Какие конструктивные элементы характеризуют форму разделки кромок ответ: Вопрос: Вопр_ОЭ/1 Какие конструктивные элементы характеризуют форму разделки кромок? : Смотреть ответ

alexxlab | 04.11.1974 | 0 | Разное

Содержание

28.Какие конструктивные элементы характеризуют форму разделки кромок?

В данной инструкции изложены основные функции сайта, и как ими пользоваться

Здравствуйте,  

Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете  функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь  вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии  все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз. 
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы,  попадете на главную страницу.
«Главная» -  отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» -  выпадет список разделов, нажав на один из них,  попадете в раздел интересующий Вас.

На странице билетов добавляется кнопка "Билеты", нажимая - разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.

«Полезные ссылки» - нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.

 

 

 

В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.

  • Первая кнопка выводит форму входа в систему для зарегистрированных пользователей.
  • Вторая кнопка выводит форму обратной связи через нее, Вы можете написать об ошибке или просто связаться с администрацией сайта.
  • Третья кнопка выводит инструкцию, которую Вы читаете. 🙂
  • Последняя кнопка с изображением книги ( доступна только на билетах) выводит список литературы необходимой для подготовки.
Опускаемся ниже, в серой полосе расположились кнопки социальных сетей, если Вам понравился наш сайт нажимайте, чтобы другие могли так же подготовиться к экзаменам.
Следующая функция «Поиск по сайту» - для поиска нужной информации, билетов, вопросов. Используя ее, сайт выдаст вам все известные варианты.
Последняя кнопка расположенная справа, это селектор нажав на который вы выбираете, сколько вопросов на странице вам нужно , либо по одному вопросу на странице, или все вопросы билета выходят на одну страницу.

На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.

На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.
Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.

С уважением команда Тестсмарт.

Разделка кромок под сварку

Среди важных подготовительных этапов сваривания металлических заготовок является и работа с кромками. В ряде случаев им необходимо придать определенную форму, сделать края косыми. Этот процесс называется разделкой кромок.

Для чего выполняется разделка кромок при сварке

Подготовка такого плана необходима для создания прочного сварного соединения, способного выдержать большие механические нагрузки. Суть работы заключается в том, чтобы снять часть металла и создать небольшой скос под углом. Благодаря скошенным кромкам обеспечивается отличный провар по всей ширине заготовки. Помимо этого, электрод гарантировано доберется до корня сварного шва и хорошо его прогреет. Пожалуй, это и будут основные причины, которые оправдывают разделку кромок.

Линейные параметры скосов кромок деталей являются величиной конструктивной и регламентируются соответствующими нормативными документами. Размеры принято разделять в зависимости от способа сварки и формы скосов. Как пример: описанные в ГОСТе 5264 требования содержат нормативы для ручной дуговой сварки. Но они не подходят длят сваривания трубопроводов, нормативы для которых регламентированы ГОСТом 16037. В случаях, когда используется полуавтоматическая сварка или автомат, то нужно руководствоваться положениями ГОСТ 11533.

Нюансы разделки кромок

Разделывание кромок под сварочные работы имеет свои нюансы. Одна из них заключается в том, что по завершению операции ширина сварного соединения будет увеличена. Соответственно, потребуется больше электродов, чтобы создать шов. В некоторых случаях прибегать к разделке не целесообразно. Тогда детали свариваются без такого вида подготовки.

При соединении тонких кромок разделка, как таковая, невозможна. В этом случае для увеличения площади соединения делается отбортовка кромок. Процесс представляет собой загибку кромок обеих соединяемых поверхностей. Сделать это можно как вручную, так и с помощью специальных приспособлений. Если нет под рукой соответствующих механизмов, то достаточно иметь молоток и наковальню или аналогичную поверхность с прямым углом.

Механическое снятие кромок может быть выполнено с использованием абразивных инструментов (болгарка), долблением, строганием или фрезерованием. В любом случае необходим специальный инструмент.

Распространенным способом предварительной подготовки толстых заготовок является использование строгальных станков. Острый и прочный резец ставится под определенным углом и проходит вдоль линии изгиба металла по направляющим станка. За каждый проход снимается некоторое количество металла с заготовки. После первого этапа угол резца меняется, и операция повторяется по новой. Фрезеровальные станки чаще всего применяются в случаях, когда требуется подготовить криволинейные заготовки. Фреза перемещается по линии соприкосновения и снимает фаску.

Для трубопроводов и больших конструкций оптимально использование скалывателей кромок. Они работают по принципу долбления. Абразивная обработка подходит для небольшого размера заготовок и для финишной шлифовки после станочной обработки. Еще один вариант снятия кромки предусматривает применение газового резака. Популярно снятие кромки зигмашиной.

Фаска может быть выполнена с одной или же с обеих сторон. Односторонние скосы обеспечивают простоту выполнения сварочных работ. Двусторонни скосы делаются только в тех случаях, когда сварщик будет иметь доступ к обоим скосам.

Конструктивные параметры

Способ разделки кромок под сварочные работы зависит от конструктивных параметров соединения:

  • Угол скоса. На графических материалах и в документации обозначается литерой "β". Обозначает величину угла между торцом детали и скошенной поверхностью. Значение, как правило, находится в диапазоне от 10 до 30 градусов. При разделке только одной кромки угол может составлять и 45 градусов.
  • Угол разделки соединения. В описании задания или на чертежах обозначается буквой "α". Термин обозначает величину угла между уже подготовленными скосами. Если кромки обрабатывались одинаково, то значение равно удвоенной величине угла скоса. Логично предположить, что диапазон его значений находится в пределах от 20 до 60 градусов. Важно правильно выбрать угол раскрытия, чтобы обеспечить электроду доступ до корня шва. Только в таком случае обеспечивается хороший провар стыка.
  • Притупление. Маркируется буквой "С". Обозначение величины угла кромки, которая не подвергалась обработке. Она может иметь как прямой угол, так и острый. В последнем случае процесс сваривания заготовок будет затруднен. В тонкой части стыка не исключаются прожоги металла. Чтобы исправить ситуацию специалисты прибегают к так называемому затуплению кромок. Глубина обработки может достигать двух миллиметров.
  • Зазор. Обозначается через символ "b". Информирует о величине зазора в корне стыка. Сам зазор необходим для того, чтобы обеспечить максимальный провар в корневой зоне. Как правило, его значение составляет порядка 1,5 мм. В зависимости от технических особенностей сварки величина может увеличиваться или уменьшаться.

