Первинна структура білка
До теперішнього часу розшифрована первинна структура десятків тисяч різних білків, що є безсумнівним досягненням біохімії. Однак ця кількість мізерна мало, якщо врахувати, що в природі близько 1012 різноманітних білків. Під первинною структурою мають на увазі порядок, послідовність розташування амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі. Знаючи первинну структуру, місце розташування кожного залишку амінокислоти, можна точно написати структурну формулу білкової молекули, якщо вона представлена однією поліпептидного ланцюгом. Якщо до складу білка входить кілька поліпептидних ланцюгів, об'єднаних в одну білкову молекулу за допомогою дисульфідних зв'язків та нековалент-взаємодій, або якщо одна поліпептидний ланцюг містить внутрішні дисульфідні зв'язки, то задача визначення первинної структури дещо ускладнюється, оскільки необхідно попереднє роз'єднання цих ланцюгів і зв'язків . Роз'єднання таких поліпептидних ланцюгів виробляють за допомогою денатуруючих агентів (розчини 8М сечовини або 6М гуанідінгідрохлоріда), що розривають Нековалентні зв'язку. Дисульфід-ні зв'язки руйнують шляхом окислення або відновлення (надмуравьиной кислотою або # 946; -меркаптоетанолом відповідно), при цьому утворюються вільні поліпептиди, що містять або залишки цістеінового кислоти, або цистеїну:
Для визначення первинної структури окремої, хімічно гомогенної поліпептидного ланцюга в першу чергу методами гідролізу з'ясовують амінокислотний склад, точніше, співвідношення кожної з 20 амінокислот у зразку гомогенного поліпептиду. Потім приступають до визначення хімічної природи кінцевих амінокислот поліпептидного ланцюга, що містить одну вільну NH2-групу і одну вільну СООН-групу.
Функціональні властивості білків визначаються їх конформацией, тобто розташуванням поліпептидного ланцюга в просторі. Унікальність конформації для кожного білка визначається його первинною структурою. У білках розрізняють два рівня конформації пептидного ланцюга - вторинну і третинну структуру. Вторинна структура білків обумовлена здатністю груп пептидного зв'язку до водневим взаємодій: C = O. HN.
По обидва боки жорсткої пептидного зв'язку можливо обертання: y і j -кути, що характеризують обертання щодо одинарних зв'язків С a -C і C a -N.
Конформація поліпептидних ланцюгів: а - a-спіраль, б - b -складчатий лист.
В одному і тому ж білку можуть бути присутніми всі три способи укладання поліпептидного ланцюга:
Третинна структура глобулярних білків представляє орієнтацію в просторі поліпептидного ланцюга, що містить a -Спіралі, b -Структури і ділянки без періодичної структури (безладний клубок). Додаткове складання скрученої поліпептидного ланцюга утворює компактну структуру. Це відбувається, перш за все, в результаті взаємодії між бічними ланцюгами амінокислотних залишків. Існує кілька видів взаємодії між R-групами, в основному Нековалентні характеру:
Зв'язки, що стабілізують третинну структуру:
електростатичні сили тяжіння між R-групами, що несуть протилежно заряджені йоногенних групи (іонні зв'язку);
водневі зв'язки між полярними (гідрофільними) R-групами;
гідрофобні взаємодії між неполярними (гідрофобними) R-групами;
дисульфідні зв'язки між радикалами двох молекул цистеїну. Ці зв'язки ковалентні. Вони підвищують стабільність третинної структури, але не завжди є обов'язковими для правильного скручування молекули. У ряді білків вони можуть взагалі бути відсутнім.
Просторова структура міоглобіну.
У поліпептидного ланцюга показані тільки a -вуглецевого атоми. Червоним показаний гем (небілковий компонент).
Доменні білки містять відокремлені глобули - домени, утворені однією і тією ж пептидного ланцюгом. Домени з'єднані пептидними перемичками. Вторинна і третинна укладання поліпептидного ланцюга білка повністю визначається його первинною структурою.