इसकी कॉम्पैक्ट गोलाकार संरचना और सक्रिय साइट की संरचना को निर्धारित करती है, जिससे मायोग्लोबिन, हीम का गैर-प्रोटीन हिस्सा जुड़ा होता है। रक्त से मांसपेशियों में आने वाली ऑक्सीजन मायोग्लोबिन में Fe + 2 हीम से बंध जाती है। एमबी एक मोनोमेरिक प्रोटीन है जिसमें ओ 2 के लिए बहुत अधिक आत्मीयता है, इसलिए मायोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन की रिहाई केवल तीव्र पेशी कार्य के दौरान होती है, जब ओ 2 का आंशिक दबाव तेजी से गिरता है।

एमबी संरचना का गठन।राइबोसोम पर लाल मांसपेशियों में, अनुवाद के दौरान, एमबी की प्राथमिक संरचना को संश्लेषित किया जाता है, जिसे 153 अमीनो एसिड अवशेषों के एक विशिष्ट अनुक्रम द्वारा दर्शाया जाता है। माध्यमिक संरचना एमबी में आठ α-हेलीकॉप्टर होते हैं, जिन्हें ए से एच तक लैटिन अक्षर कहा जाता है, जिसके बीच गैर-पेचदार खंड होते हैं। एमबी की तृतीयक संरचना में एक कॉम्पैक्ट ग्लोब्यूल का रूप होता है, जिसकी गहराई में एफ और ई α-हेलीकॉप्टर के बीच एक सक्रिय केंद्र होता है (चित्र। 1.19)।

चावल। 1.19. मायोग्लोबिन संरचना

3. सक्रिय केंद्र की संरचना और कामकाज की विशेषताएं в।एमबी का सक्रिय केंद्र मुख्य रूप से हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड रेडिकल्स द्वारा बनता है, जो प्राथमिक संरचना में एक दूसरे से दूर होते हैं (उदाहरण के लिए, तीन 3 9 और फेन 138) खराब पानी में घुलनशील लिगैंड - हीम और ओ 2 - सक्रिय केंद्र से जुड़े होते हैं। हेम एपीओएमवी (चित्र 1.20) का एक विशिष्ट लिगैंड है, जो मेटेनाइल ब्रिज द्वारा जुड़े चार पाइरोल रिंगों पर आधारित है; Fe + 2 परमाणु केंद्र में स्थित होता है, जो चार समन्वय बंधों द्वारा पाइरोल के छल्ले के नाइट्रोजन परमाणुओं से जुड़ा होता है। MB के सक्रिय केंद्र में हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड रेडिकल के अलावा हाइड्रोफिलिक रेडिकल के साथ दो अमीनो एसिड के अवशेष भी होते हैं - जीआईएस ई 7(जीआईएस 64) और उसका एफ 8(जीआईएस 93) (अंजीर। 1.21)।

चावल। 1.20. हीम की संरचना - मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन का गैर-प्रोटीन भाग

चावल। 1.21. एपोमोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन प्रोटोमर्स के सक्रिय केंद्र में हीम और ओ 2 का स्थान

एक लोहे के परमाणु के माध्यम से हीम सहसंयोजक रूप से उसके F 8 से बंधा होता है। O 2 हीम तल के दूसरी ओर ग्रंथि से जुड़ जाता है। उसका E 7 O 2 के सही अभिविन्यास के लिए आवश्यक है और Fe + 2 हेम में ऑक्सीजन जोड़ने की सुविधा प्रदान करता है

उसका एफ 8 Fe + 2 के साथ एक समन्वय बंधन बनाता है और सक्रिय केंद्र में हीम को मजबूती से ठीक करता है। जीआईएस ई 7एक अन्य लिगैंड, ओ 2 के सक्रिय केंद्र में सही अभिविन्यास के लिए आवश्यक है, जब यह Fe + 2 हीम के साथ अंतःक्रिया करता है। हीम का सूक्ष्म वातावरण Fe + 2 के साथ O 2 के मजबूत लेकिन प्रतिवर्ती बंधन के लिए स्थितियां बनाता है और पानी को हाइड्रोफोबिक सक्रिय केंद्र में प्रवेश करने से रोकता है, जिससे Fe + 3 में इसका ऑक्सीकरण हो सकता है।

एमबी और उसके सक्रिय केंद्र की मोनोमेरिक संरचना ओ 2 के लिए प्रोटीन की उच्च आत्मीयता को निर्धारित करती है।

4. एचबी की ओलिगोमेरिक संरचना और एचबी की ओ 2 लिगेंड्स के संबंध का विनियमन। मानव हीमोग्लोबिन- प्रोटीन का एक परिवार, साथ ही जटिल प्रोटीन (हीमोप्रोटीन) से संबंधित मायोग्लोबिन। उनके पास एक टेट्रामेरिक संरचना होती है और इसमें दो α-श्रृंखलाएं होती हैं, लेकिन अन्य दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं (2α-, 2x-श्रृंखला) की संरचना में भिन्न होती हैं। दूसरी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की संरचना एचबी के इन रूपों के कामकाज की विशेषताओं को निर्धारित करती है। एक वयस्क के लाल रक्त कोशिकाओं के हीमोग्लोबिन का लगभग 98% होता है हीमोग्लोबिन ए(2α-, 2p-चेन)।

अंतर्गर्भाशयी विकास की अवधि के दौरान, हीमोग्लोबिन के दो मुख्य प्रकार होते हैं: भ्रूण एचबी(2α, 2ε), जो भ्रूण के विकास के प्रारंभिक चरण में पाया जाता है, और हीमोग्लोबिन एफ (भ्रूण)- (2α, 2γ), जो अंतर्गर्भाशयी विकास के छठे महीने में प्रारंभिक भ्रूण हीमोग्लोबिन की जगह लेता है और जन्म के बाद ही एचबी ए द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

एचबी ए मायोग्लोबिन (एमबी) से संबंधित एक प्रोटीन है और एक वयस्क के एरिथ्रोसाइट्स में पाया जाता है। इसके अलग-अलग प्रोटोमर्स की संरचना मायोग्लोबिन के समान होती है। मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन प्रोटोमर्स की माध्यमिक और तृतीयक संरचनाएं बहुत समान हैं, इस तथ्य के बावजूद कि उनकी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की प्राथमिक संरचना में केवल 24 अमीनो एसिड अवशेष समान हैं (हीमोग्लोबिन प्रोटोमर्स की माध्यमिक संरचना, जैसे मायोग्लोबिन में आठ α-हेलीकॉप्टर होते हैं, ए से एच तक लैटिन अक्षरों द्वारा निरूपित किया जाता है, और तृतीयक संरचना एक कॉम्पैक्ट ग्लोब्यूल की तरह दिखती है)। लेकिन मायोग्लोबिन के विपरीत, हीमोग्लोबिन में एक ओलिगोमेरिक संरचना होती है, जिसमें गैर-सहसंयोजक बंधों से जुड़ी चार पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं (चित्र 1.22)।

प्रत्येक एचबी प्रोटोमर एक गैर-प्रोटीन भाग से जुड़ा होता है - हीम और आसन्न प्रोटोमर्स। हीम के साथ एचबी के प्रोटीन भाग का कनेक्शन मायोग्लोबिन के समान है: प्रोटीन के सक्रिय केंद्र में, हीम के हाइड्रोफोबिक हिस्से हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड रेडिकल्स से घिरे होते हैं, उनके एफ 8 और उनके ई 7 के अपवाद के साथ , जो हीम तल के दोनों किनारों पर स्थित होते हैं और प्रोटीन के कामकाज और ऑक्सीजन के साथ इसके बंधन में समान भूमिका निभाते हैं (मायोग्लोबिन की संरचना देखें)।

चावल। 1.22. हीमोग्लोबिन की ओलिगोमेरिक संरचना

के अतिरिक्त, जीआईएस ई 7एक महत्वपूर्ण पूरा करता है अतिरिक्त भूमिकाएनवी के कामकाज में। मुक्त हीम में O 2 की तुलना में CO के लिए 25,000 गुना अधिक आत्मीयता होती है। सीओ शरीर में कम मात्रा में बनता है और, हीम के लिए इसकी उच्च आत्मीयता को देखते हुए, यह कोशिकाओं के जीवन के लिए आवश्यक ओ 2 के परिवहन को बाधित कर सकता है। हालांकि, हीमोग्लोबिन की संरचना में, कार्बन मोनोऑक्साइड के लिए हीम की आत्मीयता O 2 के लिए आत्मीयता से केवल 200 गुना अधिक सक्रिय केंद्र में उनके E 7 की उपस्थिति के कारण होती है। इस अमीनो एसिड का शेष भाग हीम के लिए O 2 से बंधने के लिए इष्टतम स्थिति बनाता है और CO के साथ हीम की बातचीत को कमजोर करता है।

5. HB का मुख्य कार्य फेफड़ों से ऊतक तक O 2 का परिवहन है।मोनोमेरिक मायोग्लोबिन के विपरीत, जिसमें ओ 2 के लिए बहुत अधिक आत्मीयता होती है और लाल मांसपेशियों में ऑक्सीजन के भंडारण का कार्य करता है, हीमोग्लोबिन की ओलिगोमेरिक संरचना प्रदान करती है:

1) फेफड़ों में ऑक्सीजन के साथ एचबी की तीव्र संतृप्ति;

2) ओ 2 (20-40 मिमी एचजी) के अपेक्षाकृत उच्च आंशिक दबाव पर ऊतकों में ऑक्सीजन दान करने के लिए एचबी की क्षमता;

3) एचबी से ओ 2 की आत्मीयता को विनियमित करने की क्षमता।

6. हीमोग्लोबिन प्रोटोमर्स की संरचना में सहकारी परिवर्तन फेफड़ों में O 2 के बंधन और ऊतकों में इसकी रिहाई को तेज करते हैं। फेफड़ों में, O 2 का एक उच्च आंशिक दबाव चार प्रोटोमर्स (2α और 2β) के सक्रिय केंद्र में HB के लिए इसके बंधन को बढ़ावा देता है। प्रत्येक प्रोटोमर का सक्रिय केंद्र, साथ ही मायोग्लोबिन में, हाइड्रोफोबिक पॉकेट में दो α-हेलीकॉप्टर (F और E) के बीच स्थित होता है। इसमें एक गैर-प्रोटीन भाग - हीम होता है, जो कई कमजोर हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन द्वारा प्रोटीन भाग से जुड़ा होता है और Fe 2 + हीम और उसके F 8 के बीच एक मजबूत बंधन होता है (चित्र 1.21 देखें)।

डीऑक्सीहीमोग्लोबिन में, उनके F 8 के साथ इस बंधन के कारण, Fe 2 + परमाणु हीम प्लेन से हिस्टिडीन की ओर निकलता है। Fe 2 + के साथ O 2 का बंधन हीम के दूसरी तरफ उनके E 7 के क्षेत्र में एकल मुक्त समन्वय बंधन की मदद से होता है। जीआईएस ई 7 हेम आयरन के लिए ओ 2 के बंधन के लिए अनुकूलतम स्थिति प्रदान करता है।

एक प्रोटोमर के Fe +2 परमाणु से O 2 का जुड़ाव इसे हीम प्लेन में ले जाने का कारण बनता है, इसके बाद हिस्टिडीन अवशेष इससे बंधे होते हैं।

चावल। 1.23. O 2 . के साथ संयोजन करने पर हीमोग्लोबिन प्रोटोमर की संरचना में परिवर्तन

यह सभी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं की संरचना में परिवर्तन की ओर जाता है, क्योंकि उनकी संरचना संबंधी क्षमता होती है। अन्य श्रृंखलाओं की संरचना को बदलने से निम्नलिखित O 2 अणुओं के साथ उनकी बातचीत में आसानी होती है।

चौथा ओ 2 अणु पहले की तुलना में 300 गुना अधिक आसानी से हीमोग्लोबिन से बांधता है (चित्र 1.24)।

चावल। 1.24. 2 . के साथ बातचीत के दौरान हीमोग्लोबिन प्रोटोमर्स की संरचना में सहकारी परिवर्तन

ऊतकों में, प्रत्येक बाद के O 2 अणु को पिछले वाले की तुलना में अधिक आसानी से साफ किया जाता है, वह भी प्रोटोमर्स की संरचना में सहकारी परिवर्तनों के कारण।

7. कार्बनिक पदार्थों के अपचय के दौरान बनने वाले CO 2 और H +, हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को उनकी सांद्रता के अनुपात में O 2 तक कम कर देते हैं। कोशिकाओं के कामकाज के लिए आवश्यक ऊर्जा मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रिया में हीमोग्लोबिन द्वारा फेफड़ों से वितरित O 2 का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान उत्पन्न होती है। कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, उनके क्षय के अंतिम उत्पाद बनते हैं: सीओ 2 और के 2 ओ, जिसकी मात्रा चल रही ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं की तीव्रता के समानुपाती होती है।