  • Длина скоса. В техдокументации маркируется символом "L". Призвана обеспечивать плавность перехода от минимального значения скошенной части до толщины заготовок. Важно выбрать правильное значение параметра. Это позволяет устранить напряжение в данной области.
  • Высота и ширина. Обозначаются привычными для таких параметров символами: "h" и "в" соответственно.
  • Катет шва. Условное обозначение выражается через литеру "К". представляет собой минимальное расстояние от поверхности одной детали до противоположной границы сварочного шва.

Виды разделки кромок

Принятая классификация включает все известные сегодня способы разделки кромок свариваемых металлических заготовок. Выбор конкретного варианта базируется на таких параметрах: тип шва, используемая технология сварки, толщина стенок. Приведенные в классификации виды имеют свое название. Оно выражается в виде латинской буквы, на которую похож метод разделки. Три типа имеют прямолинейный скос и только один – криволинейный.

V-образная

Применяется наиболее часто. Популярность обусловлена простотой исполнения и универсальностью: подходит для разделывания металлических заготовок разной толщины в диапазоне от 3 до 26 мм. Способ требует разделок обеих кромок. Величина угла составляет 60 градусов. Отлично подходит для тавровых, стыковых и угловых соединений.

X-образная

Тоже востребованный вариант подготовки кромок. Скосы делаются с обеих сторон. Отлично подходит для подготовки деталей с толщиной стенки от 12 до 60 миллиметров. Угол резки составляет 60 градусов. Сваривается в несколько проходов с каждой стороны, что позволяет снизать расход электродов на формирования шва. При нагреве возможна незначительная деформация.

К-образная

Способ используется очень редко. Кромки подготавливаются только на одной детали, но с обеих сторон. То есть, одна из кромок имеет прямую стенку, а другая – два скоса.

U-образная

Единственный вариант криволинейного скоса, который из-за своей формы еще называются «рюмочным». Именно из-за формы этот вариант разделки кромок является самым трудным. Выполняется с использованием специального оборудования – кромкорезов. Его применение может быть оправдано только в том случае, когда качество шва должно быть безупречным. Обе кромки подготавливаются с одной стороны и имеют идентичные зеркально обращенные скосы. Подходит для стенок в диапазоне толщин от 20 до 60 мм. Метод характеризуется небольшим расходом электродов.

Смещение кромок сварных стыковых соединений

Вовсе не обязательно, чтобы кромки были симметричны по форме и размещались строго параллельно. Допускается их смещение, но только в определенных рамках. Такие допуски регламентируются в нормативной документации. Величина смещения напрямую зависит от толщины соединяемых деталей.

Есть некоторые нюансы при сваривании трубопроводных магистралей. При таких работах требуется высокая точность. Допуск на смещение здесь намного жестче, чем у деталей с плоской поверхностью. Чтобы выдержать регламент и не превысить максимально разрешенные допуски, трубы перед выполнением сварочных работ надежно фиксируются. Наиболее распространенный метод фиксации – выполнение прихваток.

Кромки для труб

Все, что касается сваривания трубопроводов, характеризуется повышенными требованиями к качеству и регламенты работ. Формирование швов на трубных магистралях является достаточно сложным и трудоемким процессом. Разделка кромок под сварку труб прописана в положениях ГОСТа 16037.

Большое внимание уделяется соблюдению перпендикулярность оси трубы по отношению к торцевой поверхности. Чтобы соблюсти требования, необходимо перед началом подготовки кромок обрезать трубу для получения прямого угла. Показатель угла раскрытия тоже варьируется в небольшом диапазоне значений: 60-70 градусов. Допускается притупление кромок на 2-2,5 мм. Обработка торцов возможна любым доступным способом – ручным, механическим, станочным, газовым резаком.

При сборке трубопроводных магистралей важно соблюсти соосность соединяемых элементов и точную стыковку поверхности. Не менее жесткие требования предъявляются и к величине зазоров. Они должны укладываться в диапазон 2-3 мм. Чтобы исключить перекос элементов, зазор должен быть одинаков по всей окружности.

Формы разделки шва под сварку

Сварочные швы – зоны сварных соединений, которые образованы первоначально расплавленным, а затем кристаллизованным при остывании металлом.

Параметры сварочных швов

Срок службы всей сварочной конструкции зависит от качества сварочных швов. Качество сварки характеризуется следующими геометрическими параметрами сварного шва:

  • Ширина – расстояние между его краями;
  • Корень – внутренняя часть , противоположная его внешней поверхности;
  • Выпуклость – наибольший выступ от поверхности соединяемого металла;
  • Вогнутость – наибольший прогиб от поверхности соединяемого металла;
  • Катет – одна из равных сторон треугольника, вписанного в поперечное сечение двух соединяемых элементов.

Какие бывают сварочные швы и соединения, классификация

В таблице 1 приведены основные типы сварочных соединений, сгруппированные по форме поперечного сечения.

По способу выполнения:

  • Двухсторонние – сварка с двух противоположных сторон с удалением корня первой стороны;
  • Однослойные – выполнение за один «проход», с одним наплавленным валиком;
  • Многослойные – число слоев равно числу «проходов». Применяется при большой толщине металла.

По степени выпуклости:

  • Выпуклые – усиленные;
  • Вогнутые – ослабленные;
  • Нормальные – плоские.

На выпуклость шва влияют используемые сварочные материалы, режимы и скорость сварки, ширина разделки кромок.

По положению в пространстве:

  • Нижние – сварка ведется под углом 0° – наиболее оптимальный вариант, высокие производительность и качество;
  • Горизонтальные – сварка ведется под углом от 0 до 60° требуют повышенной
  • Вертикальные- сварка ведется под углом от 60 до 120° квалификации сварщика;
  • Потолочные – сварка ведется под углом от 120 до 180° – наиболее трудоемкие, небезопасные, сварщики проходят специальное обучение.

По протяженности:

  • Сплошные – самые распространенные;
  • Прерывистые – негерметичность конструкции.

Виды сварных соединений и швов по взаимному расположению:

  • Расположены по прямой линии;
  • Расположены по кривой линии;
  • Расположены по окружности.

По направлению действующего усилию и вектору действия внешних сил:

  • фланговые – вдоль оси сварного соединения;
  • лобовые – поперек оси сварного соединения;
  • комбинированные – сочетание фланговых и лобовых;
  • косые –под некоторым углом к оси сварного соединения.

Виды сварных швов по форме свариваемых изделий:

  • на плоских поверхностях;
  • на сферических.

