Introduction to Protein fizika előadások során 1999-2018 gg

Bevezetés a fizika PROTEIN

Alexey V. Finkelstein

A fő funkciói a fehérjék. Az aminosavszekvencia meghatározásához a térszerkezet a térszerkezet - funkciót. Fordított - rossz. Globuláris, fibrilláris és a membrán fehérjék. Primer, szekunder, tercier és kvaterner szerkezete a fehérje. Bioszintézise a fehérje; Fehérje feltekeredés in vivo és in vitro. Poszt-transzlációs módosítás.

Elementary kölcsönhatások fehérjék és környékén

A sztereokémiája L-aminosavak. Vegyértékkötéseket és szögek között. Az tétovázás. Forgatás körül a vegyérték kötések. Peptid-csoport. Transz- és cisz-prolin.

A van der Waals kölcsönhatás: vonzás nagy távolságra, taszítás a kicsi. Megengedett konformációjára aminosav-maradék (Ramachandran térkép glicin, alanin, valin, prolin).

Hatása egy vizes környezetben. A hidrogénkötések. Az elektromos jellegű. Az energia. Geometriájuk kristályokban. Lazasága hidrogénkötések vízben. A koncepció az entrópia és a szabad energia. A hidrogén kötések a fehérje lánc szubsztituálva az ugyanazt a kapcsolatot az áramkör vízzel; Ennek eredményeként a hidrogén kötések a fehérje lánc vált - egy vizes környezetben - entrópiás természetét.

Elements termodinamika. Szabad energia és a kémiai potenciál. Hidrofób kölcsönhatások. Ezek kapcsolata a szükségességét telítési hidrogénkötések vízben. Elérhető felszíni víz nem poláros aminosavak és azok hidrofób.

Hatása vizes környezetben elektrosztatikus kölcsönhatások. Az elektromos mezőt a felszínén és belsejében a fehérje. Dielektromos állandó. Töltés szűrés sóoldatok. Mérése elektromos mezők révén a proteinek protein engineering. Diszulfid kötés. Koordinációs kötvények.

A másodlagos szerkezet polipeptid láncok

A másodlagos szerkezete polipeptidek. Spirál: 27. 310. , , poli (Pro) II. Antiparallel és párhuzamos -szerkezetet. -kanyarban. Módszerei kísérletileg detektálására a másodlagos szerkezetet.

Statisztikus fizika elemei. hőmérséklet változása miatt az energia és entrópia. A valószínűségek államok különböző energia (Gibbs-Boltzmann eloszlás). A partíciós függvény és annak kapcsolata a szabad energia. Konformációs átalakulás. A koncepció az elsőrendű fázisátalakulás (átmenet „mindent vagy semmit”) és egy nem-fázisátalakulások. Kinetikája leküzdése a szabad energia gát konformációs átalakulás. A koncepció az elmélet feltétlen reakció aránya.

A szabad energia kialakulása és nyúlás -hélix. Landau tétel és nem bevezetett spirális átmenet. Méret kooperatív része a spirális átmenet. Stabilitás -hélix vízben. Stabilitás -szerkezetet vízben. A képződési sebességét a szerkezet és a --hélix. Mi az a „raj”?

A tulajdonságait az oldalcsoportok aminosavmaradékok. Felvétele az aminosavmaradékok a másodlagos szerkezet. Alanin, glicin, prolin, valin. Apoláris, poláris rövid és hosszú poláris oldalán csoportok. Töltésű oldalláncai. A hidrofób felület a másodlagos struktúrák fehérjék.

A térszerkezete fehérjék

Fibrilláris proteinek, azok funkcióit és azok gyakoriságát az elsődleges és a másodlagos szerkezetek; -keratin, ß-selyem fibroin, kollagén. Csomagolás hosszú -hélix és a részletes -lapok.

Membrán fehérjék, különösen azok szerkezeti képletei és funkciói. Bakteriorodopszinban, a fotoszintetikus központtól, porinként. Szelektív permeabilitása a membrán pórusait. A koncepció az alagút hatást.

Globuláris fehérjék. Leegyszerűsítve mutatja a struktúrák fehérje gömböcskék; szerkezeti osztályba. A szerkezet a ß-fehérjék: -réteg hosszirányú és merőleges a csomagolás. Preferenciális antiparallel --struktúra fehérjék. Pravopropellernaya csavaró ß-lap. Topológia-ß fehérjék.