सीओ 2 कोशिकाओं से रक्त में फैलता है और एरिथ्रोसाइट्स में प्रवेश करता है, जहां यह एंजाइम कारबनहाइड्रेज की क्रिया के तहत कार्बोनिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है। यह दुर्बल अम्ल एक प्रोटॉन और बाइकार्बोनेट आयन में वियोजित हो जाता है।

H+ His . के रेडिकल्स में शामिल होने में सक्षम हैं 14 6 हीमोग्लोबिन की α- और β-श्रृंखला में, अर्थात। हेम से दूर क्षेत्रों में। हीमोग्लोबिन का प्रोटोनेशन ओ 2 के लिए अपनी आत्मीयता को कम करता है, ऑक्सीएचबी से ओ 2 के उन्मूलन को बढ़ावा देता है, डीऑक्सीएचबी का निर्माण करता है, और गठित प्रोटॉन की संख्या के अनुपात में ऊतकों को ऑक्सीजन की आपूर्ति बढ़ाता है (चित्र 1.25)।

एरिथ्रोसाइट्स में एच + की एकाग्रता में वृद्धि के आधार पर मुक्त ऑक्सीजन की मात्रा में वृद्धि को बोहर प्रभाव कहा जाता है (डेनिश शरीर विज्ञानी क्रिश्चियन बोहर के बाद, जिन्होंने पहली बार इस प्रभाव की खोज की थी)।

फेफड़ों में, ऑक्सीजन का एक उच्च आंशिक दबाव डीऑक्सीएचबी के साथ इसके बंधन को बढ़ावा देता है, जो एच + के लिए प्रोटीन की आत्मीयता को कम करता है। कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ की क्रिया के तहत जारी प्रोटॉन बाइकार्बोनेट के साथ 2 और Н 2 बनाने के लिए बातचीत करते हैं।

चावल। 1.25 सीओ 2 और प्रोटॉन (बोहर प्रभाव) की एकाग्रता पर ओ 2 के लिए एचबी आत्मीयता की निर्भरता:

ए- एचबी (बोहर प्रभाव) के साथ परिसर से ओ 2 की रिहाई पर सीओ 2 और एच + की एकाग्रता का प्रभाव; बी- फेफड़ों में डीऑक्सीहीमोग्लोबिन का ऑक्सीकरण, CO2 का बनना और निकलना।

परिणामी सीओ 2 वायुकोशीय अंतरिक्ष में प्रवेश करता है और साँस छोड़ने वाली हवा के साथ हटा दिया जाता है। इस प्रकार, ऊतकों में हीमोग्लोबिन द्वारा जारी ऑक्सीजन की मात्रा को कार्बनिक पदार्थों के अपचय के उत्पादों द्वारा नियंत्रित किया जाता है: पदार्थों का अपघटन जितना अधिक गहन होता है, उदाहरण के लिए, शारीरिक परिश्रम के दौरान, CO 2 और H + की सांद्रता उतनी ही अधिक होती है। एचबी से ओ 2 की आत्मीयता में कमी के परिणामस्वरूप ऊतकों को ऑक्सीजन प्राप्त होती है।

8. लिगैंड द्वारा ओ 2 के लिए एचबी आत्मीयता का एलोस्टेरिक विनियमन - 2,3-बीआईएस-फॉस्फोग्लाइसेरेट।एरिथ्रोसाइट्स में, हीमोग्लोबिन का एक एलोस्टेरिक लिगैंड, 2,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट (2,3-बीएफजी), ग्लूकोज ऑक्सीकरण उत्पाद, 1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट से संश्लेषित होता है। सामान्य परिस्थितियों में, 2,3-बीएफजी की सांद्रता अधिक होती है और एचबी की सांद्रता के बराबर होती है। 2,3-बीएफजी का -5 का मजबूत नकारात्मक चार्ज है।

ऊतक केशिकाओं में बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट, डीऑक्सीहीमोग्लोबिन के लिए बाध्य करके, ऊतक में ऑक्सीजन की रिहाई को बढ़ाता है, ओ 2 के लिए एचबी की आत्मीयता को कम करता है।

टेट्रामेरिक हीमोग्लोबिन अणु के केंद्र में एक गुहा होती है। यह सभी चार प्रोटोमर्स के अमीनो एसिड अवशेषों से बनता है (चित्र 1.22 देखें)। ऊतक केशिकाओं में, HB (बोहर प्रभाव) के प्रोटॉन से हीम आयरन और O 2 के बीच के बंधन में दरार आ जाती है। एक अणु में

डीऑक्सीहीमोग्लोबिन, ऑक्सीहीमोग्लोबिन की तुलना में, अतिरिक्त आयनिक बंधन उत्पन्न होते हैं जो प्रोटोमर्स को जोड़ते हैं, जिसके परिणामस्वरूप केंद्रीय गुहा के आयाम ऑक्सीहीमोग्लोबिन की तुलना में बढ़ जाते हैं। केंद्रीय गुहा वह स्थान है जहां 2,3-बीएफजी हीमोग्लोबिन से जुड़ता है। केंद्रीय गुहा के आकार में अंतर के कारण, 2,3-बीएफजी केवल डीऑक्सीहीमोग्लोबिन से जुड़ सकता है।

2,3-बीएफजी प्रोटीन के सक्रिय केंद्रों से दूर एक क्षेत्र में हीमोग्लोबिन के साथ परस्पर क्रिया करता है और संबंधित है ऐलोस्टीयरिक(नियामक) लिगैंड, और एचबी की केंद्रीय गुहा है एलोस्टेरिक केंद्र। 2,3-बीएफजी में एक मजबूत नकारात्मक चार्ज होता है और एचबी की दो β-श्रृंखलाओं के पांच सकारात्मक चार्ज समूहों के साथ बातचीत करता है: एन-टर्मिनल α-एमिनो समूह वैल और रेडिकल लिस 82 हिज 143 (चित्र। 1.26)।

चावल। 1.26. डीऑक्सीहीमोग्लोबिन की केंद्रीय गुहा में बीपीएच

बीपीएच प्रत्येक β-श्रृंखला में तीन सकारात्मक चार्ज समूहों को बांधता है।

ऊतक केशिकाओं में, परिणामी डीऑक्सीहीमोग्लोबिन 2,3-बीएफजी के साथ बातचीत करता है, और आयनिक बंधन β-श्रृंखलाओं के सकारात्मक चार्ज रेडिकल और नकारात्मक चार्ज किए गए लिगैंड के बीच बनते हैं, जो प्रोटीन की संरचना को बदलते हैं और एचबी की आत्मीयता को कम करते हैं। ओ 2. ओ 2 के लिए एचबी की आत्मीयता में कमी ऊतक में ओ 2 की अधिक कुशल रिहाई में योगदान करती है।

फेफड़ों में, उच्च आंशिक दबाव में, ऑक्सीजन एचबी के साथ बातचीत करता है, खुद को हीम आयरन से जोड़ता है; उसी समय, प्रोटीन की संरचना बदल जाती है, केंद्रीय गुहा कम हो जाती है और 2,3-बीएफजी एलोस्टेरिक केंद्र से विस्थापित हो जाती है

इस प्रकार, मोनोमेरिक प्रोटीन की तुलना में ओलिगोमेरिक प्रोटीन में नए गुण होते हैं। साइटों पर लिगैंड्स का लगाव

एक दूसरे से स्थानिक रूप से दूर (एलोस्टेरिक), पूरे प्रोटीन अणु में गठनात्मक परिवर्तन करने में सक्षम। नियामक लिगैंड्स के साथ बातचीत के कारण, संरचना में परिवर्तन होता है और प्रोटीन अणु का कार्य पर्यावरण में परिवर्तन के अनुकूल होता है।

विषय 1.5. सेल की शर्तों के तहत मूल प्रोटीन संरचना का रखरखाव

कोशिकाओं में, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के संश्लेषण के दौरान, झिल्ली के माध्यम से कोशिका के संबंधित वर्गों में उनका परिवहन, तह के दौरान (एक देशी रचना का निर्माण) और ऑलिगोमेरिक प्रोटीन के संयोजन के दौरान, साथ ही साथ उनके कामकाज के दौरान, मध्यवर्ती, प्रवण एकत्रीकरण के लिए, प्रोटीन की संरचना में अस्थिर रचनाएँ दिखाई देती हैं। हाइड्रोफोबिक रेडिकल, आमतौर पर एक प्रोटीन अणु के अंदर छिपे हुए मूल संरचना में, एक अस्थिर संरचना में सतह पर खुद को पाते हैं और अन्य प्रोटीनों के समान खराब पानी में घुलनशील समूहों के साथ संयोजन करते हैं। सभी ज्ञात जीवों की कोशिकाओं में, विशेष प्रोटीन पाए गए हैं जो कोशिका प्रोटीन की इष्टतम तह प्रदान करते हैं, कामकाज के दौरान उनकी मूल संरचना को स्थिर करते हैं और, जो विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, होमोस्टैसिस गड़बड़ी के मामले में इंट्रासेल्युलर प्रोटीन की संरचना और कार्य को बनाए रखते हैं। इन प्रोटीनों का नाम है "चैपरोन्स",जिसका फ्रेंच में अर्थ होता है "नानी"।

1. आणविक चैपरोन और प्रोटीन विकृतीकरण को रोकने में उनकी भूमिका।

चैपरोन (III) को सबयूनिट मास द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। उच्च आणविक भार वाले चैपरोन का द्रव्यमान 60 से 110 kDa होता है। उनमें से, तीन वर्गों का सबसे अधिक अध्ययन किया जाता है: Sh-60, Sh-70 और Sh-90। प्रत्येक वर्ग में संबंधित प्रोटीन का एक परिवार शामिल होता है। तो, III-70 की संरचना में 66 से 78 kDa के आणविक भार वाले प्रोटीन शामिल हैं। कम आणविक भार वाले चैपरोन का आणविक भार 40 से 15 kDa होता है।

संरक्षकों के बीच प्रतिष्ठित हैं विधानप्रोटीन, जिसका उच्च बेसल संश्लेषण शरीर की कोशिकाओं पर तनाव प्रभाव पर निर्भर नहीं करता है, और प्रेरक,जिसका संश्लेषण सामान्य परिस्थितियों में कमजोर होता है, लेकिन तनाव में तेजी से बढ़ता है। इंड्यूसिबल चैपरोन को "हीट शॉक प्रोटीन" भी कहा जाता है क्योंकि उन्हें पहली बार उच्च तापमान के संपर्क में आने वाली कोशिकाओं में खोजा गया था। कोशिकाओं में, प्रोटीन की उच्च सांद्रता के कारण, आंशिक रूप से विकृत प्रोटीन का स्वतःस्फूर्त नवीनीकरण मुश्किल होता है। III-70 विकृतीकरण की प्रारंभिक प्रक्रिया को रोक सकता है और प्रोटीन की मूल संरचना को बहाल करने में मदद कर सकता है। मॉलिक्यूलर चैपरोन-70- कोशिका के सभी भागों में पाए जाने वाले प्रोटीन का एक उच्च संरक्षित वर्ग: साइटोप्लाज्म, न्यूक्लियस, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, माइटोकॉन्ड्रिया। एकमात्र III-70 पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के कार्बोक्सिल अंत में, एक ऐसा क्षेत्र है जो लंबाई के पेप्टाइड्स के साथ बातचीत करने में सक्षम नाली है

हाइड्रोफोबिक रेडिकल्स में समृद्ध 7 से 9 अमीनो एसिड अवशेष। गोलाकार प्रोटीन में ऐसे क्षेत्र लगभग हर 16 अमीनो एसिड होते हैं। III-70 तापमान निष्क्रियता से प्रोटीन की रक्षा करने और आंशिक रूप से विकृत प्रोटीन की संरचना और गतिविधि को बहाल करने में सक्षम हैं।

2. प्रोटीन फोल्डिंग में चैपरोन की भूमिका।जब प्रोटीन को राइबोसोम पर संश्लेषित किया जाता है, तो पॉलीपेप्टाइड के एन-टर्मिनल क्षेत्र को सी-टर्मिनल क्षेत्र की तुलना में पहले संश्लेषित किया जाता है। देशी रचना बनाने के लिए प्रोटीन के पूर्ण अमीनो एसिड अनुक्रम की आवश्यकता होती है। प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया में, चैपरोन-70, अपने सक्रिय केंद्र की संरचना के कारण, संश्लेषण पूरा होने तक हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड रेडिकल से समृद्ध पॉलीपेप्टाइड के एकत्रीकरण-प्रवण क्षेत्रों को बंद करने में सक्षम होते हैं (चित्र 1.27, ए)।

चावल। 1.27. प्रोटीन तह में चैपरोन की भागीदारी

ए - संश्लेषित पॉलीपेप्टाइड के क्षेत्रों के बीच हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन की रोकथाम में चैपरोन -70 की भागीदारी; बी - चैपरोन कॉम्प्लेक्स में देशी प्रोटीन के गठन का निर्माण