Виды швов зависят также от толщины рабочего материала и от длины самого стыка:

  • короткие – не > 25 см, при этом сварка производится способом «за один проход»;
  • средние – длиной Разделка кромок под сварку

Для создания прочного и качественного сварного шва кромки соединяемых изделий проходят необходимую подготовку и им придается определенная форма (V, X, U, I, K, J, Y – образная). Во избежание прожога подготовку кромок можно выполнять при толщине металла не менее 3 мм.

Порядок подготовки кромок:

  1. Очищение краев металла от ржавчины и загрязнений;
  2. Снятие фасок определенного размера – в зависимости от способа сварки;
  3. Величина зазора – в зависимости от типа сварных соединений.

Параметры подготовки кромок:

  • Угол разделки кромок – α;
  • Зазор между кромками –b;
  • Притупление кромок –c.

В таблице 2 приведены особенности подготовки кромок в зависимости от толщины металла.

РАЗДЕЛКА КРОМОК ПОД СВАРКУ

Разделка кромок – придание кромкам, подлежащим сварке, необходимой формы.

Разделка кромок под сварку выполняется с целью обеспечения:

– провара по всей толщине свариваемых элементов;

– доступа сварочного инструмента к корню шва.

По форме разделки кромок под сварку различают сварные соединения без разделки кромок, с отбортовкой и с разделкой кромок под сварку. Кроме того, сварные соединения с разделкой кромок подразделяются на сварные соединения с односторонним скосом одной или двух кромок (односторонняя разделка одной или двух кромок) и сварные соединения с двусторонним скосом одной или двух кромок (двусторонняя разделка одной или двух кромок).

При выборе формы разделки кромки следует учитывать, что наиболее экономичным является сварное соединение без скоса кромок. В случае выполнения разделки кромок более простой в исполнении по сравнению с U – образной является разделка кромок с прямолинейным скосом кромок (V, К, Х – образные). В сравнении с односторонней разделкой кромок более технологичными являются К- и Х-образные двусторонние. Однако К- и Х-образные двусторонние могут быть реализованы при возможности доступа сварочного инструмента к обеим сторонам изделия.

Конструктивные элементы формы разделки кромок.

Конструктивные элементы формы разделки кромок зависят от конструктивных особенностей свариваемых элементов, а также от диаметра электродного материала (размеры разделки кромок должны обеспечивать доступ электрода или сварочной проволоки к корню шва).

Форма разделки кромок характеризуются следующими основными конструктивными элементами: зазор b, притупление С, угол скоса кромки β и угол разделки кромок α.

Угол скоса кромки β.

Скос кромки – прямолинейный срез кромки, подлежащей сварке.

Угол скоса кромки – острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца.

Угол скоса кромки β изменяется в пределах от 30 ± 5 до 10 ± 5 градусов. При разделке одной кромки угол скоса кромки может составлять 45 градусов.

Угол разделки кромок – угол между скошенными кромками свариваемых частей. Угол разделки кромок α= 2 β. Угол разделки кромок выполняется для обеспечения доступа электрода к основанию шва.

Притупление кромки – нескошенная часть торца кромки, подлежащей сварке. Назначение притупления – обеспечить правильное формирование сварного шва и предотвратить прожоги в корне шва. Притупление кромок С обычно составляет 2 мм ± 1 мм. Иногда, в связи с конструктивными особенностями сварного соединения, значение притупления может приниматься равным нулю (С=0). В этом случае необходимо предусматривать технологические мероприятия, исключающие появление прожога (сварка на подкладке, сварка на флюсовой подушке, укладка подварочного шва, применение замкового соединения).

Зазор – кратчайшее расстояние между кромками собранных для сварки деталей. Зазор b обычно равен 1,0 – 3 мм, так как при принятых углах разделки кромок наличие зазора необходимо для провара корня шва, но в отдельных случаях, при той или иной технологии, зазор может быть равным нулю или достигать 8-10 мм и более. Если зазор b = 0, выполняемая сварка называется сваркой без зазора, если b ≠ 0 –сваркой с зазором (или по зазору).

БЕЗ РАЗДЕЛКИ КРОМОК

(без скоса кромок)

С ОТБОРТОВКОЙ КРОМОК

(без скоса кромок)

Односторонняя разделка Односторонняя разделка

с прямолинейным скосом с прямолинейным скосом

Перед выполнением сварочных работ следует произвести этапы подготовки рабочего изделия. Одной из подобных процедур является разделка кромок. Суть данного процесса заключается в придании кромкам, подлежащих свариванию, необходимых размеров и формы.

Разделку следует проводить при сваривании изделий, толщина которых превышает 5 мм. при осуществлении односторонней сварки и 8 мм. — при двусторонней.

Разделка кромок изделий разной конфигурации осуществляется в соответствии с определенными правилами. Необходимость получения соединения конкретного типа также подразумевает некоторые нюансы. Именно грамотной разделке кромок разнообразных заготовок будет посвящена статья.

Для чего выполняется: цель подготовки и зачистки

Прежде чем приступать к разделке кромок, необходимо произвести очистку поверхности. Присутствие загрязнений отрицательно сказывается на качестве, надежности и прочности шва: в соединении формируются поры, трещины и шлаковые отложения. Как следует проводить зачистку рассказано в следующем подразделе. После зачистки поверхности осуществляется разделка. Данная процедура производится для достижения следующих целей:

  • осуществление провара по всей толщине свариваемых изделий;
  • обеспечение доступа к корню шва сварочного инструмента.

Подготовка свариваемых поверхностей

Предварительная подготовка свариваемых металлических поверхностей включает выполнение нескольких процедур:

Правка может выполняться вручную на специальных правильных плитах из стали или чугуна с помощью пресса или посредством ударов молотка. Механическая правка производится на листоправильных вальцах. Правка осуществляется с целью избавления от дефектов и кривизны.

Предварительная зачистка. В процессе подготовки металл необходимо очистить от масел, красок и лаков с помощью бензина или любого растворителя. Грязь и ржавчина удаляются кордщеткой, абразивными кругами или болгаркой. Изделия из высоколегированных сталей необходимо вычищать до блеска.

Кордщетки, насадки на болгарку

Разметка позволяет определить формы и размеры будущего изделия. Выполнять разметку нужно внимательно, так как даже небольшая неточность приведет к дефекту. Важно помнить о припуске на обработку.

Небольшой подогрев деталей.