-fehérjék szerkezete. Tárcsák és spirálok rétegeket. Modell quasispherical gömböcskék -hélix. Sűrű érintkezésben -hélix. Szerkezet  / -fehérjék: -párhuzamos réteg borított -hélixek és  / -henger. Topológia -- alegységek. Szerkezet  +  fehérjék. Ha hiányzik egy közvetlen kapcsolat a fehérje építészet funkcióját.

Fizikai elvek a fehérje szerkezetét gömböcske. „Standard” harmadlagos szerkezetét. A fő törvényszerűségek megfigyelt struktúrák fehérje gömböcskék: a létezését különálló és külön - -rétegek; ritka átfedő hurkok; ritka, hogy a szomszédos, vele párhuzamos strukturális lánc szegmenst; ritka bal -- superspirals. Statisztikák apró alkatrészek fehérje szerkezetek. Tipikusság „kvázi-véletlenszerű” aminosav alternációk elsődleges szerkezetében globuláris fehérjék. Befolyásolják a stabilitást a szerkezeti elem a szigor kiválasztásának elsődleges szerkezetek, amelyek nem károsítják a térszerkezet a globuláris fehérje, vagy miért néhány fehérje szerkezetek gyakori, míg mások - csak ritkán?

Cooperative átmenet a fehérjemolekula

Cooperative átmenetek. A reverzibilitását a protein denaturálását. Criterion van't Hoff menni „mindent vagy semmit”. Meleg és hideg dást. Mi a denaturált fehérje? Ball és az olvadt gömböcske. A hiánya fázisátmeneti a „minden vagy semmi”, amikor a duzzadt „hagyományos” polimer gömböcskéket. Miért denaturációjának globuláris fehérje - az átmenet, mint a „mindent vagy semmit”? A szétesés sűrű fehérje mag és a felszabadulás az oldalsó csoportok. Az oldószer behatolásához denaturált fehérje, a pusztítás olvadt gömböcske. A diagram a fázis állapotok a fehérje molekula. Az energia különbség a natív fehérje láncot és a tojásrakás más annak globuláris rakatolási: a fő fizikai különbséget fehérje lánc egy random kopolimer.

Önszerveződése fehérjék in vivo. Miért van szükség gardedámok? Az önszerveződés a fehérje in vitro. "Levinthal paradoxon". Keresés metastabil (akkumuláló) fehérje feltekeredés intermedierek. A megolvadt globula - a szokásos közbenső hajtogatási. Összecsukható bizonyos proteinek do nélkül metastabil intermedierek. Keresése és tanulmányozása instabil Move dnyh államok protein folding. Nukleálását mechanizmusa összecsukható. Kísérleti megközelítések meghatározására sejtmagok fehérje feltekeredést.

Megoldás „Levinthal paradoxon”: egy stabil szerkezetet áramkör automatikusan vezeti gyors hálózati utak összecsukható. Ez megköveteli csak hogy ne legyen észrevehető, hogy az energia különbség a natív fektetés láncok és egyéb gömbölyű stílus. Megbeszélés rendellenesen lassú kialakulása egy stabil szerkezet bizonyos fehérjék (szerpinek, prionok).

Jóslás és DESIGN fehérje szerkezetek

Gondolatát a megközelítések a megjósolt másodlagos és háromdimenziós struktúrák fehérjék, amelyek aminosav-szekvenciák. „Elismerése” fehérje szerkezetének szekvencia homológia. Izolálása stabil struktúrák a fehérje lánc. „Sablonok” fehérje szerkezetek.
Fehérje mérnöki és design.

