Молекулярная биология для биоинформатиков

1. Молекулярная биология для биоинформатиков В презентации выборочно использованы слайды из курса «Биохимия» СПбГУ Академический университет Ефимова Ольга Алексеевна

3. Лекция 3 – Биохимия (макромолекулы) Биологические макромолекулы • Белки • Углеводы • Липиды • Нуклеиновые кислоты

4. Углеводы Содержат углерод, водород, кислород Главная функция – обеспечение питания клетки ОБЩАЯ ФОРМУЛА:

5. Углеводы • Моносахариды (простые сахара) • Олигосахариды (в т.ч.дисахариды) • Полисахариды: • Гомополисахариды: гликоген, крахмал, целлюлоза, хитин • Гетерополисахариды: гиалуроновая кислота, гепарин и др. • 4. Гликоконьюгаты: гликопротеины и протеогликаны

6. Моносахариды (простые сахара)

7. Cокращенные обозначения моносахаридов

8. Дисахариды Disaccharides or double sugars

9. Полисахариды Гомополисахариды Гетерополисахариды Линейные Разветвленные ЛинейныеРазветвленные

10. гранулы крахмала Крахмал – основной запасной полисахарид растений Амилоза – линейный компонент крахмала

11. Гранулы гликогена – запасного полисахарида животных – в клетках печени

12. ЦЕЛЛЮЛОЗА – СТРУКТУРНЫЙ ПОЛИСАХАРИД β 1→4 О-гликозидная связь Целлюлоза

13. Структура целлюлозы Водородные связи в целлюлозе Клеточная стенка водоросли

14. ХИТИН ХИТОЗАН

15. Гетерополисахариды гепарин Сульфоидуроновая кислота 2,6-дисульфо-N-ацетилглюкозамин

16. Гликоконьюгаты • гликопротеины – большую часть молекулы составляет белок • протеогликаны – до 96% молекулы составляет полисахарид • гликолипиды и липополисахариды – мембранные структуры

17. Липиды Содержат C, H и O, но кислорода меньше, чем в углеводах Примеры: триглицериды фосфолипиды стероиды эйкозаноиды

18. Триглицериды Состоят из жирных кислот и глицерола

19. Насыщенные и ненасыщенные жиры

20. Другие липиды Фосфолипиды – модифицированные триглицериды с двумя жирными и фосфатной группой

21. Другие липиды Стероиды – плоские молекулы с 4-мя углеводородными кольцами Эйкозаноиды – 20-ти углеродные жирные кислоты, входят в состав мембран клетки

22. Липиды в теле человека триглицериды – в тканях и вокруг органов фосфолипиды – главный компонент клеточных мембран стероиды – холестерол, витамин D, половые гормоны, гормоны надпочечников

23. Жирорастворимые витамины- A, E и K Липопротеины – транспорт жирных кислот и холестерола по кровяному руслу Эйкозаноиды – простогландины, лейкотриены, тромбоксаны Липиды в теле человека

24. Арахидоновая кислота • ПРОСТАГЛАНДИНЫ: • Широкий спектр воздействий, так как регулируют синтез сAMP в разных тканях, например: • Стимулируют сокращение гладкой мускулатуры матки; • Влияют на суточные ритмы; • Изменяют чувствительность тканей к гормонам (адреналину и глюкагону) • Вызывают повышение температуры, участвуют в развити реакции воспаления и боли Prostaglandin E1 (PGE1) Простагландин Е1 Простагландин F1α

25. Арахидоновая кислота ТРОМБОКСАНЫ - Сокращают кровотечение и способствуют образованию кровяного сгустка Арахидоновая кислота Тромбоксан А2

26. Арахидоновая кислота • ЛЕЙКОТРИЕНЫ • Индуцируют сокращение мускулатуры дыхательных путей; • Гиперпродукция лейкотриенов приводит к астматическому приступу Лейкотриен А4

27. АДИПОЦИТЫ

29. Функции 1. Запасание липидов – энергетическое депо: а) накапливаются в больших количествах; б) на ед. веса запасается в 2 раза больше энергии, чем в углеводах в) негидратированы (при запасании углеводов – 2г воды на 1 г гикогена) 2. Теплоизоляция 3. Выделение дополнительного тепла

30. Аминокислоты

31. Аминокислоты

32. Некоторые характеристики аминокислот

33. D-глицеральдегидL-глицеральдегид

34. Хиральность

36. D- и L-аминокислоты Аланин Аланин

37. Белки Макромолекулы, состоящие из комбинаций 20 типов аминокислот, связанных пептидными связями Peptide bond Dehydration synthesis H R O H R O H R O H R O H2O N C C + N C C N C C N C C OH H OH H OH H H H H H Hydrolysis H2O Amino acid Amino acid Dipeptide

38. 1952 – 1956 Фредерик Сэнджеропределил аминокислотнуюпоследовательность пептидного гормона инсулина Нобелевская премия по химии 1958

39. Первичная структура инсулина быка Дисульфидные мостики образованы остатками цистеина А-цепь В-цепь

40. Уровни структурной организации белков Первичный – последовательность АК Вторичный – альфа-спираль или бета-слой Третичный – скручивание вторичной структуры в глобулу Четвертичный – соединение несколький полипептидных цепей в особую пространственную структуру

41. ИЕРАРХИЯ БЕЛКОВОЙ СТРУКТУРЫ

42. Весной 1951 г.Linus Pauling, Robert Corey, and Herman Bransonв серии из 8 статей, опубликованных в Proceedings of the National Academy of SciencesUSA, предложили модель структуры α-спирали и β-слоя. The Structure of Proteins: Two Hydrogen-Bonded Helical Configurations of the Polypeptide Chain

43. a -спираль Вторичная структура белка стабилизированаводородными связями n n-1 n-2 n-3 n-4

44. O O O O O O O O H H H H H H H H C C C C C C C C N N N N N N N N C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C N N N N N N N N H H H H H H H H O O O O O O O O O O O O H H H H N N N N C C C C C C C C C C C C N N N N C C C C H H H H O O O O b– складчатый слой

45. ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА – УКЛАДКА ВТОРИЧНЫХ СТРУКТУР ОДНОЙ ПОЛИПЕПТИДНОЙ ЦЕПИ В ГЛОБУЛУ (ПОЛНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА ПОЛИПЕПТИДНОЙ ЦЕПИ)

46. Типы взаимодействий, стабилизирующие третичную структуру • Гидрофобныевзаимодействия между неполярными радикалами • Водородные связи между полярными радикалами • Электростатические взаимодействия между противоположно заряженными радикалами

47. Примеры нековалентных взаимодействий между аминокислотными остатками в третичной структуре Hydrophobic interaction

48. Фибриллярные и глобулярные белки Фибриллярные белки Протяженные белковые цепи Примеры: кератин, эластин, коллаген ФИБРИЛЛЯРНЫЕ БЕЛКИ ИМЕЮТ ТОЛЬКО ВТОРИЧНУЮ СТРУКТУРУ

49. Глобулярные белки Компактные сферические белки, имеющие третичную и четвертичную структуру Примеры: антитела, гормоны, ферменты Фибриллярные и глобулярные белки

50. Денатурация белка Обратимая (не сильное изменение pH, температуры)