Механическая резка металлических листов осуществляется с помощью роликовых ножниц, которые оборудованы ножами. Резка деталей из углеродистых сталей проводится плазменно-дуговой или газокислородной технологиями, легированные стали — кислородно-флюсовый и плазменно-дуговой методы.

При необходимости изделия подвергаются гибке.

После выполнения данных процедур, можно приступать к разделке кромок. Грамотно выполненный скос обеспечивает плавность перехода между свариваемыми заготовками, снизит возможное напряжение на область шва. О том, как правильно это сделать расскажем далее.

Скос под сварку труб, трубопроводов

Сваривание труб осуществляется в различных сферах деятельности: в быту и промышленности, на производстве. Потребность в соединении труб возникает и при первоначальной прокладке и при ремонтных работах. Поэтому важно знать, в каких случаях следует осуществлять разделку, а когда можно обойтись без этой процедуры.

Под отводы

Отвод представляет собой фитинг, использующийся для изменения направления потока жидкости, газа или пара в трубопроводе. Для получения качественного стыкового соединения отвода с трубой, исполнителю необходимо выполнить односторонний скос одной или двух кромок под углом в 45 градусов относительно оси трубы.

Кроме этого, сварщик может сделать угловое соединение, которое осуществляется без скоса.

Под штуцеры

Штуцер — это патрубок (небольшое отрезок трубы), привариваемый к любой конструкции и служащий для подключения к ней трубопровода с целью отвода жидкости, газа или пара.

Штуцер с трубопроводом может соединяться следующими способами:

  • угловое соединение ответвительного штуцера с трубой односторонним швом без скоса кромок;
  • нахлесточное соединение промежуточного штуцера с трубой односторонним швом без скоса кромок.

Скосы с торцов труб можно снимать с помощью механической обработки или газовой резкой.

Для сосудов и резервуаров

При разделке кромок под сварку различного рода сосудов и резервуаров следует следовать следующим рекомендациям:

  • если толщина стенок изделия составляет 3-26 мм., то следует применять V-образный или X-образный скос;
  • при толщине стенок, не превышающей 60 мм., следует выполнить U-образный скос кромок.

Стыкового соединения

Стыковое соединение (сварка встык) — тип соединения, при котором заготовки расположены в одной плоскости и примыкают друг к другу торцами. Такой тип соединения обеспечивает высокие прочностные характеристики, поэтому применяется при работе с ответственными конструкциями.

Изделия толщиной 1,0-3,0 мм. свариваются встык после отбортовки кромок.

Для деталей с толщиной стенок до 26 мм. следует выполнить односторонний скос одной или обеих кромок, с толщиной до 60 мм. — двухсторонний скос каждой кромки.

Угловых соединений

Угловое соединение — тип соединения, в котором угол между рабочими поверхностями двух заготовок в месте примыкания кромок превышает 30 градусов.

При толщине стенок изделия до 3 мм. рекомендуется выполнять отбортовку кромок.

При работе с большими толщинами (до 20 мм.) необходимо проводить односторонний скос одной кромки, значительные толщины требуют двухстороннего скоса.

Под сварку двутавра (двутавровой балки)

Двутавр (двутавровая балка) — стандартный профиль, имеющий сечение близкое по форме к букве «Н». Приваривание балки к различным конструкциям осуществляется посредством таврового соединения, при котором заготовки располагаются под прямым углом друг к другу.

Сварка деталей, толщина которых от 4 до 26 мм. осуществляется с односторонним скосом, толстостенные изделия (до 60 мм.) варятся после проведения двухстороннего скоса.

Виды (типы, формы) скосов для швов при РДС (ручной дуговой сварке)

Различают несколько типов скосов, каждый из которых следует использовать при работе с определенными изделиями и при особых требованиях к сварочному соединению.

V-образная

V-образный скос — односторонний прямолинейный скос одной или двух кромок. Данный тип применяется при работе с листовым металлом, толщина которого варьируется в диапазоне от 3 до 26 мм. Угол разделки двух кромок — 60 градусов; одной кромки — 50 градусов.

X-образная

X-образный скос — двухсторонний прямолинейный скос двух кромок, который используется при сварке изделий толщиной 12-60 мм. Угол разделки — 60 градусов.

U-образная

U-образный скос — односторонний криволинейный скос обеих кромок, применяется для металла толщиной от 20 до 60 мм. Данный тип особенно активно используется именно при проведении ручной дуговой сварки, так как происходит значительное уменьшение расхода электродов за счет сокращения объема наплавленного металла.

Также иногда выделяют K-образный скос, который применяется, когда одно из одна из кромок имеет двухсторонний скос, а другая — односторонний.

Обозначения

При ознакомлении с чертежами сварных соединений можно встретить буквенные обозначения. Каждому исполнителю необходимо знать их значение.

Элементы, встречающие на чертежах по подготовке кромок для сварки:

  • в — ширина шва;
  • h — высота шва;
  • β — угол скоса кромки;
  • α — угол раскрытия кромок;
  • К — катет шва — наиболее короткое расстояние от плоскости соединяемой первой заготовки до границы углового соединения, которое расположено на плоскости второй заготовки;
  • b — величина зазора — расстояние между заготовками, стандартный диапазон величин 1,5-2,0 мм.;
  • С — величина притупления — нескошенная часть торца кромки, обычно составляет 1-3 мм.

Способы выполнения обработки (разделки кромок)

Как уже было сказано ранее существует несколько способов выполнения разделки кромок:

  • газовая резка требует последующей механической или ручной обработки;
  • механическая резка осуществляется на ножницах, после необходимо произвести механическую или ручную доработку.

Для тел вращения механическая обработка проводится на расточном станке; для прямолинейных элементов предназначена фрезерная обработка, механическая строжка, использование метода пневмошлифовки, угловой шлифовальной машинки (болгарки).

Ручная обработка подразумевает рубку зубилом или доработку напильником.

Правила подготовки изделий

Подготовка изделий для последующего проведения сварки — один из важнейших этапов, независимо от используемого метода.

Обязательно проведение нескольких процедур: правка, зачистка, разметка, резка. Проведение каждого процесса гарантирует исключение различного вида дефектов заготовок.

В зависимости от типа обрабатываемых изделий и их толщины возможен нагрев деталей, который обеспечит более качественное соединение.

Требования к готовым поверхностям

Перед выполнением сварки кромки должны соответствовать следующим требованиям:

  • очищены от различных загрязнений: пыль, грязь, ржавчина, краски, лаки, масла;
  • иметь ровную поверхность, без кривизны;
  • не должно быть перепадов или изменения угла скоса.

