Методы выделения и анализа биопрепаратов. Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации

Август 9, 2022

Главная
Биология
Методы выделения и анализа биопрепаратов. Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации

Содержание

2. Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов Методы разделяются на препаративные и аналитические. Препаративные методы применяют для
3. Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов Общая схема выделения и анализа биопрепаратов
4. Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов Методы препаративного фракционирования биомолекул − хроматография − ультрацентрифугирование − электрофорез
5. Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов Методы анализа структуры и свойств биомолекул дифракция рентгеновских прямая информация
6. Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов Методы анализа структуры и свойств биомолекул Абсорбционная вторичная структура макромолекул,
7. Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов Методы анализа структуры и свойств биомолекул Флуоресцентная конформационные изменения макромолекул,
8. Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов Методы детекции и идентификации биомолекул Гибридизация анализ препаратов ДНК и
9. В клетках синтезируются 3 типа биологических макромолекул (биополимеров): − белки, − нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК),
10. Белки и нуклеиновые кислоты являются информационными молекулами, кодирование информации в которых осуществляется последовательностью различных звеньев (аминокислот
11. Условно выделяют несколько уровней структурной организации макромолекул. Первичная структура − последовательность звеньев в цепи биополимера, связанных
12. Высшие уровни организации биологических макромолекул формируются и стабилизируются (удерживаются) путем возникновения большого числа слабых нековалентных объемных
13. Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров Силы Ван-дер-Ваальса ориентационное взаимодействие дисперсионное взаимодействие
14. Водородные связи Водородная связь осуществляется между атомом водорода, связанным с электроотрицательным атомом кислорода (О), азота (N),
15. Гидрофобные взаимодействия Определяются стремлением молекул воды сохранить структуру и максимальное число водородных связей Биологические макромолекулы, особенности
16. Гидрофобные взаимодействия Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров Неполярные группы вызывают нарушение
17. Гидрофобные взаимодействия ΔG = ΔH - TΔS Самопроизвольность процесса определяет изменение свободной энергии Гиббса (G ↓,
18. Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров Дисульфидные связи (S-S мостики)
19. Конформация макромолекулы − это способ укладки полимерной цепи за счет образования большого количества слабых связей, в
20. Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации Уровни структурной организации белков
21. β-слой α - спираль Вторичная структура белка
22. Третичная структура белка
23. Конформации ДНК Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации
25. Скачать презентацию

Слайд 2

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы разделяются на препаративные и аналитические.
Препаративные

методы применяют для получения больших объемов активных препаратов биологических соединений, которые далее используются в научных и практических целях.
Аналитические методы используют малые объемы биопрепаратов для анализа чистоты, свойств, активности биологических соединений. Часто в процессе анализа биопрепарат необратимо разрушается.

Слайд 3

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Общая схема выделения и анализа биопрепаратов

Слайд 4

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы препаративного фракционирования биомолекул
− хроматография
− ультрацентрифугирование
−

электрофорез

Слайд 5

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы анализа структуры и свойств биомолекул
дифракция

рентгеновских прямая информация о пространственной структуре
лучей (расположении всех атомов в пространстве).
(рентгеноструктурный Необходимы гомогенные, хорошо очищенные,
анализ) кристаллические препараты вещества
Непрямые методы исследования структуры и свойств
(позволяют изучать биомолекулы в растворе в условиях, когда их состояние и поведение приближено к нативному состоянию молекул в клетке)‏
электронная микроскопия форма и размер макромолекул, упаковка
субъединиц, расположение субъединиц в
ассоциатах
электрофорез, чистота препарата, субъединичный состав,
седиментационный форма и размер макромолекул,
анализ, молекулярная масса
хроматография

Слайд 6

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы анализа структуры и свойств биомолекул
Абсорбционная вторичная

структура макромолекул,
спектроскопия ионизация отдельных групп,
(спектрофотометрия) контроль технологических процесов
Дифференциальная конформационные изменения макромолекул
спектрофотометрия
Инфракрасная вторичная структура и колебания макромолекул
спектроскопия
(ИК-спектроскопия)‏
Круговой дихроизм вторичная структура, связывание с лигандами
(КД-спектроскопия)‏
Спектроскопия конформационные изменения макромолекул
комбинационного
рассеяния

