Решение задачи: Центр связывания S-белка SARS-CoV-2 с ACE2

Вот решение задачи, оформленное так, чтобы школьнику было удобно переписать в тетрадь. Задание № 2 1) Центр связывания S-белка SARS-CoV-2 с рецептором ACE2 представляет собой (выберите наиболее полный ответ): * А. Фрагмент полипептидной цепи. * Б. Совокупность радикалов, сближенных на уровне третичной структуры. * В. Фрагмент пептидного остова. * Г. Участок поверхности белковой молекулы, комплементарный рецептору. * Д. Простетическую небелковую группу. Правильный ответ: **Г. Участок поверхности белковой молекулы, комплементарный рецептору.** Объяснение: Центр связывания — это специфическая область на поверхности одной молекулы (в данном случае S-белка), которая способна узнавать и связываться с другой молекулой (рецептором ACE2). Эта область должна быть комплементарна (подходить по форме и химическим свойствам) к связывающему участку рецептора. Все остальные варианты либо слишком общие (фрагмент полипептидной цепи), либо неполные (совокупность радикалов), либо неверные (простетическая группа). 2) Нарисуйте аминокислотные остатки, радикалы которых участвуют в гидрофобных взаимодействиях (а); в образовании водородных связей (б); в образовании ионных связей (в). Для выполнения этого задания нужно вспомнить строение аминокислот и свойства их радикалов (боковых цепей). Аминокислота состоит из: * Аминогруппы \((-\text{NH}_2)\) * Карбоксильной группы \((-\text{COOH})\) * Водородного атома \((-\text{H})\) * Радикала \((-\text{R})\) – это то, что отличает одну аминокислоту от другой. На рисунке ниже представлены примеры аминокислот для каждого типа взаимодействия. а) Аминокислотные остатки, радикалы которых участвуют в гидрофобных взаимодействиях. Гидрофобные взаимодействия возникают между неполярными радикалами, которые "боятся" воды и стремятся сгруппироваться вместе, чтобы минимизировать контакт с водной средой. Примеры аминокислот с гидрофобными радикалами: * **Аланин (Ala)**: \(\text{CH}_3\) * **Валин (Val)**: \(\text{CH}(\text{CH}_3)_2\) * **Лейцин (Leu)**: \(\text{CH}_2\text{CH}(\text{CH}_3)_2\) * **Изолейцин (Ile)**: \(\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_2\text{CH}_3\) * **Фенилаланин (Phe)**: \(\text{CH}_2-\text{C}_6\text{H}_5\) (бензольное кольцо) * **Метионин (Met)**: \(\text{CH}_2\text{CH}_2\text{SCH}_3\) * **Пролин (Pro)**: (имеет циклическую структуру, где радикал связан с аминогруппой) * **Триптофан (Trp)**: (имеет индольное кольцо) Нарисуем, например, **Валин**: \[ \begin{array}{c} \text{H}_2\text{N} - \underset{\text{R}}{\overset{\text{H}}{\text{C}}} - \text{COOH} \\ \text{R} = -\text{CH}(\text{CH}_3)_2 \end{array} \] Или более подробно: \[ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H}_2\text{N} - \text{C} - \text{COOH} \\ | \\ \text{CH} \\ / \ \ \ \ \backslash \\ \text{CH}_3 \ \ \ \ \text{CH}_3 \end{array} \] б) Аминокислотные остатки, радикалы которых участвуют в образовании водородных связей. Водородные связи образуются между атомом водорода, связанным с сильно электроотрицательным атомом (например, кислородом или азотом), и другим сильно электроотрицательным атомом, имеющим неподеленную электронную пару. В радикалах аминокислот это обычно группы \((-\text{OH})\), \((-\text{NH}_2)\), \((-\text{CONH}_2)\). Примеры аминокислот с радикалами, способными образовывать водородные связи: * **Серин (Ser)**: \((-\text{CH}_2\text{OH})\) * **Треонин (Thr)**: \((-\text{CH}(\text{OH})\text{CH}_3)\) * **Тирозин (Tyr)**: \((-\text{CH}_2-\text{C}_6\text{H}_4\text{OH})\) (фенольная группа) * **Аспарагин (Asn)**: \((-\text{CH}_2\text{CONH}_2)\) * **Глутамин (Gln)**: \((-\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CONH}_2)\) * **Гистидин (His)**: (имеет имидазольное кольцо с атомами азота) * **Лизин (Lys)**: (имеет аминогруппу в радикале, которая может быть донором/акцептором водородной связи) * **Аргинин (Arg)**: (имеет гуанидиновую группу с атомами азота) Нарисуем, например, **Серин**: \[ \begin{array}{c} \text{H}_2\text{N} - \underset{\text{R}}{\overset{\text{H}}{\text{C}}} - \text{COOH} \\ \text{R} = -\text{CH}_2\text{OH} \end{array} \] Или более подробно: \[ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H}_2\text{N} - \text{C} - \text{COOH} \\ | \\ \text{CH}_2 \\ | \\ \text{OH} \end{array} \] в) Аминокислотные остатки, радикалы которых участвуют в образовании ионных связей. Ионные связи (или солевые мостики) образуются между заряженными радикалами аминокислот: положительно заряженными (основными) и отрицательно заряженными (кислыми). Примеры аминокислот с заряженными радикалами: * **Кислые аминокислоты (отрицательно заряженные при нейтральном pH):** * **Аспарагиновая кислота (Asp)**: \((-\text{CH}_2\text{COOH})\) (карбоксильная группа) * **Глутаминовая кислота (Glu)**: \((-\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH})\) (карбоксильная группа) * **Основные аминокислоты (положительно заряженные при нейтральном pH):** * **Лизин (Lys)**: \((-\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{NH}_2)\) (аминогруппа) * **Аргинин (Arg)**: \((-\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{NHC}(=\text{NH})\text{NH}_2)\) (гуанидиновая группа) * **Гистидин (His)**: (имидазольное кольцо, может быть заряжено положительно) Нарисуем, например, **Аспарагиновую кислоту** (отрицательно заряженный радикал) и **Лизин** (положительно заряженный радикал), чтобы показать, как они образуют ионную связь. **Аспарагиновая кислота (Asp)**: \[ \begin{array}{c} \text{H}_2\text{N} - \underset{\text{R}}{\overset{\text{H}}{\text{C}}} - \text{COOH} \\ \text{R} = -\text{CH}_2\text{COO}^- \end{array} \] Или более подробно (в ионизированной форме): \[ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H}_3\text{N}^+ - \text{C} - \text{COO}^- \\ | \\ \text{CH}_2 \\ | \\ \text{COO}^- \end{array} \] **Лизин (Lys)**: \[ \begin{array}{c} \text{H}_2\text{N} - \underset{\text{R}}{\overset{\text{H}}{\text{C}}} - \text{COOH} \\ \text{R} = -\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{NH}_3^+ \end{array} \] Или более подробно (в ионизированной форме): \[ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H}_3\text{N}^+ - \text{C} - \text{COO}^- \\ | \\ \text{CH}_2 \\ | \\ \text{CH}_2 \\ | \\ \text{CH}_2 \\ | \\ \text{CH}_2 \\ | \\ \text{NH}_3^+ \end{array} \] Ионная связь между ними будет выглядеть как электростатическое притяжение между \((-\text{COO}^-)\) группой аспартата и \((-\text{NH}_3^+)\) группой лизина. \[ \text{Asp}-\text{CH}_2-\text{COO}^- \cdots ^+\text{H}_3\text{N}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{Lys} \] (Пунктирная линия обозначает ионную связь). Надеюсь, это решение будет понятным и удобным для переписывания!