Под каким углом

Угол скоса — острый угол между плоскостью скоса кромки и торца.

Угол скоса зависит от следующих факторов:

  • от вида применяемого вида сварки: газовая сварка — 40-45 градусов, притупление — 0,5-1,0 мм.; электродуговая — 30-35 градусов и такая же величина притупления;
  • от диаметра электрода или другого расходного материала, размеры кромки должны обеспечивать доступ стержня к корню шва;
  • от толщины заготовок, чем она больше, тем больше должен быть угол открытия кромок.

Оборудование и инструмент

Исполнителям предлагается широкий выбор ручных инструментов и автоматического оборудования для подготовки изделия к сварке.

Ручная правка осуществляется на правильных машинах ударами молотка, механическая — на листоправильных вальцах.

Зачистка может выполняться с помощью специальных растворителей, абразивными кругами, болгаркой.

Подогрев осуществляется газовой горелкой.

Для резки металла можно использовать газовую горелку, роликовые ножницы.

Ручная гибка осуществляется кувалдами, молотками, тисками или наковальнями, роликовые гибочные станки обеспечивают механическую обработку.

Станки для обработки кромок

Для обработки кромок могут использоваться стандартные инструменты, имеющие широкий диапазон сфер применения: болгарка или напильник. Кроме этого, исполнителям предлагается специализированное оборудование — кромкорезы (на картинке). Производители сварочного оборудования выпускают различные модели фаскоснимателей. Подробная информация представлена в отдельной статье.

Видео

Технология (разделки кромок)

Сущность технологии разделки кромок состоит в снятии части металла под определенным углом (углом скоса) с изделия, который в последствии будет подвергаться свариванию.

При снятии необходимо оставить притупление. Оно нужно для того, чтобы во время процессов прихватки и сварки расплавляющиеся кромки не создавали щель, которую будет сложно заварить.

Разделка трещин в металле перед сваркой

Трещины обязательно разделывать полностью, чтобы имелась возможность проварить их на всю глубину. Разделка осуществляется строго по всей длине трещины, с одной или с двух сторон, в зависимости от толщины детали и удобства проведения процесса.

Разделка может проводиться следующими способами:

  • механические: вырубка или шлифовка;
  • термические: дуговая или кислородная строжка или резка.

После разделки углы трещины необходимо засверлить по краям, чтобы предотвратить появление подобных дефектов.

Для элементов различной толщины

стыковое соединение с отбортовкой кромок (для тонкого металла)

Различные конструкции и элементы имеют разную толщину стенок:

  • при работе с тонкостенными изделиями (до 5 мм.) разделка кромок не требуется;
  • наличие отбортовки кромок также не требует их разделки;
  • если толщина стенок деталей составляет от 5 до 20 мм. рекомендуется осуществлять односторонний скос;
  • при толщине изделий от 20 до 60 мм. следует производить двухстороннюю разделку.

Данные правила являются стандартными для разных деталей и для различных типов соединений.

Сварные соединения и швыОсобенности расположенияОсновное применениеПримечание
1Стыковые
Соединяемые детали, элементы находятся в одной плоскости.Сварка конструкций из листового металла, резервуаров и трубопроводов.Экономия расходных материалов и времени на сварку, прочность соединения. Тщательная подготовка металла и выбор электродов.
2Угловые
Соединяемые детали, элементы расположены под любым углом относительно друг друга.Сварка емкостей, резервуаров.Максимальная толщина металла 3 мм.
3Нахлесточные
Параллельное расположение деталей.Сварка конструкций из листового металла до 12 мм.Большой расход материала без тщательной обработки.
4Тавровые (буквой Т)Торец одного элемента и боковая часть другого находятся под угломСварка несущих конструкций.Тщательная обработка вертикального листа.
5Торцовые
Боковые поверхности деталей примыкают друг к другуСварка сосудов без давленияЭкономия материала и простота исполнения

Открытый урок по МДК 01.03 на тему : Разделка кромок под сварку (односторонняя, двухсторонняя, с отбортовкой). Правила наложения прихваток

Технологическая карта занятия

Дата проведения_07.02.2019_________

Учебная дисциплина «МДК 01.03 Подготовительные и сборочные операции перед сваркой.»

Группа СВ-11, по профессии 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки))»

Преподаватель Наумец Е.И.

Цели занятия:

Обучающая: - знать основные типы, конструктивные элементы, разделки кромок;

- создать у обучающихся прочную ориентировочную основу трудовых действий при выполнении подготовки и разделки кромок;

- создание положительной мотивации для дальнейшего обучения

Развивающая: развитие навыков сравнительного и логического мышления;

- формирование умения применять полученные знания в различных производственных ситуациях;

- развитие умений учащихся работать с учебником, схемами, презентацией учебного материала и умению работать с учебной литературой

Воспитывающая: воспитать настойчивость при изучении нового материала

Формирование компетенций:

ПК. ПК 1.5, 1.6, ОК 1-6

Тип занятия: формирование новых знаний.

Форма обучения: фронтальная, индивидуальная

Средства обучения:

  • Дидактический материал (опорный конспект, презентация, учебник, задание-тест).

  • Используемая литература

Основные источники (ОИ):

ОИ 1

1. Сварка и резка металлов: учебное пособие для СПО /под общей редакцией Ю.В. Казакова-М: ИЦ «Академия», 2013. - 400 с.

2. Овчинников В.В. Дефектация сварных швов и контроль качества сварных соединений: учебник для СПО /В.В. Овчинников - М., ИЦ «Академия», 2015. - 224 с.

3. Основы теории сварки и термической резки металлов для НПО/ Г.Г.Чернышов - М., ИЦ «Академия», 2015. - 224 с.

Интернет-ресурсы (И-Р)

И-Р 2 www.svar-tech.com

Технические средства: проектор, доска,

Межпредметные связи: «Физика», «Химия», «Слесарное дело»

Обучающиеся должны

знать- необходимость проведения подогрева при сварке;

- классификацию и общие представления о методах и способах сварки;

- основные типы, конструктивные элементы, размеры сварных соединений и обозначение их на чертежах;

- основные типы, конструктивные элементы, разделки кромок;

уметь:

- подготавливать сварочные материалы к сварке;

- зачищать швы после сварки;

Ход занятия

1. Организационно – мотивационный этап – 14 мин.

1.1. Мотивация (важность темы при изучении дисциплины - устно)

1.2.Актуализация знаний предыдущей темы (опрос знаний электродуговой сварки- устно)

1.3. Сообщение темы и цели занятия

2. Организация деятельности по изучению нового материала- 55 мин.