A protein funkcióját és felépítését. DNS-kötő fehérjék. Immunoglobines. Enzimeket. Az aktív centrum - „hiba” gömbszerű szerkezetével. A katalitikus és a szubsztrát-kötőhely. Gátlást. Cofactors. Többértékű ionokkal. enzimes katalízis mechanizmusa. Példa: szerin proteázok. Elmélet Mozgás-állvány állam katalízis és annak megerősítése módszerek protein engineering. Ismerkedés a „zár és kulcs”. „A kettős szita” javítja specifitást. Indukált megfelelést. Domain szerkezete: kináz-dehidrogenáz. Allostery - a kölcsönhatása az aktív centrumok. A hemoglobin és a mioglobin.

tesztkérdések
és
következtetés
Ajánlott olvasnivalók
(Ami szolgált a forrása számos illusztrációk ez az előadás)

Kategória szerkesztése elektronikus előadássorozat:

Elkerültem a hivatkozásokat a szövegben, hogy megkönnyítse az olvasást, de a hivatkozás az eredeti dokumentumok és vélemények kapnak az ábrán feliratok és táblázatok.

Szenteli, hogy az áldott emlékének nagyapám, biológus,
Professor EA Finkelstein, biztos
tífusz laktanya a 20. év, töretlen
"Veysmanista Morganist" 48..

előszó
Felajánlotta, hogy a figyelmet egy előadás foglalkozik a fizika a fehérje, azaz A leggyakoribb problémák a felépítése és működése önszerveződése a fehérje molekulák.
Mert amit látsz előtted - felvétel az előadások, de nem monográfia és tankönyv, vannak elkerülhetetlen ismétlések (és különösen - az ismétlődő minták). Valóban, a valós előadások lehetetlen referenciák, például a „lásd a 2. ábrát és a 3 általános képletű pre-előző fejezetben”; de minden erőfeszítést megtett annak biztosítására, hogy az ilyen ismétlés minimális volt.

Ennek során a természetesen nem fog hiányozni a lehetőséget, hogy bemutassa azokat a fizikai ötletek és különösen a statisztikus fizika elemei és a kvantummechanika, ami az én szempontból, ez teljesen megértéséhez szükséges szerkezetének és funkciójának fehérjék -, és hogy a „normális” biológia diák vagy határozottan elfelejtette a negyedik természetesen vagy soha nem tudta.
De a tenger szóló információk a fehérje működését, azt fel kell lapátolni csak ami feltétlenül szükséges, hogy bemutassa, milyen szerepet játszik a térbeli szerkezetének fehérjék biológiai - vagy inkább biokémiai - tevékenységet.

Ezek az előadások minden bizonnyal tükrözi a személyes ízlése és preferenciái.
Van egy csomó elmélet és fizikai problémák -, és csak a szükséges minimális kísérleti tények (és szinte semmilyen kísérleti technikák). Ezért nem helyettesíthetik a hagyományos biofizikai és biokémiai „fehérje” kurzusok és nem szabad használni, mint a referencia. Apropó specifikus fehérjék, adok csak a legfontosabb (igény mondom - én szempontból!) Példák; táblázatokban csak feltétlenül szükséges adatokat; rajzok - szándékosan vázlatos; az összes szám - lekerekített, stb

Ezen kívül, azt nem kihagyott egy lehetőséget is beszélve, hogy mit tettek a protein fizika mi - az Orosz Tudományos Akadémia fehérje. Ez természetesen növeli a „személyes elem” előadás -, és azt hiszem, egy kis fűszer a dolgokat.

Szeretném kifejezni mély hálámat a O.B.Ptitsinu kifejlesztett egy előadássorozatot a fizika fehérjék, és olvassa el a moszkvai PTI: a jegyzeteit hátterében számos előadást kínált meg a pálya.
Nagyon hálás vagyok O.B.Ptitsinu, A.S.Chetverinu, Yu.V.Mitinu, G.I.Gitelzonu, D.S.Rykunovu, A.V.Skugarevu és D.I.Ivankovu elolvasták a kéziratot és számos hasznos megjegyzések és G.A.Morozovu, D.S.Rykunovu, A.V.Skugarevu, D.I.Ivankovu, M.Yu.Lobanovu, N.Yu.Marchenko, A.E.Zhumaevu és AA Finkelstein az ő segítségével a tervrajzokat, és a szöveg az előadások.
Hálás vagyok A.A.Shumilinu, M.G.Dashkevichu és G.I.Gitelzonu segítséget a tervezés számítógépes kiadása ezen előadások, végül - de nem utolsó sorban - az orosz Alapítvány alapkutatás és a Program „integráció” a pénzügyi támogatást az számítógép kiadványok és Howard Hughes Medical Institute, hogy támogassa a biztosító munka nemzetközi tudományos kutatások adj.