एक जटिल संरचना के साथ कई उच्च-आणविक-भार प्रोटीन, उदाहरण के लिए, एक डोमेन संरचना, III-60 द्वारा गठित एक विशेष स्थान में गुना। एसएच 60एक ओलिगोमेरिक कॉम्प्लेक्स के रूप में कार्य करता है जिसमें 14 सब यूनिट होते हैं। वे दो खोखले वलय बनाते हैं, जिनमें से प्रत्येक में सात सबयूनिट होते हैं, ये वलय एक दूसरे से जुड़े होते हैं। प्रत्येक III-60 सबयूनिट में तीन डोमेन होते हैं: एपिकल (एपिकल), रिंग कैविटी, मध्यवर्ती और भूमध्य रेखा का सामना करने वाले हाइड्रोफोबिक रेडिकल्स में समृद्ध (चित्र। 1.28)।

चावल। 1.28. 14 Sh-60 . से मिलकर चैपरोनिन कॉम्प्लेक्स की संरचना

ए - साइड व्यू; बी - शीर्ष दृश्य

संश्लेषित प्रोटीन, जिसमें सतह पर ऐसे तत्व होते हैं जो अनफोल्डेड अणुओं की विशेषता होते हैं, विशेष रूप से, हाइड्रोफोबिक रेडिकल्स, चैपरोन रिंग्स की गुहा में प्रवेश करते हैं। इन गुहाओं के विशिष्ट वातावरण में, संभावित अनुरूपताओं की एक गणना तब तक होती है जब तक कि केवल एक, ऊर्जावान रूप से सबसे अनुकूल, नहीं पाया जाता है (चित्र 1.27, बी)। भूमध्यरेखीय क्षेत्र में एटीपी के हाइड्रोलिसिस के साथ अनुरूपता का निर्माण और प्रोटीन की रिहाई होती है। आमतौर पर, इस तरह के चैपरोन-आश्रित तह के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना के निर्माण और आंशिक रूप से विकृत प्रोटीन के पुनरुद्धार में भाग लेने के अलावा, ओलिगोमेरिक प्रोटीन की असेंबली, लाइसोसोम में विकृत प्रोटीन की पहचान और परिवहन, प्रोटीन के परिवहन जैसी मूलभूत प्रक्रियाओं के लिए भी चैपरोन की आवश्यकता होती है। झिल्ली के पार, और प्रोटीन परिसरों की गतिविधि के नियमन में भागीदारी।

विषय 1.6. प्रोटीन की विविधता। इम्युनोग्लोबुलिन के उदाहरण द्वारा प्रोटीन परिवार

1. प्रोटीन व्यक्तिगत कोशिकाओं और संपूर्ण बहुकोशिकीय जीवों के जीवन में एक निर्णायक भूमिका निभाते हैं, और उनके कार्य आश्चर्यजनक रूप से विविध हैं। यह प्राथमिक संरचना की विशेषताओं और प्रोटीन की संरचना, सक्रिय केंद्र की संरचना की विशिष्टता और विशिष्ट लिगैंड्स को बांधने की क्षमता से निर्धारित होता है।

पेप्टाइड श्रृंखलाओं के सभी संभावित रूपों का केवल एक बहुत छोटा अंश एक स्थिर स्थानिक संरचना ग्रहण कर सकता है; बहुमत

उनमें से लगभग एक ही गिब्स ऊर्जा के साथ, लेकिन विभिन्न गुणों के साथ कई अनुरूपताएं ले सकते हैं। जैविक विकास द्वारा चुने गए अधिकांश ज्ञात प्रोटीनों की प्राथमिक संरचना इस प्रोटीन के कामकाज की ख़ासियत को निर्धारित करने वाले किसी एक रचना की असाधारण स्थिरता प्रदान करती है।

2. प्रोटीन के परिवार।एक ही जैविक प्रजाति के भीतर, अमीनो एसिड अवशेषों के प्रतिस्थापन से विभिन्न प्रोटीनों का उदय हो सकता है जो संबंधित कार्य करते हैं और जिनमें समरूप अमीनो एसिड अनुक्रम होते हैं। इस तरह के संबंधित प्रोटीन में आश्चर्यजनक रूप से समान अनुरूपता होती है: α-हेलीकॉप्टर और / या β-संरचनाओं की संख्या और अंतःस्थापन, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के अधिकांश मोड़ और मोड़ समान या समान होते हैं। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के समरूप क्षेत्रों वाले प्रोटीन, समान संरचना और संबंधित कार्यों को प्रोटीन परिवारों में पृथक किया जाता है। प्रोटीन परिवारों के उदाहरण: सेरीन प्रोटीनेस, इम्युनोग्लोबुलिन परिवार, मायोग्लोबिन परिवार।

सेरीन प्रोटीनेस- प्रोटीन का एक परिवार जो प्रोटीयोलाइटिक एंजाइमों का कार्य करता है। इनमें पाचन एंजाइम शामिल हैं - काइमोट्रिप्सिन, ट्रिप्सिन, इलास्टेज और कई रक्त के थक्के कारक। इन प्रोटीनों में 40% स्थितियों में समान अमीनो एसिड होते हैं और एक बहुत करीबी रचना (चित्र 1.29) होती है।

चावल। 1.29 इलास्टेज (ए) और काइमोट्रिप्सिन (बी) की स्थानिक संरचनाएं

कुछ अमीनो एसिड प्रतिस्थापनों ने इन प्रोटीनों की सब्सट्रेट विशिष्टता में बदलाव किया है और परिवार के भीतर कार्यात्मक विविधता का उदय हुआ है।

3. इम्युनोग्लोबुलिन का परिवार।इम्युनोग्लोबुलिन सुपरफैमिली के प्रोटीन, जिसमें प्रोटीन के तीन परिवार शामिल हैं, प्रतिरक्षा प्रणाली के कामकाज में बहुत बड़ी भूमिका निभाते हैं:

एंटीबॉडी (इम्युनोग्लोबुलिन);

टी-लिम्फोसाइट रिसेप्टर्स;

मुख्य हिस्टोकोम्पैटिबिलिटी कॉम्प्लेक्स के प्रोटीन - एमएचसी क्लास 1 और 2 (मेजर हिस्टोकंपैटिबिलिटी कॉम्प्लेक्स)।

इन सभी प्रोटीनों में एक डोमेन संरचना होती है, जिसमें समरूप प्रतिरक्षा-जैसे डोमेन होते हैं और समान कार्य करते हैं: वे विदेशी संरचनाओं के साथ बातचीत करते हैं, या तो रक्त, लसीका, या अंतरकोशिकीय द्रव (एंटीबॉडी) में घुल जाते हैं, या कोशिकाओं की सतह पर स्थित होते हैं। या विदेशी)।

4. एंटीबॉडी- शरीर में एक विदेशी संरचना के प्रवेश के जवाब में बी-लिम्फोसाइटों द्वारा उत्पादित विशिष्ट प्रोटीन, कहा जाता है प्रतिजन।

एंटीबॉडी की संरचना की विशेषताएं

सबसे सरल एंटीबॉडी अणुओं में चार पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं: दो समान प्रकाश - एल, जिसमें लगभग 220 अमीनो एसिड होते हैं, और दो समान भारी - एच, जिसमें 440-700 अमीनो एसिड होते हैं। एक एंटीबॉडी अणु में सभी चार श्रृंखलाएं कई गैर-सहसंयोजक बंधनों और चार डाइसल्फ़ाइड बांडों से जुड़ी होती हैं (चित्र 1.30)।

एंटीबॉडी प्रकाश श्रृंखला में दो डोमेन होते हैं: चर (वीएल), पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के एन-टर्मिनल क्षेत्र में स्थित है, और स्थिर (सीएल), सी-टर्मिनस पर स्थित है। भारी श्रृंखलाओं में आमतौर पर चार डोमेन होते हैं: एक चर (VH) जो N-टर्मिनस पर स्थित होता है, और तीन स्थिरांक (CH1, CH2, CH3) (चित्र 1.30 देखें)। प्रत्येक इम्युनोग्लोबुलिन डोमेन में एक β-शीट सुपरस्ट्रक्चर होता है जिसमें दो सिस्टीन अवशेष एक डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड द्वारा जुड़े होते हैं।

दो स्थिर डोमेन CH1 और CH2 के बीच, एक ऐसा क्षेत्र है जिसमें बड़ी संख्या में प्रोलाइन अवशेष हैं, जो इस खंड में एक माध्यमिक संरचना के गठन और पड़ोसी एच श्रृंखलाओं की बातचीत को रोकते हैं। यह काज क्षेत्र एंटीबॉडी अणु को लचीलापन प्रदान करता है। भारी और हल्की श्रृंखलाओं के चर डोमेन के बीच दो समान एंटीजन-बाइंडिंग साइट (एंटीजन बाइंडिंग के लिए सक्रिय साइट) हैं, इसलिए ऐसे एंटीबॉडी को अक्सर कहा जाता है द्विसंयोजक।दोनों श्रृंखलाओं के चर क्षेत्रों का संपूर्ण अमीनो एसिड अनुक्रम प्रतिजन को एंटीबॉडी के बंधन में शामिल नहीं करता है, लेकिन प्रत्येक श्रृंखला के हाइपरवेरिएबल क्षेत्रों में स्थित केवल 20-30 अमीनो एसिड होते हैं। यह वे क्षेत्र हैं जो संबंधित पूरक प्रतिजन के साथ बातचीत करने के लिए प्रत्येक प्रकार के एंटीबॉडी की अद्वितीय क्षमता निर्धारित करते हैं।

एंटीबॉडी विदेशी जीवों पर हमला करने के खिलाफ शरीर की रक्षा की पंक्तियों में से एक हैं। उनके कामकाज को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है: पहला चरण विदेशी जीवों की सतह पर एंटीजन की पहचान और बंधन है, जो एंटीबॉडी की संरचना में एंटीजन-बाइंडिंग साइटों की उपस्थिति के कारण संभव है; दूसरा चरण एंटीजन की निष्क्रियता और विनाश की प्रक्रिया की शुरुआत है। दूसरे चरण की विशिष्टता एंटीबॉडी के वर्ग पर निर्भर करती है। निरंतर डोमेन की संरचना में एक दूसरे से भिन्न भारी श्रृंखलाओं के पांच वर्ग हैं: α, , , , और μ, जिसके अनुसार इम्युनोग्लोबुलिन के पांच वर्ग प्रतिष्ठित हैं: ए, डी, ई, जी, और एम .

भारी श्रृंखलाओं की संरचनात्मक विशेषताएं भारी श्रृंखलाओं के काज क्षेत्रों और सी-टर्मिनल क्षेत्रों को प्रत्येक वर्ग की एक संरचना विशेषता देती हैं। एंटीजन को एंटीबॉडी से बांधने के बाद, निरंतर डोमेन में गठनात्मक परिवर्तन एंटीजन को हटाने के लिए मार्ग निर्धारित करते हैं।

चावल। 1.30. IgG . की डोमेन संरचना

इम्युनोग्लोबुलिन एम

इम्युनोग्लोबुलिन एम के दो रूप हैं।

मोनोमेरिक फॉर्म- विकासशील बी-लिम्फोसाइट द्वारा निर्मित एंटीबॉडी का पहला वर्ग। इसके बाद, कई बी कोशिकाएं एंटीबॉडी के अन्य वर्गों के उत्पादन में बदल जाती हैं, लेकिन एक ही एंटीजन-बाइंडिंग साइट के साथ। आईजीएम झिल्ली में शामिल होता है और एंटीजन-रिकग्निशन रिसेप्टर के रूप में कार्य करता है। कोशिका झिल्ली में आईजीएम का समावेश इस क्षेत्र के पूंछ वाले हिस्से में 25 हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड अवशेषों की उपस्थिति के कारण संभव है।

IgM . का स्रावी रूपइसमें डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड द्वारा एक दूसरे से जुड़े पांच मोनोमेरिक सबयूनिट और एक अतिरिक्त पॉलीपेप्टाइड जे-चेन (चित्र। 1.31) शामिल हैं। इस रूप के मोनोमर्स की भारी श्रृंखला में हाइड्रोफोबिक पूंछ नहीं होती है। पेंटामर में 10 एंटीजन-बाइंडिंग साइट हैं और इसलिए यह पहली बार शरीर में प्रवेश करने वाले एंटीजन को पहचानने और हटाने में प्रभावी है। आईजीएम का स्रावी रूप प्राथमिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के दौरान रक्तप्रवाह में स्रावित एंटीबॉडी का मुख्य वर्ग है। IgM को प्रतिजन से बांधने से IgM की संरचना बदल जाती है और पूरक प्रणाली के पहले प्रोटीन घटक के लिए इसके बंधन को प्रेरित करता है (पूरक प्रणाली प्रतिजन के विनाश में शामिल प्रोटीन का एक समूह है) और इस प्रणाली को सक्रिय करता है। यदि प्रतिजन सूक्ष्मजीव की सतह पर स्थित है, तो पूरक प्रणाली कोशिका झिल्ली की अखंडता के उल्लंघन और जीवाणु कोशिका की मृत्यु का कारण बनती है।