2.2 Изложение материала занятия преподавателем по плану: с показом презентации, 2.3.Оформление конспекта с рисунками

2.3. Релаксация 5-минутка

3.Закрепление изученного материала

Самостоятельная работа тест – (письменно) -12 мин

4. Подведение итогов учебной деятельности – 4мин.

3.1.Проверка степени усвоения изученной информации (вопросы устные)

3.2.Оценка учебного занятия

3.3. Этап рефлексии (что понравилось, что далось труднее)

3.4.Домашнее задание – выучить конспект

Постановка учебных задач

2 мин

Проверяет готовность обучающихся к занятию.

Сообщение темы занятия

Совместная постановка целей занятия.

Готовятся к занятию.

Воспринимают информацию.

Мозговой штурм.

Фронтальная

Объяснение иллюстративного характера

Основная часть

Актуализация опорных знаний обучающихся, имеющегося опыта

2 мин

10 мин

Знакомит обучающихся с открытием газовой сварки

Проверка знаний пройденного материала: устный опрос по пройденной теме «Зачистка образцов перед сваркой.»:

  1. Правила зачистки

  2. Инструменты для зачистки

  3. Опасные факторы при выполнении зачистки

  4. Механизация при зачистке

Воспринимают информацию

Отвечают на поставленные вопросы,

воспроизводят основные положения изученного ранее материала.

Фронтальная,

Отвечают на вопросы

Эвристическая беседа

Организация деятельности по изучению нового материала. Овладение первоначальными умениями

50 мин

5 мин

По презентации объяснение нового материала с использованием образцов для сварки

Видео –Пример разделки кромок

Постановка проблемных вопросов с целью определения достоинств и недостатков видов разделки кромок

Релаксационная пятиминутка

Воспринимают и осмысливают информацию.

Записывают кратко конспект

Отвечают на поставленные проблемные вопросы

Смотрят учебный фильм

Принимают участие в обсуждении

Фронтальная,

Индивидуаль-ная

Проблемные ситуации

Закрепление изученного материала

5 мин

Предлагает работу зарисовать в тетрадь виды разделки кромок Учебник ОИ-3, стр.30

Обсуждение результатов работы.

Корректировка результатов

Оформляют таблицу

Участвуют в обсуждении

Индивидуаль-ная

Иллюстративный

Проверка качества и уровня усвоенного материала

14 мин

Выявляет степень понимания обучающимися изученного материала посредством ТЕСТА:

Отвечают на вопросы письменно,

Фронтальная,

Блиц-опрос

Заключительная часть

Рефлексия учебной деятельности

3 мин

Проверка степени усвоения изученной информации (вопросы устные)

1Оценка учебного занятия

2. Этап рефлексии (что понравилось, что далось труднее)

3.Домашнее задание – выучить конспект, оформить таблицу

Участвуют в подведении итогов занятия, высказывают свое мнение о достижении цели занятия и его успешности, записывают домашнее задание

Фронтальная,

Индивидуаль-ная

Беседа

Лекционный материал

4.1 Разделка кромок под сварку

Что такое разделка кромок? Для чего выполняется разделка кромок при сварке? Эти вопросы часто задают многие новички. Многие не понимают, зачем вообще тратить время на разделку кромок. Неужели качество шва будет заметно лучше? Наш ответ: да. Любое металлическое изделие требует предварительной подготовки перед сваркой. Разделка кромок — это подготовительный этап, включающий в себя придание кромкам определенной формы.

Нужно ли выполнять разделку кромок в любом случае? Разделка нужна для деталей, где толщина металла минимум 5 миллиметров и выше. Если толщина детали менее 5 миллиметров, что разделка кромок свариваемых изделий не принесет желаемого результата. Это лишь один из множества нюансов, которые стоит учитывать при разделке.

Разделка под сварку выполняется для общего улучшения качества шва, поскольку металл хорошо проваривается и у сварщика есть прямой доступ к корню сварного соединения. Но есть один главный нюанс, который вы должны учесть, чтобы добиться хорошего качества работ. Это подготовка металла под разделку. Без подготовки вся ваша работа потеряет смысл. И речь идет не о простой очистке поверхности от грязи и масла. Речь идет о полноценной подготовке металла.

Если вы будете варить листовой металл, то первое, что нужно сделать — это пропустить его через вальцы. Вальцы — это два металлическим валика, между которыми пропускается листовой металл. Такой процесс также называется правкой металла. Правку можно выполнять и вручную с помощью молотов, но это не лучший способ добиться ровной поверхности. Ведь в результате вы должны избавиться от искривлений металла.

Дальше нужно металл как следует зачистить. Удалите всю грязь, пятна от масла и краски. Это можно сделать с помощью любого растворителя, мы в своей работе используем уайт спирит. Въевшуюся грязь и признаки коррозии можно удалить с помощью кордщетки, болгарки или абразивного круга. Если деталь сделана из нержавеющей стали, то ее нужно начистить до зеркального блеска.

Далее нужно детали немного прогреть. Делается это с помощью специальных электрических печей или газовых горелок. Если деталь еще только на чертежах, то сделайте на металле разметку и вырежьте детали с помощью роликовых ножниц по металлу. Также можно использовать методы плазменной и газовой резки.

Все, теперь деталь можно подвергать разделке. Только при соблюдении всех этих процедур вы можете добиться качественного результата при разделке кромок. Но это только начало, ведь дальше нужно правильно выполнить скосы кромок, чтобы снизить напряжение у шва и улучшить его качество. Далее мы расскажем о формах скосов и о том, как правильно выполнять разделку.

4.2 ФОРМЫ СКОСОВ КРОМОК

Существуют разные виды разделки кромок под сварку. Но корректнее называть их видами формы скосов кромок. Каждая форма имеет свои характерные особенности, поэтому форма подбирается индивидуально для каждой детали. Нельзя бездумно выбирать произвольную форму просто потому, что вы научились делать только ее. Обучитесь выполнять скосы всех форм, чтобы расширить свои возможности. Итак, существуют следующие формы скосов кромок.

V-ОБРАЗНАЯ ФОРМА

V-образный скос кромок под сварку — самый популярный тип скоса, поскольку делается проще всего и широко применяется в большом диапазоне толщин. Выполняется с двух или с одной стороны. Рекомендуемый угол скоса должен составлять около 60 градусов, если скосов два с обеих сторон. Если скос выполняется только для одной кромки под сварку, то рекомендуем угол в 50 градусов.