Слайд 7

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы анализа структуры и свойств биомолекул
Флуоресцентная конформационные

изменения макромолекул,
спектроскопия подвижность групп и динамика структуры
(флуоресценция)‏
ЯМР конформация макромолекул, изменения структуры
(ядерный магнитный
резонанс)‏
ЭПР конформация макромолекул, подвижность групп
(электронный
парамагнитный
резонанс)‏

Слайд 8

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы детекции и идентификации биомолекул
Гибридизация анализ препаратов

ДНК и РНК
нуклеиновых кислот
ПЦР анализ препаратов ДНК и РНК
(полимеразная цепная
реакция)‏
Масс-спектрометрия анализ препаратов химических соединений
Иммунохимические детекция клеток, фрагментов клеток, белков,
методы анализа комплексов биомолекул
Биосенсоры, детекция и идентификация молекул
биочипы

Слайд 9

В клетках синтезируются 3 типа биологических макромолекул (биополимеров):
− белки,
− нуклеиновые кислоты

(ДНК и РНК),
− полисахариды.
Макромолекулы полисахаридов состоят из одинаковых звеньев и, поэтому, не несут информации. Они выполняют либо опорную функцию (целлюлоза в растениях), либо запасающую функцию (крахмал в растениях, гликоген у животных).

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации

гликоген

Слайд 10

Белки и нуклеиновые кислоты являются информационными молекулами, кодирование информации в которых

осуществляется последовательностью различных звеньев (аминокислот − в составе белков, нуклеотидов − в составе ДНК и РНК), определяющей пространственную структуру макромолекулы и ее функцию.

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации

первичная структура ДНК

Слайд 11

Условно выделяют несколько уровней структурной организации макромолекул.
Первичная структура − последовательность звеньев в

цепи биополимера, связанных прочными ковалентными связями.
Высшие уровни организации:
Вторичная структура − локальное упорядочивание (сворачивание)‏
отдельных участков цепи
Третичная структура − пространственная укладка всей цепи
Четвертичная структура − пространственное расположение
нескольких компактно организованных
полимерных цепей

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации

Уровни структурной организации биологических макромолекул

Слайд 12

Высшие уровни организации биологических макромолекул формируются и стабилизируются (удерживаются) путем возникновения

большого числа слабых нековалентных объемных взаимодействий между атомами далеко расположенных в цепи полимера звеньев.
Взаимодействия, определяющие структуру биополимеров:
− силы Ван-дер-Ваальса;
− ионные (электростатические) взаимодействия;
− водородные связи;
− гидрофобные взаимодействия.
Пространственная структура белков стабилизируется также формированием S-S мостиков (ковалентных дисульфидных связей между двумя остатками аминокислоты цистеин).‏

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации

Уровни структурной организации биологических макромолекул

Слайд 13

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации
Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров
Силы Ван-дер-Ваальса
ориентационное

взаимодействие

дисперсионное взаимодействие

индукционное взаимодействие

Слайд 14

Водородные связи
Водородная связь осуществляется между атомом водорода, связанным с

электроотрицательным атомом кислорода (О), азота (N), серы (S) в составе одной молекулы, и электроотрицательным атомом, принадлежащим другой молекуле.

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации

Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров

Слайд 15

Гидрофобные взаимодействия
Определяются стремлением молекул воды сохранить структуру и максимальное

число водородных связей

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации

Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров

Слайд 16

Гидрофобные взаимодействия
Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации
Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров
Неполярные

группы вызывают нарушение структуры водных кластеров и формирование полостей

Слайд 17

Гидрофобные взаимодействия
ΔG = ΔH - TΔS
Самопроизвольность процесса определяет изменение свободной

энергии Гиббса (G ↓, ΔG<0)‏

ΔH <0 при образовании связей,
ΔH >0 при разрыве связей,
ΔS <0 при увеличении порядка,
ΔS >0 при увеличении беспорядка

Неполярные группы вызывают формирование полостей в структуре водных кластеров, что означает упорядочение, выключение из хаотического движения значительного числа молекул воды, т.е. уменьшение энтропии растворителя (ΔS <0) и разрыв водородных связей (ΔH >0 ).
Свободная энергия системы возрастает (G↑, ΔG>0), что термодинамически невыгодно и вызывает сворачивание полимера для уменьшения площади контакта неполярных групп с водой.