इम्युनोग्लोबुलिन जी

मात्रात्मक शब्दों में, इम्युनोग्लोबुलिन का यह वर्ग रक्त में प्रबल होता है (सभी आईजी का 75%)। आईजीजी - मोनोमर्स, एंटीबॉडी का मुख्य वर्ग, एक माध्यमिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के दौरान रक्तप्रवाह में स्रावित होता है। सूक्ष्मजीवों के सतह प्रतिजनों के साथ आईजीजी की बातचीत के बाद, एंटीजन-एंटीबॉडी कॉम्प्लेक्स पूरक प्रणाली के प्रोटीन को बांधने और सक्रिय करने में सक्षम है या मैक्रोफेज और न्यूट्रोफिल के विशिष्ट रिसेप्टर्स के साथ बातचीत कर सकता है। फागोसाइट्स लीड के साथ बातचीत

चावल। 1.31. IgM . के स्रावी रूप की संरचना

एंटीजन-एंटीबॉडी परिसरों के अवशोषण और कोशिकाओं के फागोसोम में उनके विनाश के लिए। आईजीजी एंटीबॉडी का एकमात्र वर्ग है जो प्लेसेंटल बाधा को पार कर सकता है और संक्रमण के खिलाफ भ्रूण के लिए अंतर्गर्भाशयी सुरक्षा प्रदान कर सकता है।

इम्युनोग्लोबुलिन ए

स्राव (दूध, लार, श्वसन और आंतों के स्राव) में मौजूद एंटीबॉडी का मुख्य वर्ग। IgA मुख्य रूप से डिमेरिक रूप में स्रावित होता है, जहाँ मोनोमर्स एक अतिरिक्त J-श्रृंखला (चित्र। 1.32) के माध्यम से एक दूसरे से जुड़े होते हैं।

IgA पूरक प्रणाली और फागोसाइटिक कोशिकाओं के साथ बातचीत नहीं करता है, लेकिन सूक्ष्मजीवों से जुड़कर, एंटीबॉडी उपकला कोशिकाओं के साथ उनके लगाव और शरीर में प्रवेश को रोकते हैं।

इम्युनोग्लोबुलिन ई

इम्युनोग्लोबुलिन ई को मोनोमर्स द्वारा दर्शाया जाता है जिसमें भारी -श्रृंखलाएं होती हैं, जैसे इम्युनोग्लोबुलिन एम की μ-श्रृंखला, एक चर और चार स्थिर डोमेन। आईजीई, स्राव के बाद, बाँध

चावल। 1.32. आईजीए संरचना

मस्तूल कोशिकाओं और बेसोफिल की सतह पर संबंधित रिसेप्टर्स के साथ सी-टर्मिनल साइट। नतीजतन, वे इन कोशिकाओं की सतह पर एंटीजन के लिए रिसेप्टर्स बन जाते हैं (चित्र। 1.33)।

चावल। 1.33. मस्तूल कोशिका की सतह पर प्रतिजन के साथ IgE की सहभागिता

एंटीजन के आईजीई के संबंधित एंटीजन-बाइंडिंग साइटों से जुड़ने के बाद, कोशिकाओं को जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों (हिस्टामाइन, सेरोटोनिन) के स्राव के लिए एक संकेत प्राप्त होता है, जो एक भड़काऊ प्रतिक्रिया के विकास और एलर्जी प्रतिक्रियाओं की अभिव्यक्ति के लिए काफी हद तक जिम्मेदार होते हैं। जैसे अस्थमा, पित्ती और हे फीवर।

इम्युनोग्लोबुलिन डी

इम्युनोग्लोबुलिन डी सीरम में बहुत कम मात्रा में पाए जाते हैं, वे मोनोमर होते हैं। भारी δ-श्रृंखलाओं में एक चर और तीन स्थिर डोमेन होते हैं। आईजीडी बी-लिम्फोसाइटों के लिए एक रिसेप्टर के रूप में कार्य करता है, अन्य कार्य अभी भी अज्ञात हैं। बी-लिम्फोसाइट्स (आईजीडी) की सतह पर रिसेप्टर्स के साथ विशिष्ट एंटीजन की बातचीत से इन संकेतों को सेल में स्थानांतरित किया जाता है और तंत्र की सक्रियता होती है जो लिम्फोसाइटों के इस क्लोन के गुणन को सुनिश्चित करती है।

विषय 1.7. प्रोटीन के भौतिक और रासायनिक गुण और उनके पृथक्करण की विधियाँ

1. व्यक्तिगत प्रोटीन उनके भौतिक और रासायनिक गुणों में भिन्न होते हैं:

अणुओं का आकार;

आणविक वजन;

कुल आवेश, जिसका मान अमीनो एसिड के आयनिक और धनायनित समूहों के अनुपात पर निर्भर करता है;

अणुओं की सतह पर ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अमीनो एसिड रेडिकल्स का अनुपात;

विभिन्न विकृतीकरण एजेंटों के प्रभावों के प्रतिरोध की डिग्री।

2. प्रोटीन की विलेयता निर्भर करती हैऊपर सूचीबद्ध प्रोटीन के गुणों के साथ-साथ उस माध्यम की संरचना पर जिसमें प्रोटीन भंग होता है (पीएच मान, नमक संरचना, तापमान, अन्य कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति जो प्रोटीन के साथ बातचीत कर सकते हैं)। प्रोटीन अणुओं के आवेश का परिमाण उनकी घुलनशीलता को प्रभावित करने वाले कारकों में से एक है। आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु पर चार्ज के नुकसान के साथ, प्रोटीन अधिक आसानी से एकत्र हो जाते हैं और अवक्षेपित हो जाते हैं। यह विकृत प्रोटीनों के लिए विशेष रूप से सच है, जिनकी सतह पर हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड रेडिकल होते हैं।

एक प्रोटीन अणु की सतह पर, धनात्मक और ऋणात्मक रूप से आवेशित अमीनो एसिड रेडिकल्स दोनों होते हैं। इन समूहों की संख्या, और इसलिए प्रोटीन का कुल प्रभार, माध्यम के पीएच पर निर्भर करता है, अर्थात। एच + - और ओएच - -समूहों की एकाग्रता का अनुपात। अम्लीय वातावरण में H + की सांद्रता में वृद्धि से कार्बोक्सिल समूहों के पृथक्करण का दमन होता है -COO - + H +> - COOH और प्रोटीन के ऋणात्मक आवेश में कमी। एक क्षारीय माध्यम में, अमीनो समूहों के पृथक्करण के दौरान गठित प्रोटॉन द्वारा अतिरिक्त OH - के बंधन -NH 3 + + OH - - NH 2 + H 2 O पानी के निर्माण के साथ प्रोटीन के सकारात्मक चार्ज में कमी की ओर जाता है। पीएच मान जिस पर प्रोटीन का कुल शून्य चार्ज होता है, कहलाता है आइसोइलेक्ट्रिक पॉइंट (IEP)।आईईपी में, सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए समूहों की संख्या समान होती है, अर्थात। प्रोटीन एक आइसोइलेक्ट्रिक अवस्था में है।

3. व्यक्तिगत प्रोटीन का पृथक्करण।शरीर की संरचना और कार्यप्रणाली की विशेषताएं इसमें संश्लेषित प्रोटीन के सेट पर निर्भर करती हैं। प्रोटीन की संरचना और गुणों का अध्ययन कोशिका से उनके अलगाव और अन्य प्रोटीन और कार्बनिक अणुओं से शुद्धिकरण के बिना असंभव है। अलग-अलग प्रोटीन के अलगाव और शुद्धिकरण के चरण:

कोशिका विनाशअध्ययन किए गए ऊतक का और एक समरूप प्राप्त करना।

समरूप का भिन्नों में पृथक्करणसेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा, वांछित प्रोटीन युक्त एक परमाणु, माइटोकॉन्ड्रियल, साइटोसोलिक या अन्य अंश प्राप्त करना।

चयनात्मक गर्मी विकृतीकरण- प्रोटीन समाधान का अल्पकालिक ताप, जिसमें विकृत प्रोटीन अशुद्धियों का हिस्सा निकालना संभव है (इस घटना में कि प्रोटीन अपेक्षाकृत थर्मोस्टेबल है)।

अलग कर रहा है।विभिन्न प्रोटीन घोल में अलग-अलग नमक सांद्रता में अवक्षेपित होते हैं। नमक की सांद्रता को धीरे-धीरे बढ़ाकर, उनमें से एक में स्रावित प्रोटीन की प्रमुख सामग्री के साथ कई अलग-अलग अंश प्राप्त करना संभव है। अमोनियम सल्फेट का उपयोग आमतौर पर प्रोटीन विभाजन के लिए किया जाता है। सबसे कम घुलनशीलता वाले प्रोटीन कम नमक सांद्रता पर अवक्षेपित होते हैं।

जेल निस्पंदन- सूजे हुए सेफैडेक्स कणिकाओं (छिद्रों के साथ त्रि-आयामी पॉलीसेकेराइड डेक्सट्रान श्रृंखला) के माध्यम से अणुओं को छानने की एक विधि। सेफैडेक्स से भरे कॉलम के माध्यम से प्रोटीन के पारित होने की दर उनके आणविक भार पर निर्भर करेगी: प्रोटीन अणुओं का द्रव्यमान जितना छोटा होगा, वे कणिकाओं में प्रवेश करना और वहां अधिक समय तक रहना आसान होगा, द्रव्यमान जितना बड़ा होगा, उतनी ही तेजी से वे बाहर निकलेंगे। स्तंभ।

ultracentrifugation- एक विधि जिसमें एक अपकेंद्रित्र ट्यूब में प्रोटीन को एक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज रोटर में रखा जाता है। जब रोटर घूमता है, तो प्रोटीन की अवसादन दर उनके आणविक भार के समानुपाती होती है: भारी प्रोटीन के अंश टेस्ट ट्यूब के नीचे के करीब स्थित होते हैं, लाइटर सतह के करीब होते हैं।

वैद्युतकणसंचलन- विद्युत क्षेत्र में प्रोटीन की गति की गति में अंतर पर आधारित एक विधि। यह मान प्रोटीन के आवेश के समानुपाती होता है। प्रोटीन वैद्युतकणसंचलन कागज पर किया जाता है (इस मामले में, प्रोटीन की गति की दर केवल उनके आवेश के समानुपाती होती है) या एक निश्चित छिद्र आकार के साथ पॉलीएक्रिलामाइड जेल में (प्रोटीन की गति की दर उनके आवेश और आणविक भार के समानुपाती होती है) .

आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी- आयन-विनिमय रेजिन (अघुलनशील बहुलक सामग्री) के विपरीत आवेशित समूहों के साथ प्रोटीन के आयनित समूहों के बंधन पर आधारित एक विभाजन विधि। प्रोटीन को राल से बांधने की शक्ति प्रोटीन के आवेश के समानुपाती होती है। आयन-विनिमय बहुलक पर अधिशोषित प्रोटीन को बढ़ती सांद्रता के साथ NaCl समाधान से धोया जा सकता है; प्रोटीन का चार्ज जितना कम होगा, राल के आयनिक समूहों से बंधे प्रोटीन को धोने के लिए NaCl की सांद्रता उतनी ही कम होगी।

एफ़िनिटी क्रोमेटोग्राफ़ी- व्यक्तिगत प्रोटीन को अलग करने की सबसे विशिष्ट विधि। एक प्रोटीन का एक लिगैंड एक निष्क्रिय बहुलक से सहसंयोजक रूप से जुड़ा होता है। जब लिगैंड को प्रोटीन के पूरक बंधन के कारण एक बहुलक के साथ एक स्तंभ के माध्यम से प्रोटीन का एक समाधान पारित किया जाता है, तो केवल दिए गए लिगैंड के लिए विशिष्ट प्रोटीन स्तंभ पर सोख लिया जाता है।

डायलिसिस- पृथक प्रोटीन के घोल से कम आणविक भार यौगिकों को हटाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधि। विधि कम आणविक भार वाले पदार्थों के विपरीत, एक अर्धपारगम्य झिल्ली से गुजरने के लिए प्रोटीन की अक्षमता पर आधारित है। इसका उपयोग कम आणविक भार अशुद्धियों से प्रोटीन के शुद्धिकरण के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, लवण से बाहर निकलने के बाद।

आउट-ऑफ-ऑडिट कार्य के उद्देश्य

1. तालिका में भरें। 1.4.

तालिका 1.4. संबंधित प्रोटीन की संरचना और कार्यों का तुलनात्मक विश्लेषण - मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन

ए) सक्रिय केंद्र एमबी और एचबी की संरचना याद रखें। इन प्रोटीनों के सक्रिय केंद्रों के निर्माण में हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड रेडिकल्स की क्या भूमिका है? एमबी और एचबी सक्रिय केंद्र की संरचना और इसके साथ लिगैंड लगाव के तंत्र का वर्णन करें। एमबी और एचवी सक्रिय केंद्र के कामकाज में उनके एफ 8 और उनके ई 7 अवशेषों की क्या भूमिका है?