X-ОБРАЗНАЯ ФОРМА

X-образный скос — выполняется с двух сторон, применяется при разделке толстых металлов. Рекомендуемый угол скосов — 60 градусов.

U-ОБРАЗНАЯ ФОРМА

U-образный скос — самый сложно выполнимый для многих новичков за счет непростой формы. Выполняется с двух сторон, подходит для сварки толстых металлов от 20 миллиметров. Зачастую кромки разделывают таким образом, когда нужно выполнить РДС сварку. Это связано с тем, что при такой форме скосов металл меньше наплавляется и электроды расходуются медленнее.

Это основные формы скосов. Бывают и другие (например, К-образный скос), но они применяются в редких случаях.

4.3 РАЗДЕЛКА КРОМОК

Теперь поговорим непосредственно о разделке кромок. Существует несколько основных способов разделки. Это газовая резка, механическая резка и ручная резка. Газовая резка применяется редко, поскольку требует использования баллонов с газом, а это не всегда удобно. К тому же, после газовой резки вам в любом случае придется доработать скос механическим или ручным способом. Так что давайте остановимся на них поподробнее.

Рис.2 Прихватки

Механическая разделка кромок самая популярная. Ее можно выполнить в любых условиях и без особо опыта. Выполняется с помощью различных приспособлений. Например, ножниц по металлу с последующей ручной доработкой, расточного станка, фрезеровочного станка или болгарки. Болгарка (она же угловая шлифовальная машинка) — самый недорогой способ механической обработки кромок. Применяется повсеместно.

Что касается ручной разделки кромок, то этот метод используется нечасто. И скорее для доработки уже готовой кромки, которую разделали механическим методом. Для ручной разделки можно использовать напильник или метод рубки металла зубилом.

Обратите внимание, что существует допустимое смещение кромок при сварке. кромки не должны быть идеально симметричными и параллельными друг другу. при разделке разных изделий могут быть свои нюансы. Например, разделка кромок под сварку трубопроводов требует особой точности.

Для создания прочного и качественного сварного шва кромки соединяемых изделий проходят необходимую подготовку и им придается определенная форма (V, X, U, I, K, J, Y – образная). Во избежание прожога подготовку кромок можно выполнять при толщине металла не менее 3 мм.

Порядок подготовки кромок:

  1. Очищение краев металла от ржавчины и загрязнений;

  2. Снятие фасок определенного размера – в зависимости от способа сварки;

  3. Величина зазора – в зависимости от типа сварных соединений.

Параметры подготовки кромок:

  •  Угол разделки кромок – α;

  • Зазор между кромками –b;

  • Притупление кромок –c.

В таблице 2 приведены особенности подготовки кромок в зависимости от толщины металла.

Таблица 2

Толщина металла, мм

Разделка кромки

Угол, α

Зазор b,мм

Притупление кромок c, мм

1

3-25

Односторонняя

V-образная

50

2

12-60

Двухсторонняя

X-образная

60

3

20-60

Односторонняя, двухсторонняя

U-образная

2

1-2

4

>60

I-образная

4.4 Конструктивные элементы разделки кромок

4.4.1 РАЗДЕЛКА ДВУХ КРОМОК

α - угол разделки кромок (60-90°)

β - угол скоса кромки (30-50°)

b - зазор (1-4 мм) в зависимости от толщины свариваемого металла

При сварке плавящимся электродом зазор b обычно составляет 0-5 мм. Чем больше зазор, тем глубже проплавление металла

с - притупление кромок (1-3 мм) в зависимости от толщины свариваемого металла

Х - образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавляемого металла в 1,6-1,7 раза

4.4.2 СМЕЩЕНИЕ СВАРИВАЕМЫХ КРОМОК

Δ - смещение свариваемых кромок одна относительно другой.

Наибольшее допускаемое Δ, мм

До 4

0,5

4-10

1,0

10-100

0,1S

Свыше 100

0,01S+2, но не более 4 мм

4.4.3 РАЗДЕЛКА КРОМОК ЛИСТОВ РАЗНОЙ ТОЛШИИЫ

L=5(S1 -S)

L1=2,5(S1 -S)

Сварные конструкции характеризуются широким диапазоном применяемых толщин, форм и размеров соединяемых элементов, а также многообразием взаимного расположения свариваемых деталей. В зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей различают пять типов сварных соединений (согласно ГОСТ 5264-80 "Швы сварных соединений, ручная дуговая сварка" и ГОСТ 14771-76 "Швы сварных соединений, сварка в защитных газах"):

  • стыковое – "С"

  • торцевое – "С"

  • нахлесточное – "Н";

  • тавровое – "Т";

  • угловое – "У".

В стыковом (С) сварном соединение поверхности свариваемых элементов располагаются в одной плоскости или на одной поверхности, а сварка выполняется по смежным торцам.

Стыковое соединение обеспечивает наиболее высокие механические свойства сварной конструкции, поэтому широко используется для ответственных конструкций. Однако, оно требует достаточно точной подготовки деталей и сборки.

Торцовое (С) соединение сваривается по торцам соединяемых деталей, боковые поверхности которых примыкают друг к другу.

Такие соединения используют, как правило, при сварке тонких деталей во избежание прожога.

В нахлесточном (Н) сварном соединении поверхности свариваемых элементов располагаются параллельно так, чтобы они были смещены и частично перекрывали друг друга.

Нахлесточные соединения менее чувствительны к погрешностям при сборке, но хуже чем стыковые работают при нагрузках, особенно знакопеременных.

Тавровое (Т) сварное соединение получается, когда торец одной детали под прямым или любым другим углом соединяется с поверхностью другой.

Тавровые соединения обеспечивают высокую жесткость конструкции, но чувствительны к изгибающим нагрузкам.

Угловым (У) называют соединение, в котором поверхности свариваемых деталей располагаются под прямым, тупым или острым углом и свариваются по торцам.

Все сварные соединения могут быть выполнены:

двусторонними (BS)*, когда источник нагрева перемещается с двух сторон соединения. В таком сварном соединении корень стыкового шва находится внутри сечения.

* - обозначения, принятые в международных стандартах.

При сварке плавлением для обеспечения необходимой глубины проплавления выполняют разделку кромок. Форма разделки кромок, а также размеры параметров разделки (угол раскрытия кромок, величина зазора, притупление и др.) зависит от материала, толщины, способа сварки. На рисунке ниже приведены примеры некоторых разделок кромок.

