Читать онлайн «Введение в физику белка»

ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ БЕЛКА
КУРС ЛЕКЦИЙ 1999-2000 гг.
Алексей Витальевич Финкельштейн
Предисловие
ВВЕДЕНИЕ
Лекция 1Основные функции белков. Аминокислотная последовательность определяет пространственную структуру, пространственная структура  —  функцию. Обратное  —  неверно. Глобулярные, фибриллярные и мембранные белки. Первичная, вторичная, третичная, четвертичная структура белка. Биосинтез белка; сворачивание белка in vivo и in vitro. Пост-трансляционные модификации.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В БЕЛКАХ И ВОКРУГ
Лекция 2Стереохимия L-аминокислотных остатков. Валентные связи и углы между ними. Их колебания. Вращение вокруг валентных связей. Пептидная группа. Транс- и цис-пролины.
Лекция 3Вандерваальсово взаимодействие: притяжение на больших расстояниях, отталкивание на малых. Разрешенные конформации аминокислотного остатка (карты Рамачандрана для глицина, аланина, валина, пролина).
Лекция 4Влияние водного окружения. Водородные связи. Их электрическая природа. Их энергия. Их геометрия в кристаллах. Разболтанность водородных связей в воде. Понятие об энтропии и свободной энергии. Водородные связи в белковой цепи замещают такие же связи этой цепи с водой; в результате водородные связи в белковой цепи приобретают  —  в водном окружении  —  энтропийную природу.
Лекция 5(сдвоенная)
Элементы термодинамики. Свободная энергия и химический потенциал. Гидрофобные взаимодействия. Их связь с необходимостью насыщения водородных связей в воде. Доступная воде неполярная поверхность аминокислот и их гидрофобность.
Лекция 6(сдвоенная)
Влияние водного окружения на электростатические взаимодействия. Электрическое поле у поверхности и внутри белка. Диэлектрическая проницаемость. Экранировка зарядов в солевых растворах. Измерение электрических полей в белках при помощи белковой инженерии. Дисульфидные связи. Координационные связи.
ВТОРИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ ПОЛИПЕПТИДНЫХ ЦЕПЕЙ
Лекция 7Вторичная структура полипептидов. Спирали: 27, 310, , , poly(Pro) II. Антипараллельная и параллельная -структура. -изгибы. Методы экспериментального обнаружения вторичной структуры.
Лекция 8(сдвоенная)
Элементы статистической физики. Связь температуры с изменением энергии и энтропии. Вероятности состояний с различной энергией (распределение Больцмана-Гиббса). Статистическая сумма и ее связь со свободной энергией. Конформационные превращения. Понятие о фазовом переходе первого рода (переходе "все-или-ничего") и о не-фазовых переходах. Кинетика преодоления свободно-энергетического барьера при конформационных превращениях. Понятие о теории абсолютных скоростей реакций.
Лекция 9(сдвоенная)
Свободная энергия инициации и элонгации -спирали. Теорема Ландау и не-фазовость перехода спираль-клубок. Размер кооперативного участка при переходе спираль-клубок. Стабильность -спирали в воде. Стабильность -структуры в воде. Скорость образования -структуры и -спирали. Что такое "клубок"?
Лекция 10Свойства боковых групп аминокислотных остатков. Включение аминокислотных остатков во вторичную структуру. Аланин, глицин, пролин, валин.