बी) मोनोमेरिक मायोग्लोबिन की तुलना में, निकट से संबंधित ओलिगोमेरिक प्रोटीन, हीमोग्लोबिन में कौन से नए गुण हैं? हीमोग्लोबिन अणु में प्रोटोमर्स की संरचना में सहकारी परिवर्तनों की भूमिका, हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन आत्मीयता पर CO2 और प्रोटॉन सांद्रता के प्रभाव के साथ-साथ Hb फ़ंक्शन के एलोस्टेरिक विनियमन में 2,3-BPH की भूमिका की व्याख्या करें।

2. उनकी संरचना और कार्य के बीच संबंधों पर ध्यान देते हुए, आणविक चैपरोन की विशेषताएँ।

3. किन प्रोटीनों को परिवारों में बांटा गया है? एक उदाहरण के रूप में इम्युनोग्लोबुलिन परिवार का उपयोग करते हुए, इस परिवार के प्रोटीन की समान संरचनात्मक विशेषताओं और संबंधित कार्यों का निर्धारण करें।

4. शुद्ध व्यक्तिगत प्रोटीन अक्सर जैव रासायनिक और चिकित्सा उद्देश्यों के लिए आवश्यक होते हैं। प्रोटीन के भौतिक-रासायनिक गुणों के बारे में बताएं कि उनके पृथक्करण और शुद्धिकरण के तरीकों का क्या उपयोग किया जाता है।

आत्म-नियंत्रण के लिए कार्य

1. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

हीमोग्लोबिन कार्य:

A. फेफड़ों से ऊतकों तक O 2 का परिवहन B. ऊतकों से H + का फेफड़ों तक परिवहन

बी. निरंतर रक्त पीएच बनाए रखना डी. फेफड़ों से ऊतक तक सीओ 2 का परिवहन

ई. ऊतकों से फेफड़ों तक CO2 का परिवहन

2. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें। लिगैंडα -प्रोटोमर एचबी है:ए हेमे

बी ऑक्सीजन

बी सीओ जी 2,3-बीएफजी

ई. β-प्रोटोमेर

3. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

मायोग्लोबिन के विपरीत हीमोग्लोबिन:

ए। एक चतुर्धातुक संरचना है

B. द्वितीयक संरचना को केवल α-हेलीकॉप्टर द्वारा दर्शाया जाता है

बी जटिल प्रोटीन को संदर्भित करता है

D. एलोस्टेरिक लिगैंड के साथ परस्पर क्रिया करता है D. सहसंयोजी रूप से हीम से जुड़ा होता है

4. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

в के लिए 2 की आत्मीयता घटती है:

A. एक O2 अणु के योग के साथ B. एक O2 अणु के उन्मूलन के साथ

बी 2,3-बीएफजी के साथ बातचीत करते समय

D. जब प्रोटोमर्स H + D से जुड़ा होता है। 2,3-BFG . की सांद्रता में कमी के साथ

5. पत्राचार स्थापित करें।

एचबी प्रकारों के लिए विशिष्ट:

A. डीऑक्सी रूप में तंतुमय समुच्चय B. दो α- और दो δ-श्रृंखला . होते हैं

बी। एक वयस्क के एरिथ्रोसाइट्स में एचबी का प्रमुख रूप डी। सक्रिय केंद्र में Fe + 3 के साथ हीम होता है

ई. दो α- और दो -श्रृंखलाएं शामिल हैं 1. вА 2.

6. पत्राचार स्थापित करें।

लिगैंड्स एचबी:

ए। एलोस्टेरिक केंद्र में एचबी से बांधता है

B. सक्रिय केंद्र HB . के लिए बहुत अधिक आत्मीयता है

B. जुड़ना, O 2 G के लिए Hb की आत्मीयता को बढ़ाता है। Fe + 2 को Fe + 3 . में ऑक्सीकृत करता है

E. उसके साथ एक सहसंयोजक बंधन बनाता हैF8

7. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

संरक्षक:

A. कोशिका के सभी भागों में मौजूद प्रोटीन

बी संश्लेषण तनाव से बढ़ाया जाता है

बी विकृत प्रोटीन के हाइड्रोलिसिस में भाग लें

D. प्रोटीन की मूल संरचना को बनाए रखने में भाग लें

ई. ऐसे ऑर्गेनेल बनाएं जिनमें प्रोटीन का गठन होता है

8. पत्राचार सेट करें। इम्युनोग्लोबुलिन:

ए। स्रावी रूप पेंटामेरिक है

बी कक्षा आईजी, प्लेसेंटल बाधा को भेदना

B. Ig - मस्तूल कोशिका ग्राही

डी. आईजी का मुख्य वर्ग, उपकला कोशिकाओं के स्राव में मौजूद है। ई। बी-लिम्फोसाइट रिसेप्टर, जिसकी सक्रियता सेल प्रसार सुनिश्चित करती है

9. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

इम्युनोग्लोबुलिन ई:

A. मैक्रोफेज द्वारा निर्मित B. भारी -चेन होते हैं।

बी टी-लिम्फोसाइटों की झिल्ली में शामिल हैं

डी. मस्तूल कोशिकाओं और बेसोफिल्स पर एंटीजन के लिए झिल्ली रिसेप्टर्स की भूमिका निभाएं

ई. एलर्जी प्रतिक्रियाओं की अभिव्यक्ति के लिए जिम्मेदार

10. सही उत्तरों का चुनाव करें, सही उत्तरों को चुनें।

प्रोटीन को अलग करने की विधि उनके आणविक भार में अंतर पर आधारित है:

ए जेल निस्पंदन

बी अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन

B. Polyacrylamide gel वैद्युतकणसंचलन D. आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी

डी. आत्मीयता क्रोमैटोग्राफी

11. सही उत्तर का चयन करें।

प्रोटीन को अलग करने की विधि पानी में उनकी घुलनशीलता में अंतर पर आधारित है:

ए। जेल निस्पंदन बी। नमकीन बनाना

B. आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी D. एफिनिटी क्रोमैटोग्राफी

डी. पॉलीएक्रिलामाइड जेल वैद्युतकणसंचलन

"आत्म-नियंत्रण के लिए कार्य" के उत्तर के मानक

1.ए, बी, सी, डी

2.ए, बी, सी, डी

5.1-बी, 2-ए, 3-डी

6.1-बी, 2-बी, 3-ए

7.ए, बी, डी, डी

8.1-डी; 2-बी, 3-सी

बुनियादी नियम और अवधारणाएं

1. ओलिगोमेरिक प्रोटीन, प्रोटोमेरे, प्रोटीन की चतुर्धातुक संरचना

2. प्रोटोमर्स की संरचना में सहकारी परिवर्तन

3. बोहर प्रभाव

4. प्रोटीन कार्यों का एलोस्टेरिक विनियमन, एलोस्टेरिक केंद्र और एलोस्टेरिक प्रभावकारक

5. आणविक चैपरोन, हीट शॉक प्रोटीन

6. प्रोटीन परिवार (सेरीन प्रोटीज, इम्युनोग्लोबुलिन)

7. आईजीएम-, जी-, ई-, ए-कार्य के साथ संरचना का कनेक्शन

8. प्रोटीन का कुल आवेश, प्रोटीन का आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु

9. वैद्युतकणसंचलन

10. नमकीन बनाना

11. जेल निस्पंदन

12. आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी

13. अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन

14. आत्मीयता क्रोमैटोग्राफी

15. रक्त प्लाज्मा प्रोटीन का वैद्युतकणसंचलन

लेखापरीक्षा कार्य के लिए कार्य

1. ऊतकों में इसके आंशिक दबाव पर ऑक्सीजन के साथ हीमोग्लोबिन (एचबी) और मायोग्लोबिन (एमबी) की संतृप्ति की डिग्री की निर्भरता की तुलना करें

चावल। 1.34. в और . की संतृप्ति निर्भरतामॉडिफ़ाइड अमेरिकन प्लानइसके आंशिक दबाव से ऑक्सीजन

ध्यान दें कि प्रोटीन के लिए ऑक्सीजन संतृप्ति घटता का आकार भिन्न होता है: मायोग्लोबिन के लिए - हाइपरबोले, हीमोग्लोबिन के लिए - सिग्मॉइड आकार।

1. ऑक्सीजन के आंशिक दबाव के मूल्यों की तुलना करें, जिस पर एमबी और एचबी ओ 2 से 50% तक संतृप्त होते हैं। इनमें से किस प्रोटीन में O 2 के लिए उच्च आत्मीयता है?

2. एमबी की कौन सी संरचनात्मक विशेषताएं О 2 के लिए इसकी उच्च आत्मीयता निर्धारित करती हैं?

3. एचबी की कौन सी संरचनात्मक विशेषताएं इसे आराम करने वाले ऊतकों की केशिकाओं में ओ 2 को छोड़ने की अनुमति देती हैं (ओ 2 के अपेक्षाकृत उच्च आंशिक दबाव पर) और काम करने वाली मांसपेशियों में इस वापसी को तेजी से बढ़ाती हैं? ओलिगोमेरिक प्रोटीन का कौन सा गुण यह प्रभाव प्रदान करता है?

4. गणना करें कि आराम करने वाली और काम करने वाली पेशी को O 2 (% में) की कितनी मात्रा ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन देती है?

5. प्रोटीन की संरचना और उसके कार्य के बीच संबंध के बारे में निष्कर्ष निकालें।

2. केशिकाओं में हीमोग्लोबिन द्वारा जारी ऑक्सीजन की मात्रा ऊतकों में अपचय प्रक्रियाओं की तीव्रता (बोहर प्रभाव) पर निर्भर करती है। ऊतक चयापचय में परिवर्तन O 2 के लिए Hb की आत्मीयता को कैसे नियंत्रित करते हैं? O 2 . के लिए Hb की आत्मीयता पर CO 2 और H + का प्रभाव

1. बोहर प्रभाव का वर्णन कीजिए।

2. आरेख में दर्शाई गई प्रक्रिया किस दिशा में है:

क) फेफड़ों की केशिकाओं में;

बी) ऊतक केशिकाओं में?

3. बोहर प्रभाव का शारीरिक महत्व क्या है?

4. हीम से दूरस्थ स्थलों पर H + के साथ Hb की अन्योन्य क्रिया से O 2 के लिए प्रोटीन की आत्मीयता क्यों बदल जाती है?

3. एचबी से ओ 2 की आत्मीयता इसके लिगैंड, 2,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट की एकाग्रता पर निर्भर करती है, जो एचबी से ओ 2 की आत्मीयता का एक एलोस्टेरिक नियामक है। सक्रिय स्थल से दूर के स्थान पर लिगैंड की अन्योन्यक्रिया प्रोटीन के कार्य को क्यों प्रभावित करती है? 2,3-बीएफजी ओ 2 के लिए एचबी की आत्मीयता को कैसे नियंत्रित करता है? समस्या को हल करने के लिए, निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर दें:

1. 2.3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट (2,3-बीएफजी) कहाँ और किससे संश्लेषित किया जाता है? इसका सूत्र लिखिए, दिए गए अणु का आवेश बताइए।

2. बीएफएच किस प्रकार के हीमोग्लोबिन (ऑक्सी या डीऑक्सी) के साथ परस्पर क्रिया करता है और क्यों? HB अणु के किस भाग में परस्पर क्रिया होती है?

3. आरेख में दर्शाई गई प्रक्रिया किस दिशा में है

ए) ऊतक केशिकाओं में;

बी) फेफड़ों की केशिकाओं में?

4.जहाँ परिसर की सांद्रता अधिक होनी चाहिए

एनवी-2,3-बीएफजी:

ए) आराम से मांसपेशियों की केशिकाओं में,

बी) कामकाजी मांसपेशियों की केशिकाओं में (एरिथ्रोसाइट्स में बीएफजी की समान एकाग्रता मानकर)?

5. जब एरिथ्रोसाइट्स में बीएफजी की सांद्रता बढ़ जाती है, तो जब कोई व्यक्ति उच्च ऊंचाई की स्थितियों के अनुकूल हो जाता है, तो ऑक्सीजन के लिए एचबी की आत्मीयता कैसे बदल जाएगी? इस घटना का शारीरिक महत्व क्या है?

4. डिब्बाबंद रक्त के भंडारण के दौरान 2,3-बीएफजी का विनाश एचबी के कार्य को बाधित करता है। संरक्षित रक्त में एचबी से ओ 2 की आत्मीयता कैसे बदलेगी यदि एरिथ्रोसाइट्स में 2,3-बीएफजी की एकाग्रता 8 से 0.5 मिमीोल / एल तक घट सकती है। क्या गंभीर रूप से बीमार रोगियों को ऐसे रक्त का आधान करना संभव है यदि 2,3-बीएफजी की एकाग्रता तीन दिनों के बाद पहले नहीं बहाल की जाती है? क्या रक्त में 2,3-बीएफजी जोड़कर एरिथ्रोसाइट्स के कार्य को बहाल करना संभव है?

5. इम्युनोग्लोबुलिन के सबसे सरल अणुओं की संरचना को याद रखें। प्रतिरक्षा प्रणाली में इम्युनोग्लोबुलिन क्या भूमिका निभाते हैं? Ig को अक्सर द्विसंयोजक क्यों कहा जाता है? Ig की संरचना उनके कार्य से किस प्रकार संबंधित है? (इम्युनोग्लोबुलिन के एक वर्ग के उदाहरण का वर्णन कीजिए।)

प्रोटीन के भौतिक-रासायनिक गुण और उनके पृथक्करण के तरीके।

6. किसी प्रोटीन का शुद्ध आवेश उसकी विलेयता को किस प्रकार प्रभावित करता है?