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации

Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров

Слайд 18

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации
Взаимодействия, стабилизирующие пространственную структуру биополимеров
Дисульфидные связи (S-S

мостики)

Слайд 19

Конформация макромолекулы − это способ укладки полимерной цепи за счет образования

большого количества слабых связей, в результате чего создается наиболее выгодная и стабильная пространственная структура макромолекулы.
Нативная конформация − это пространственная структура активной макромолекулы в клетке.
Сворачивание макромолекулы в нативную конформацию − фолдинг.
Денатурация − нарушение нативной пространственной структуры макромолекулы под действием различных факторов (температуры, рН среды, органических и неорганических соединений и т.д.).
Восстановление нативной пространственной структуры после денатурации − ренатурация или рефолдинг.

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации

Конформация биологических макромолекул

Слайд 20

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации
Уровни структурной организации белков

Слайд 21

β-слой
α - спираль
Вторичная структура белка

Слайд 22

Третичная
структура
белка

Слайд 23

Методы выделения и анализа биопрепаратов. Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации

Содержание

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов Методы разделяются на препаративные и аналитические. Препаративные

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратовОбщая схема выделения и анализа биопрепаратов

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратовМетоды препаративного фракционирования биомолекул− хроматография− ультрацентрифугирование−

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратовМетоды анализа структуры и свойств биомолекулдифракция

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратовМетоды анализа структуры и свойств биомолекулАбсорбционная вторичная

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратовМетоды анализа структуры и свойств биомолекулФлуоресцентная конформационные

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратовМетоды детекции и идентификации биомолекулГибридизация анализ препаратов

В клетках синтезируются 3 типа биологических макромолекул (биополимеров):− белки,− нуклеиновые кислоты

Белки и нуклеиновые кислоты являются информационными молекулами, кодирование информации в которых

Условно выделяют несколько уровней структурной организации макромолекул.Первичная структура − последовательность звеньев в

Высшие уровни организации биологических макромолекул формируются и стабилизируются (удерживаются) путем возникновения

Водородные связи Водородная связь осуществляется между атомом водорода, связанным с

Гидрофобные взаимодействия Определяются стремлением молекул воды сохранить структуру и максимальное

Гидрофобные взаимодействия ΔG = ΔH - TΔSСамопроизвольность процесса определяет изменение свободной

Конформация макромолекулы − это способ укладки полимерной цепи за счет образования

Биологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организацииУровни структурной организации белков

β-слойα - спиральВторичная структура белка

Третичная структурабелка

Конформации ДНКБиологические макромолекулы, особенности структурно-функциональной организации

Похожие презентации

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы разделяются на препаративные и аналитические.
Препаративные

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Общая схема выделения и анализа биопрепаратов

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы препаративного фракционирования биомолекул
− хроматография
− ультрацентрифугирование
−

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы анализа структуры и свойств биомолекул
дифракция

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы анализа структуры и свойств биомолекул
Абсорбционная вторичная

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы анализа структуры и свойств биомолекул
Флуоресцентная конформационные

Методы выделения, очистки и анализа биопрепаратов
Методы детекции и идентификации биомолекул
Гибридизация анализ препаратов

В клетках синтезируются 3 типа биологических макромолекул (биополимеров):
− белки,
− нуклеиновые кислоты

Условно выделяют несколько уровней структурной организации макромолекул.
Первичная структура − последовательность звеньев в

Водородные связи
Водородная связь осуществляется между атомом водорода, связанным с

Гидрофобные взаимодействия
Определяются стремлением молекул воды сохранить структуру и максимальное

Гидрофобные взаимодействия
ΔG = ΔH - TΔS
Самопроизвольность процесса определяет изменение свободной

Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации
Уровни структурной организации белков

β-слой
α - спираль
Вторичная структура белка

Третичная
структура
белка

Конформации ДНК
Биологические макромолекулы, особенности
структурно-функциональной организации