ए) पीएच 7 . पर पेप्टाइड का कुल चार्ज निर्धारित करें

अला-ग्लू-ट्रे-प्रो-एएसपी-लिज़-सीआईएस

बी) इस पेप्टाइड का चार्ज पीएच> 7, पीएच . पर कैसे बदलेगा<7, рН <<7?

ग) एक प्रोटीन (आईईपी) का आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु क्या है और यह किस वातावरण में स्थित है

इस पेप्टाइड का IEP?

d) किस pH मान पर इस पेप्टाइड की सबसे कम घुलनशीलता देखी जाएगी।

7. खट्टा दूध, ताजे दूध के विपरीत, उबालने के दौरान "दही" क्यों होता है (यानी, कैसिइन दूध प्रोटीन अवक्षेपित होता है)? ताजे दूध में कैसिइन अणुओं का ऋणात्मक आवेश होता है।

8. व्यक्तिगत प्रोटीन को अलग करने के लिए जेल निस्पंदन विधि का उपयोग किया जाता है। क्रमशः 160,000, 80,000, और 60,000 के आणविक भार के साथ प्रोटीन ए, बी, सी युक्त मिश्रण का जेल निस्पंदन द्वारा विश्लेषण किया गया था (चित्र 1.35)। सूजे हुए जेल के दाने 70,000 से कम आणविक भार वाले प्रोटीन के लिए पारगम्य होते हैं। इस पृथक्करण विधि के पीछे क्या सिद्धांत है? कौन सा ग्राफ भिन्नात्मक परिणामों को सही ढंग से दर्शाता है? उस क्रम को निर्दिष्ट करें जिसमें कॉलम से प्रोटीन ए, बी और सी निकलते हैं।

चावल। 1.35. प्रोटीन को अलग करने के लिए जेल निस्पंदन विधि का उपयोग करना

9. अंजीर में। 1.36, ए एक स्वस्थ व्यक्ति के रक्त सीरम प्रोटीन के कागज पर वैद्युतकणसंचलन का आरेख दिखाता है। इस विधि का उपयोग करके प्राप्त प्रोटीन अंशों की सापेक्ष मात्राएँ हैं: एल्ब्यूमिन 54-58%, α 1-ग्लोबुलिन 6-7%, α 2-ग्लोब्युलिन 8-9%, β-ग्लोबुलिन 13%, γ-ग्लोब्युलिन 11-12%। ..

चावल। 1.36 एक स्वस्थ व्यक्ति (ए) और एक रोगी (बी) के रक्त प्लाज्मा प्रोटीन के कागज पर वैद्युतकणसंचलन

मैं - -ग्लोब्युलिन; द्वितीय - β-ग्लोब्युलिन; तृतीय -α 2-ग्लोब्युलिन; चतुर्थ -α 2-ग्लोब्युलिन; वी - एल्बुमिन

सीरम प्रोटीन (डिस्प्रोटीनेमिया) की संरचना में मात्रात्मक परिवर्तन के साथ कई बीमारियां होती हैं। निदान करते समय और रोग की गंभीरता और अवस्था का आकलन करते समय इन परिवर्तनों की प्रकृति को ध्यान में रखा जाता है।

तालिका में दिए गए डेटा का उपयोग करना। 1.5, बीमारी के बारे में एक धारणा बनाएं, जो कि अंजीर में दिखाए गए इलेक्ट्रोफोरेटिक प्रोफाइल की विशेषता है। 1.36.

तालिका 1.5. पैथोलॉजी में सीरम प्रोटीन की एकाग्रता में परिवर्तन

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_1.jpg "alt =" (! LANG:> प्रोटीन का सक्रिय केंद्र और लिगैंड के साथ इसकी बातचीत। तृतीयक संरचना के निर्माण के दौरान"> Активный центр белка и его взаимодействие с лигандом. В процессе формирования третичной структуры на поверхности функционально активного белка, обычно в углублении, образуется участок, сформированный радикалами аминокислот, далеко стоящими друг от друга в первичной структуре. Этот участок, имеющий уникальное строение для данного белка и способный специфично взаимодействовать с определенной молекулой или группой похожих молекул, называется центром связывания белка с лигандом или активным центром. Лигандами называются молекулы, взаимодействующие с белками.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_2.jpg "alt =" (! LANG:> एक लिगैंड या तो कम आणविक भार या उच्च आणविक भार (मैक्रोमोलेक्यूल) पदार्थ हो सकता है, जिसमें शामिल हैं"> Лигандом может быть как низкомолекулярное, так и высокомолекулярное (макромолекула) вещество, в том числе и другой белок. Лигандами являются субстраты ферментов, кофакторы, ингибиторы и активаторы ферментов, протомеры в олигомерном белке и т.д.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_3.jpg "alt =" (! LANG:> लिगैंड के साथ प्रोटीन की बातचीत की उच्च विशिष्टता लिगैंड की संरचना के लिए सक्रिय केंद्र की संरचना की पूरकता द्वारा प्रदान की जाती है।">!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_4.jpg "alt =" (! LANG:> पूरकता परस्पर क्रिया करने वाली सतहों का स्थानिक और रासायनिक पत्राचार है। एक सक्रिय साइट न केवल"> Комплементарность - это пространственное и химическое соответствие взаимодействующих поверхностей. Активный центр должен не только пространственно соответствовать входящему в него лиганду, но и между функциональными группами радикалов, входящих в активный центр, и лигандом должны образоваться связи чаще всего нековалентные (ионные, водородные, а также гидрофобные взаимодействия), которые удерживают лиганд в активном центре.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_5.jpg "alt =" (! LANG:> पूरक प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन">!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_6.jpg "alt ="> ">

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_7.jpg "alt ="> ">

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_8.jpg "alt =" (! LANG:> प्रोटीन वर्गीकरण 1. साधारण प्रोटीन में केवल अमीनो एसिड होते हैं। 2. जटिल प्रोटीन (होलोप्रोटीन)"> КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ 1. Простые белки состоят только из аминокислот. 2. Сложные белки (холопротеины) содержат белковую часть (апопротеин) и небелковую (простетическую) группу.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_9.jpg "alt =" (! LANG:> विभिन्न कार्बनिक (लिपिड, कार्बोहाइड्रेट) और अकार्बनिक (धातु) पदार्थ एक कृत्रिम समूह के रूप में कार्य कर सकते हैं।"> В качестве простетической группы могут выступать различные органические (липиды, углеводы) и неорганические (металлы) вещества. Связь между простетической группой и апопротеином может быть как ковалентная, так и нековалентная. Простетическую группу порой можно рассматривать в качестве лиганда. Наличие небелковой части обеспечивает выполнение белком его функции. При утрате простетической группы холопротеин теряет свою активность.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_10.jpg "alt =" (! LANG:> जटिल प्रोटीन - क्रोमोप्रोटीन - न्यूक्लियोप्रोटीन - लिपोप्रोटीन - फॉस्फोप्रोटीन - ग्लाइकोप्रोटीन - मेटालोप्रोटीन">!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_11.jpg "alt =" (! LANG:> मेटालोप्रोटीन में गैर-हीम समन्वित धातु आयनों वाले होलोनीजाइम शामिल हैं। मेटालोप्रोटीन में प्रोटीन होते हैं,"> Металлопротеинам можно отнести холоферменты, содержащие негемовые координационно связанные ионы металлов. Среди металлопротеинов есть белки, выполняющие депонирующие и транспортные функции (например, железосодержащие ферритин и трансферрин) и ферменты (например, цинксодержащая карбоангидраза и различные супероксиддисмутазы, содержащие в качестве активных центров ионы меди, марганца, железа и других металлов). Но и хромопротеины, содержащие ионы металлов, также можно отнести к металлопротеинам.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_12.jpg "alt =" (! LANG:> मेटालोप्रोटीन अक्सर एंजाइम होते हैं। इस मामले में धातु आयन: - सब्सट्रेट के उन्मुखीकरण में भाग लेते हैं।"> Металлопротеины часто являются ферментами. Ионы металлов в этом случае: - участвуют в ориентации субстрата в активном центре фермента, входят в состав активного центра фермента и участвуют в катализе, являясь, например, акцепторами электронов на определенной стадии ферментативной реакции. Часто ион металла в составе фермента называют кофактором.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_13.jpg "alt =" (! LANG:> एंजाइमी मेटालोप्रोटीन में प्रोटीन होते हैं, उदाहरण के लिए: - कॉपर - साइटोक्रोम ऑक्सीडेज, एक कॉम्प्लेक्स में"> К ферментативным металлопротеинам относятся белки, содержащие например: - медь – цитохромоксидаза, в комплексе с другими ферментами дыхательной цепи митохондрий участвует в синтезе АТФ, - железо – ферритин, депонирующий железо в клетке, трансферрин, переносящий железо в крови, каталаза, обезвреживающая перекись водорода, - цинк – алкогольдегидрогеназа, обеспечивающая метаболизм этанола и других спиртов, лактатдегидрогеназа, участвующая в метаболизме молочной кислоты, - карбоангидраза, образующая угольную кислоту из CO2 и H2O, - щелочная фосфатаза, гидролизующая фосфорные эфиры различных соединений, - α2-макроглобулин, антипротеазный белок крови. - селен – тиреопероксидаза, участвующая в синтезе гормонов щитовидной железы, антиоксидантный фермент глутатионпероксидаза, - кальций – α-амилаза слюны и панкреатического сока, гидролизующая крахмал.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_14.jpg "alt =" (! LANG:> फेरिटिन">!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_15.jpg "alt =" (! LANG:> फॉस्फोप्रोटीन प्रोटीन होते हैं जिनमें एक फॉस्फेट समूह मौजूद होता है। यह पेप्टाइड श्रृंखला से बांधता है।"> Фосфопротеины – это белки, в которых присутствует фосфатная группа. Она связывается с пептидной цепью через остатки тирозина, серина и треонина, т.е. тех аминокислот, которые содержат ОН-группу. Способ присоединения фосфата к белку на примере серина и тирозина!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_16.jpg "alt =" (! LANG:> फॉस्फोरिक एसिड प्रदर्शन कर सकता है: - एक संरचनात्मक भूमिका, चार्ज, घुलनशीलता और बदलते गुण प्रदान करना"> Фосфорная кислота может выполнять: - Структурную роль, придавая заряд, растворимость и изменяя свойства белка, например, в казеине молока, яичном альбумине. Наличие остатков фосфорной кислоты способствует связыванию кальция, что необходимо для формирования, например, костной ткани. - Функциональную роль. В клетке присутствует много белков, которые связаны с фосфатом не постоянно, а в зависимости от активности метаболизма. Белок может многократно переходить в фосфорилированную или в дефосфорилированную форму, что играет регулирующую роль в его работе.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_17.jpg "alt =" (! LANG:> फॉस्फोराइलेशन फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों को फॉस्फोराइलेटिंग डोनर एजेंट से सब्सट्रेट में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है, आमतौर पर"> Фосфорилирование - процесс переноса остатка фосфорной кислоты от фосфорилирующего агента-донора к субстрату, как правило, катализируемый ферментами (киназами) и ведущий к образованию эфиров фосфорной кислоты. Дефосфорилирование (утрату остатка фосфорной кислоты) катализируют фосфатазы. АТФ + R-OH → АДФ + R-OPO3H2 R-OPO3H2 + Н2О → R-OH + Н3РО4!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_18.jpg "alt =" (! LANG:> उदाहरण: 1) ग्लाइकोजन सिंथेज़ और ग्लाइकोजन फॉस्फोराइलेज़ एंजाइम 2) फॉस्फोराइलेटेड हिस्टोन कम मजबूती से बांधते हैं"> Примеры: 1) ферменты гликогенсинтаза и гликогенфосфорилаза 2) гистоны в фосфорилированном состоянии менее прочно связываются с ДНК и активность генома возрастает. Изменение конформации белка в фосфорилированном и дефосфорилированном состоянии!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_19.jpg "alt =" (! LANG:> लिपोप्रोटीन में कृत्रिम भाग के रूप में गैर-सहसंयोजक बाध्य लिपिड होते हैं। लिपिड, विशेष रूप से"> Липопротеины содержат в качестве простетической части нековалентно связанные липиды. Липиды, в частности жиры, холестерол и его эфиры не растворяются в водных фазах организма, поэтому транспорт их кровью и лимфой осуществляется в виде комплексов с белками и фосфолипидами, которые называются липопротеинами.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_20.jpg "alt =" (! LANG:> सभी लिपोप्रोटीन की संरचना समान होती है: कोर में हाइड्रोफोबिक अणु होते हैं: ट्राईसिलग्लिसरॉल्स, कोलेस्ट्रॉल एस्टर, और"> Все липопротеины имеют сходное строение: ядро состоит из гидрофобных молекул: триацилглицеролов, эфиров холестерола, а на поверхности находится монослой фосфолипидов, полярные группы которых обращены к воде, а гидрофобные погружены в гидрофобное ядро липопротеина. Кроме фосфолипидов, на поверхности находятся белки – аполипопротеины (апобелками). Их выделяют несколько видов: А, В, С, D. В каждом типе липопротеинов преобладают соответствующие ему апобелки. Аполипопротеины выполняют различные функции. Интегральные аполипопротеины являются структурными компонентами. Периферические аполипопротеины в плазме крови могут передаваться от одного типа липопротеинов к другим, определяя их дальнейшие превращения.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_21.jpg "alt =" (! LANG:> लिपोप्रोटीन की संरचना का आरेख लिपोप्रोटीन की संरचना">!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_22.jpg "alt =" (! LANG:> रक्त प्लाज्मा लिपोप्रोटीन की संरचना">!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_23.jpg "alt =" (! LANG:> लिपोप्रोटीन के चार मुख्य वर्ग हैं: - उच्च घनत्व वाले लिपोप्रोटीन (HDL), - कम घनत्व वाले लिपोप्रोटीन (LDL),"> Выделяют четыре основных класса липопротеинов: -липопротеины высокой плотности (ЛПВП), -липопротеины низкой плотности (ЛПНП), -липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), -хиломикроны (ХМ). Каждый из типов ЛП образуется в разных тканях и транспортирует определённые липиды. Концентрация и соотношение в крови тех или иных липопротеинов играют ведущую роль в возникновении такой распространенной сосудистой патологии как атеросклероз. ЛПВП являются антиатерогенными, ЛПНП и ЛПОНП – атерогенными.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_24.jpg "alt ="> ">

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_25.jpg "alt =" (! LANG:> ग्लाइकोप्रोटीन या ग्लाइकोकोनजुगेट्स प्रोटीन होते हैं जिनमें एक कार्बोहाइड्रेट घटक होता है जो पॉलीपेप्टाइड बेस से सहसंयोजी रूप से जुड़ा होता है।"> Гликопротеины или, гликоконъюгаты – это белки, содержащие углеводный компонент, ковалентно присоединенный к полипептидной основе. Содержание углеводов в них варьирует от 1% до 98% по массе. Два подкласса белков, содержащих углеводы: ■ протеогликаны ■ гликопротеины!}

विवरण = "">

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_27.jpg "alt =" (! LANG:> ग्लाइकोप्रोटीन को कार्बोहाइड्रेट की कम सामग्री की विशेषता होती है, जो संलग्न होते हैं: - कुछ के NH2-समूह के लिए एक N-ग्लाइकोसिडिक बंधन द्वारा।"> Для гликопротеинов характерно невысокое содержание углеводов, которые присоединены: - N-гликозидной связью к NН2-группе какого-нибудь аминокислотного остатка, например, аспарагина; - О-гликозидной связью к гидроксильной группе остатка серина, треонина,тирозина, гидроксилизина.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_28.jpg "alt =" (! LANG:> ग्लाइकोप्रोटीन में O- और N-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड का निर्माण। 1 - एमाइड समूह के बीच N-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड"> Образование О- и N-гликозидных связей в гликопротеинах. 1 - N-гликозидная связь между амидной группой аспарагина и ОН-группой моносахарида; 2 - О-гликозидная связь между ОН-группой серина и ОН-группой моносахарида.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_29.jpg "alt =" (! LANG:> कार्बोहाइड्रेट को प्रोटीन से जोड़ने की विधि">!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_30.jpg "alt =" (! LANG:> ग्लाइकोप्रोटीन के कार्य हैं: 1. संरचनात्मक - जीवाणु कोशिका भित्ति, अस्थि मैट्रिक्स, जैसे कोलेजन, इलास्टिन।"> Функцией гликопротеинов являются: 1. Структурная – клеточная стенка бактерий, костный матрикс, например, коллаген, эластин. 2. Защитная – например, антитела, интерферон, факторы свертывания крови (протромбин, фибриноген). 3. Рецепторная – присоединение эффектора приводит к изменению конформации белка-рецептора, что вызывает внутриклеточный ответ. 4. Гормональная – гонадотропный, адренокортикотропный и тиреотропный гормоны. 5. Ферментативная – холинэстераза, нуклеаза. 6. Транспортная – перенос веществ в крови и через мембраны, например, трансферрин, транскортин, альбумин, Na+,К+-АТФаза.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_31.jpg "alt =" (! LANG:> प्रोटीन रिसेप्टर की संरचना का आरेख">!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_32.jpg "alt =" (! LANG:> क्रोमोप्रोटीन विभिन्न रासायनिक प्रकृति के रंगीन कृत्रिम समूहों के साथ जटिल प्रोटीन का सामूहिक नाम है।"> Хромопротеины - собирательное название сложных белков с окрашенными простетическими группами различной химической природы. гемопротеины (содержат гем), ретинальпротеины (содержат витамин А), флавопротеины (содержат витамин В2), кобамидпротеины (содержат витамин В12).!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_33.jpg "alt =" (! LANG:> फ्लेवोप्रोटीन रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के एंजाइम हैं। इनमें विटामिन बी 2 फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड (FMN) और फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड के डेरिवेटिव होते हैं।"> Флавопротеины - это ферменты окислительно-восстановительных реакций. Содержат производные витамина В2 флавинмононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД). Связываются данные простетические группы ковалентно и придают желтое окрашивание. Эти простетические группы являются производными изоаллоксазина.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_34.jpg "alt =" (! LANG:> Isoalloxazine एक हेट्रोसायक्लिक यौगिक है जो टेरिडीन से प्राप्त होता है। isoalloxazine अणु में तीन सुगंधित वलय होते हैं -"> Изоаллоксазин - гетероциклическое соединения, производное птеридина. Молекула изоаллоксазина состоит из трех ароматических колец - бензольного, пиримидинового, пиразинового.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_35.jpg "alt =" (! LANG:> हीम युक्त क्रोमोप्रोटीन। संरचनात्मक रूप से समान लौह या मैग्नीशियम पोर्फिरिन को गैर-प्रोटीन घटक के रूप में शामिल किया जाता है।"> Гемопротеины - гем-содержащие хромопротеины. В качестве небелкового компонента включают структурно сходные железо- или магнийпорфирины. Белковый компонент может быть разнообразным как по составу, так и по структуре. Основу структуры простетической группы большинства гемосодержащих белков составляет порфириновое кольцо, являющееся в свою очередь производным тетрапиррольного соединения – порфирина. Порфирин!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_36.jpg "alt =" (! LANG:> पोर्फिरीन रिंग विभिन्न धातु आयनों के साथ समन्वय यौगिक बनाने में सक्षम है।"> Порфириновое кольцо способно образовывать координационные соединения с различными ионами металлов. В результате комплексообразования формируются металлопорфирины: содержащие ионы железа – гемоглобины, миоглобин, цитохромы, пероксидаза, каталаза и др. (красное окрашивание), содержщие ионы магния – хлорофилл (зеленое окрашивание). Витамин В12 (кобалимин) содержит координированный ион кобальта Со2+ в порфириноподобном макроцикле – коррине, состоящем из четырех частично гидрированных пиррольных колец (розовое окрашивание).!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_37.jpg "alt =" (! LANG:> क्लोरोफिल b. क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण में शामिल होते हैं।">!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_38.jpg "alt =" (! LANG:> साइटोक्रोम पेप्टाइड श्रृंखलाओं के अमीनो एसिड संरचना में भिन्न होते हैं, श्रृंखलाओं की संख्या और प्रकारों में विभाजित होते हैं a, b,"> Цитохромы различаются аминокислотным составом пептидных цепей, числом цепей и разделяются на типы а, b, с, d. Цитохромы находятся в составе дыхательной цепи и цепи микросомального окисления. Степень окисления железа в составе цитохромов меняется в отличие от гемоглобина и миоглобина Fe2+ ↔ Fe3+!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_39.jpg "alt =" (! LANG:> मायोग्लोबिन (एमबी) लाल मांसपेशियों में पाया जाने वाला एक प्रोटीन है जिसका मुख्य कार्य स्टोर करना है"> Миоглобин (Мв) - белок, находящийся в красных мышцах, основная функция которого - создание запасов О2, необходимых при интенсивной мышечной работе. Мв - сложный белок, содержащий белковую часть - апоМв и небелковую часть - гем. Первичная структура апоМв определяет его компактную глобулярную конформацию и структуру активного центра, к которому присоединяется небелковая часть миоглобина - гем. Кислород, поступающий из крови в мышцы, связывается с Fe2+ гема в составе миоглобина. Мв - мономерный белок, имеющий очень высокое сродство к О2, поэтому отдача кислорода миоглобином происходит только при интенсивной мышечной работе, когда парциальное давление O2 резко снижается. Формирование пространственных структур и функционирование миоглобина.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_40.jpg "alt =" (! LANG:> MB संरचना का निर्माण।"> Формирование конформации Мв. В красных мышцах на рибосомах в ходе трансляции идет синтез первичной структуры Мв, представленной специфической последовательностью 153 аминокислотных остатков. Вторичная структура Мв содержит восемь α-спиралей, называемых латинскими буквами от А до Н, между которыми имеются неспирализованные участки. Третичная структура Мв имеет вид компактной глобулы, в углублении которой между F и Е α-спиралями расположен активный центр.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_41.jpg "alt =" (! LANG:> मायोग्लोबिन संरचना">!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_42.jpg "alt =" (! LANG:> एमबी सक्रिय केंद्र की संरचना और कार्यप्रणाली की विशेषताएं। एमबी सक्रिय केंद्र मुख्य रूप से हाइड्रोफोबिक रेडिकल द्वारा बनता है"> Особенности строения и функционирования активного центра Мв. Активный центр Мв сформирован преимущественно гидрофобными радикалами аминокислот, далеко отстоящими друг от друга в первичной структуре (например, Три39 и Фен138). К активному центру присоединяется плохо растворимые в воде лиганды - гем и О2. Гем - специфический лиганд апоМв.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_43.jpg "alt =" (! LANG:> हीम मेथेनाइल ब्रिज से जुड़े चार पाइरोल रिंगों पर आधारित है; Fe2 + परमाणु केंद्र में स्थित है,"> Основу гема составляют четыре пиррольных кольца, соединенных метенильными мостиками; в центре расположен атом Fe2+, соединенный с атомами азота пиррольных колец четырьмя координационными связями. В активном центре Мв кроме гидрофобных радикалов аминокислот имеются также остатки двух аминокислот с гидрофильными радикалами - Гис Е7 (Гис64) и Гис F8 (Гис93).!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_44.jpg "alt =" (! LANG:> उसका F8 Fe2 + के साथ एक समन्वय बंधन बनाता है और सक्रिय केंद्र में हीम को मजबूती से ठीक करता है।"> Гис F8 образует координационную связь с Fe2+ и прочно фиксирует гем в активном центре. Гис Е7 необходим для правильной ориентации в активном центре другого лиганда - O2 при его взаимодействии с Fe+2 гема. Микроокружение гема создает условия для прочного, но обратимого связывания O2 с Fe+2 и препятствует попаданию в гидрофобный активный центр воды, что может привести к его окислению в Fе3+.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_45.jpg "alt =" (! LANG:> HB की ओलिगोमेरिक संरचना और HB से O2 लिगेंड्स की आत्मीयता का विनियमन। मानव हीमोग्लोबिन -"> Олигомерное строение Нв и регуляция сродства Нв к О2 лигандами. Гемоглобины человека - семейство белков, так же как и миоглобин относящиеся к сложным белкам (гемопротеинам). Они имеют тетрамерное строение и содержат две α-цепи, но различаются по строению двух других полипептидных цепей (2α-, 2х-цепи). Строение второй полипептидной цепи определяет особенности функционирования этих форм Нв. Около 98% гемоглобина эритроцитов взрослого человека составляет гемоглобин А (2α-, 2β-цепи). В период внутриутробного развития функционируют два основных типа гемоглобинов: эмбриональный Нв (2α, 2ε), который обнаруживается на ранних этапах развития плода, и гемоглобин F (фетальный) - (2α, 2γ), который приходит на смену раннему гемоглобину плода на шестом месяце внутриутробного развития и только после рождения замещается на Нв А.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_46.jpg "alt =" (! LANG:> HB A मायोग्लोबिन (MB) से संबंधित एक प्रोटीन है, जो एक वयस्क के एरिथ्रोसाइट्स में पाया जाता है।"> Нв А - белок, родственный миоглобину (Мв), содержится в эритроцитах взрослого человека. Строение его отдельных протомеров аналогично таковому у миоглобина. Вторичная и третичная структуры миоглобина и протомеров гемоглобина очень сходны, несмотря на то что в первичной структуре их полипептидных цепей идентичны только 24 аминокислотных остатка (вторичная структура протомеров гемоглобина, так же как миоглобин, содержит восемь α-спиралей, обозначаемых латинскими буквами от А до Н, а третичная структура имеет вид компактной глобулы). Но в отличие от миоглобина гемоглобин имеет олигомерное строение, состоит из четырех полипептидных цепей, соединенных нековалентными связями.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_47.jpg "alt =" (! LANG:> हीमोग्लोबिन ओलिगोमेरिक संरचना">!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_48.jpg "alt =" (! LANG:> प्रत्येक HB प्रोटोमर एक गैर-प्रोटीन भाग - हीम और आसन्न प्रोटोमर्स से जुड़ा होता है।"> Каждый протомер Нв связан с небелковой частью - гемом и соседними протомерами. Соединение белковой части Нв с гемом аналогично таковому у миоглобина: в активном центре белка гидрофобные части гема окружены гидрофобными радикалами аминокислот за исключением Гис F8 и Гис Е7, которые расположены по обе стороны от плоскости гема и играют аналогичную роль в функционировании белка и связывании его с кислородом. Кроме того, Гис Е7 выполняет важную дополнительную роль в функционировании Нв. Свободный гем имеет в 25 000 раз более высокое сродство к СО, чем к О2. СО в небольших количествах образуется в организме и, учитывая его высокое сродство к гему, он мог бы нарушать транспорт необходимого для жизни клеток О2. Однако в составе гемоглобина сродство гема к оксиду углерода превышает сродство к О2 всего в 200 раз благодаря наличию в активном центре Гис Е7. Остаток этой аминокислоты создает оптимальные условия для связывания гема с O2 и ослабляет взаимодействие гема с СО.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_49.jpg "alt ="> ">

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_50.jpg "alt =" (! LANG:> हीम पाइरोल रिंग एक ही तल में स्थित होते हैं, और Fe2 + आयन ऑक्सीजन रहित अवस्था में होता है Hb"> Пиррольные кольца гема расположены в одной плоскости, а ион Fe2+ в неоксигенированом состоянии Hb выступает над плоскостью на 0,6 А. При присоединении кислорода ион железа погружается в плоскость колец гема. В результате сдвигается и участок полипептидной цепи, нарушаются слабые связи в молекуле Hb и изменяется конформация всей глобулы. Таким образом, присоединение кислорода вызывает изменение пространственной структуры молекулы миоглобина или протомеров гемоглобина.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_51.jpg "alt =" (! LANG:> हीमोग्लोबिन मुक्त (डीऑक्सीहीमोग्लोबिन) और ऑक्सीजन युक्त दोनों रूपों में मौजूद हो सकता है, जो कि संलग्न है"> Гемоглобин может существовать как в свободной (дезоксигемоглобин), так и в оксигенированной форме, присоединяя до 4 молекул кислорода. Взаимодействие с кислородом 1-го протомера вызывает изменение его конформации, а также кооперативные конформационные изменения остальных протомеров. Сродство к кислороду возрастает, и присоединение О2 к активному центру 2-го протомера происходит легче, вызывая дальнейшую конформационную перестройку всей молекулы. В результате еще сильнее изменяется структура оставшихся протомеров и их активных центров, взаимодействие с О2 еще больше облегчается. В итоге 4-я молекула кислорода присоединяется к Hb примерно в 300 раз легче, чем 1-я. Так происходит в легких при высоком парциальном давлении кислорода.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_52.jpg "alt =" (! LANG:> ऑक्सीजन के साथ बातचीत करने पर हीमोग्लोबिन अणु की संरचना में सहकारी परिवर्तन">!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_53.jpg "alt =" (! LANG:> ऊतकों में जहां ऑक्सीजन की मात्रा कम होती है, इसके विपरीत, प्रत्येक O2 अणु की दरार बाद वाले को छोड़ने की सुविधा प्रदान करती है।"> В тканях, где содержание кислорода ниже, наоборот, отщепление каждой молекулы О2 облегчает освобождение последующих. Таким образом, взаимодействие олигомерного белка гемоглобина с лигандом (О2) в одном центре связывания приводит к изменению конформации всей молекулы и других, пространственно удаленных центров, расположенных на других субъединицах (принцип «домино»). Подобные взаимосвязанные изменения структуры белка называют кооперативными конформационными изменениями. Они характерны для всех олигомерных белков и используются для регуляции их активности.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_54.jpg "alt =" (! LANG:> ऑक्सीजन के साथ दोनों प्रोटीन (एमबी और एचबी) की बातचीत इसके आंशिक दबाव पर निर्भर करती है"> Взаимодействие обоих белков (Mb и Hb) с кислородом зависит от его парциального давления в тканях. Эта зависимость имеет разный характер, что связано с их особенностями структуры и функционирования. Гемоглобин имеет S-образную кривую насыщения, которая показывает, что субъединицы белка работают кооперативно, и чем больше кислорода они отдают, тем легче идет освобождение остальных молекул О2. Этот процесс зависит от изменения парциального давления кислорода в тканях. График насыщения миоглобина кислородом имеет характер простой гиперболы, т.е. насыщение Mb кислородом происходит быстро и отражает его функцию - обратимое связывание с кислородом, высвобождаемым гемоглобином, и освобождение в случае интенсивной физической нагрузки.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_55.jpg "alt =" (! LANG:> मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन संतृप्ति वक्र">!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_56.jpg "alt =" (! LANG:> CO2 और H +, कार्बनिक पदार्थों के अपचय के दौरान बनते हैं, O2 के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को आनुपातिक रूप से कम करते हैं"> CO2 и Н+, образующиеся при катаболизме органических веществ, уменьшают сродство гемоглобина к О2 пропорционально их концентрации. Энергия, необходимая для работы клеток, вырабатывается преимущественно в митохондриях при окислении органических веществ с использованием O2, доставляемого из легких гемоглобином. В результате окисления органических веществ образуются конечные продукты их распада: СО2 и Н2O, количество которых пропорционально интенсивности протекающих процессов окисления. СO2 диффузией попадает из клеток в кровь и проникает в эритроциты, где под действием фермента карбоангидразы превращается в угольную кислоту. Эта слабая кислота диссоциирует на протон и бикарбонат ион. СО2 + Н2О → Н2СО3 → Н+ + НСО3-!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_57.jpg "alt =" (! LANG:> H + आयन हीमोग्लोबिन की β-श्रृंखला में, यानी दूरदराज के क्षेत्रों में His146 रेडिकल्स से जुड़ने में सक्षम हैं।"> Ионы Н+ способны присоединятся к радикалам Гис146 в β-цепях гемоглобина, т.е. в участках, удаленных от гема. Протонирование гемоглобина снижает его сродство к О2, способствует отщеплению О2 от оксиНв, образованию дезоксиНв и увеличивает поступление кислорода в ткани пропорционально количеству образовавшихся протонов. Увеличение количества освобожденного кислорода в зависимости от увеличения концентрации Н+ в эритроцитах называется эффектом Бора (по имени датского физиолога Христиана Бора, впервые открывшего этот эффект). В легких высокое парциальное давление кислорода способствует его связыванию с дезоксиНв, что уменьшает сродство белка к Н+. Освободившиеся протоны под действием карбоангидразы взаимодействуют с бикарбонатами с образованием СО2 и Н2О!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_58.jpg "alt =" (! LANG:> CO2 और प्रोटॉन (बोहर प्रभाव) की सांद्रता पर O2 के लिए Hb आत्मीयता की निर्भरता: A -"> Зависимость сродства Нв к О2 от концентрации СО2 и протонов (эффект Бора): А - влияние концентрации СО2 и Н+ на высвобождение О2 из комплекса с Нв (эффект Бора); Б - оксигенирование дезоксигемоглобина в легких, образование и выделение СО2.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_59.jpg "alt =" (! LANG:> परिणामी CO2 वायुकोशीय अंतरिक्ष में प्रवेश करती है और साँस छोड़ने वाली हवा के साथ हटा दी जाती है।"> Образовавшийся СО2 поступает в альвеолярное пространство и удаляется с выдыхаемым воздухом. Таким образом, количество высвобождаемого гемоглобином кислорода в тканях регулируется продуктами катаболизма органических веществ: чем интенсивнее распад веществ, например при физических нагрузках, тем выше концентрация СО2 и Н+ и тем больше кислорода получают ткани в результате уменьшения сродства Нв к О2.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_60.jpg "alt =" (! LANG:> प्रोटीन की कार्यात्मक गतिविधि में परिवर्तन जब अन्य लिगैंड्स के साथ बातचीत में परिवर्तन के कारण होता है, एलोस्टेरिक कहलाता है"> Изменение функциональной активности белка при взаимодействии с другими лигандами вследствие конформационных изменений называется аллостерической регуляцией, а соединения-регуляторы - аллостерическими лигандами или эффекторами. Способность к аллостерической регуляции характерна, как правило, для олигомерных белков, т.е. для проявления аллостерического эффекта необходимо взаимодействие протомеров. При воздействии аллостерических лигандов белки меняют свою конформацию (в том числе и активного центра) и функцию.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_61.jpg "alt =" (! LANG:> लिगैंड 2,3-बीआईएस-फॉस्फोग्लिसरेट द्वारा ओ 2 के लिए एचबी की आत्मीयता का एलोस्टेरिक विनियमन। उत्पाद से एरिथ्रोसाइट्स में"> Аллостерическая регуляция сродства Нв к О2 лигандом - 2,3-бис-фосфоглицератом. В эритроцитах из продукта окисления глюкозы - 1,3-бисфосфоглицерата синтезируется аллостерический лиганд гемоглобина - 2,3-бисфосфоглицерат (2,3-БФГ). В нормальных условиях концентрация 2,3-БФГ высокая и сравнима с концентрацией Нв. 2,3-БФГ имеет сильный отрицательный заряд (-5).!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_62.jpg "alt =" (! LANG:> टेट्रामेरिक हीमोग्लोबिन अणु के केंद्र में सभी चार प्रोटोमर्स के अमीनो एसिड अवशेषों द्वारा बनाई गई एक गुहा होती है।"> В центре тетрамерной молекулы гемоглобина находится полость. Ее образуют аминокислотные остатки всех четырех протомеров. В капиллярах тканей протонирование Нв (эффект Бора) приводит к разрыву связи между железом гема и О2. В молекуле дезоксигемоглобина по сравнению с оксигемоглобином возникают дополнительные ионные связи, соединяющие протомеры, вследствие чего размеры центральной полости по сравнению с оксигемоглобином увеличиваются. Центральная полость является местом присоединения 2,3-БФГ к гемоглобину. БФГ поступает в полость дезоксигемоглобина. 2,3-БФГ взаимодействует с гемоглобином в участке, удаленном от активных центров белка и относится к аллостерическим (регуляторным) лигандам, а центральная полость Нв является аллостерическим центром. 2,3-БФГ имеет сильный отрицательный заряд и взаимодействует с положительно заряженными группами двух β-цепей Нв. При этом его сродство к О2 снижается в 26 раз. В результате происходит высвобождение кислорода в капиллярах ткани при низком парциальном давлении О2. В легких высокое парциальное давление О2, наоборот, приводит к оксигенированию Нв и освобождению БФГ.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_63.jpg "alt =" (! LANG:> BFG बाइंडिंग सेंटर 4 हीमोग्लोबिन प्रोटोमर्स के बीच एक धनात्मक आवेशित गुहा में स्थित है।"> Центр связывания БФГ находится в положительно заряженной полости между 4 протомерами гемоглобина. Взаимодействие БФГ с центром связывания изменяет конформацию α- и β-протомеров НЬ и их активных центров. Сродство НЬ к молекулам О2 снижается и кислород высвобождается в ткани. В легких при высоком парциальном давлении О2 активные центры гемоглобина насыщаются за счет изменения конформации и БФГ вытесняется из аллостерического центра!}

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Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_65.jpg "alt =" (! LANG:> इस प्रकार, मोनोमेरिक प्रोटीन की तुलना में ओलिगोमेरिक प्रोटीन में नए गुण होते हैं।"> Таким образом, олигомерные белки обладают новыми по сравнению с мономерными белками свойствами. Присоединение лигандов на участках, пространственно удаленных друг от друга (аллостерических), способно вызывать конформационные изменения во всей белковой молекуле. Благодаря взаимодействию с регуляторными лигандами происходит изменение конформации и адаптация функции белковой молекулы к изменениям окружающей среды.!}

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_66.jpg "alt =" (! LANG:> रक्त में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड का लगभग 15% हीमोग्लोबिन अणुओं द्वारा वहन किया जाता है।"> Около 15% углекислого газа, присутствующего в крови, переносится молекулами гемоглобина. В тканях часть молекул углекислого газа может присоединится к каждому протомеру молекулы гемоглобина, при этом снижается сродство Hb к кислороду. В легких, наоборот, из-за высокого парциального давления кислорода, О2 связывается с Hb, а СО2 высвобождается.!}

पीपीटी% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_67.jpg "alt ="> ">

Ppt% 5C34928-slozhnye_belki_ch1_68.jpg "alt =" (! LANG:> हीमोग्लोबिन S अणु (तथाकथित असामान्य हीमोग्लोबिन) में, 2 β-चेन उत्परिवर्तित थे, जिसमें"> В молекуле гемоглобина S (так назван аномальный гемоглобин) мутантными оказались 2 β-цепи, в которых глутамат, высокополярная отрицательно заряженная аминокислота в положении 6 была заменена валином, содержащим гидрофобный радикал.!}