ТЕСТ НА ПРЕЗЕНТАЦИИ

Материаловеденье, сварка. Тесты для общего экзамена

 

 

 

 

Материаловеденье, сварка. Тесты для общего экзамена - 2020 год

 

 

 


Общий экзамен. (м)
Уровень: I

0.01.1.01.ОЭ(м)-I

 

ВОПРОС 1   

3.1

Какая сталь обыкновенного качества относится к кипящей?

 1.  Сталь не полностью раскисленная марганцем при выплавке, и содержащая не более 0,05% кремния.

 

 

ВОПРОС 2   

3.1

Какая сталь обыкновенного качества относится к спокойной?

 1.  Сталь, полностью раскисленная при выплавке и содержащая 0,15-0,3% кремния

 

 

ВОПРОС 3   

3.2

Какая сталь обыкновенного качества относится к полуспокойной.

 2.  Сталь, не полностью раскисленная при выплавке только марганцем и кремнием и содержащая 0,05 - 0,15% кремния и до 1% марганца

 

 

ВОПРОС 4   

3.1

К какому классу сталей относятся сварочные проволоки Св-08, Св08А, Св-08ГА, Св-10ГА?

 1.  Низкоуглеродистому.

 

 

ВОПРОС 5   

3.1

Что такое легированные стали?

 1.  Содержащие один или несколько элементов в определенных концентрациях, которые введены в них с целью придания заданных физико-химических и механических свойств.

 

 

ВОПРОС 6   

3.1

Какой свариваемостью обладают низкоуглеродистые стали?

 1.  Хорошей.

 

 

 

ВОПРОС 7

3.3

Что обозначают буквы и цифры в маркировке низколегированных сталей?

 

 

 3.  Обозначение химических элементов и их процентный состав.

 

     ВОПРОС 8

3.1

Какие из перечисленных сталей относятся к углеродистым?

 1.  Ст3сп, сталь10, сталь 15, сталь 18кп

 

 

     ВОПРОС 9

3.3

Какой буквой русского алфавита обозначают углерод и никель в маркировке легированных сталей?

 

 

 3.  Углерод не обозначают буквой; никель — «Н».

 

ВОПРОС 10 

3.2

Какие изменения свойств происходят при закалке малоуглеродистых сталей?

 

 2.  Возрастают прочностные характеристики, пластичность уменьшается

 

 

ВОПРОС 11 

3.1

Какие основные характеристики приняты для оценки механических свойств металлов?

 1.  Временное сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение и сужение, твердость, ударная вязкость.

 

 

ВОПРОС 12

3.1

     Для чего в сталь вводятся легирующие элементы?

 1.  Для придания стали специальных свойств.

 

 

ВОПРОС 13

3.2

Укажите, чем отличается Ст3кп от Ст3сп?

 

 2.  Содержанием кремния.

 

 

ВОПРОС 14 

3.2

Для чего производится предварительный и сопутствующий подогрев?

 

 2.  Для выравнивания неравномерности нагрева при сварке, снижения скорости охлаждения и уменьшения вероятности появления холодных трещин.

 

 

ВОПРОС 15 

3.3

Какие характеристики можно определить при испытаниях образцов металла на растяжение?

 

 

 3.  Предел текучести, предел прочности, относительные удлинение и поперечное сужение.

 

ВОПРОС 16 

3.1

Какая характеристика определяется при статическом изгибе?

 1.  Угол загиба.

 

 

 

ВОПРОС 17 

3.2

Какие характеристики металла определяются при испытаниях на изгиб (плоских образцов) и сплющивание (труб)?

 

 2.  Пластичность.

 

 

ВОПРОС 18 

3.2

Какие характеристики определяют при ударном изгибе?

 

 2.  Ударную вязкость.

 

 

ВОПРОС 19 

3.2

Что можно оценить по виду излома сварного соединения?

 2.  Строение металла, его сплошность и сделать качественный вывод о пластических свойствах металла.

 

 

ВОПРОС 20 

3.3

Как влияет высокое содержание серы и фосфора на свариваемость стали?

 

 

 3.  Способствует появлению трещин и ухудшает свариваемость стали.

 

ВОПРОС 21

3.2

Что представляет собой сварной шов при сварке плавление?

 2.  Участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла.

 

 

ВОПРОС 22

3.1

Чем определяются свойства сварного соединения?

 1.  Свойствами металла шва, линии сплавления с основным металлом и зоны термического влияния.

 

ВОПРОС 23 

3.1

Как влияет неравномерность нагрева при сварке на величину деформации основного металла?

 1.  Увеличивает величину деформации.

 2.  Не влияет на величину деформации.

 3.  Уменьшает величину деформации.

 

ВОПРОС 24 

3.3

Как влияет увеличение объема наплавленного металла на величину деформации основного металла?

 1.  

 3.  Увеличивает величину деформации.

 

ВОПРОС 25

3.2

Какие сварочные деформации называют остаточными?

 1.  

 2.  Деформации, остающиеся после сварки и полного остывания изделия.

 3.  

 

ВОПРОС 26 

3.2

Как влияет подогрев изделий в процессе сварки на величину остаточных деформаций?

 1.  

 2.  Уменьшат деформацию изделия.

 3.  

 

ВОПРОС 27

3.2

От чего зависит величина деформации свариваемого металла?

 1.  

 2.  От неравномерности нагрева.

 3.  

 

ВОПРОС 28

3.2

Какие конструктивные элементы характеризуют форму разделки кромок?

 1.  

 2.  Притупление, угол скоса кромки.

 3.  

 

ВОПРОС 29 

3.2

Какие бывают типы сварных соединений?

 1.  Односторонние и двусторонние.

 2.  Стыковые, тавровые, угловые, нахлесточные.

 3.  Вертикальные и горизонтальные.

 

ВОПРОС 30 

3.2

Как обозначается сварное соединение на чертеже?

 1.  

 2.  Указывается ГОСТ, тип соединения, метод и способ сварки, катет шва, длина или шаг, особые обозначения.

 3.  

 

ВОПРОС 31 

3.1

Что обозначают цифры возле букв на чертеже с указанием сварного шва?

 1.  Порядковый номер шва по ГОСТ (ОСТ).

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 32

3.3

Какой линией изображают видимый сварной шов на чертеже?

 1.  

 2.  

 3.  Сплошной.

 

ВОПРОС 33 

3.1

Когда должна быть проконтролирована каждая партия сварочных материалов?

 1.  До начала ее производственного использования.

 2.  

 3.

 

     ВОПРОС 34

3.3

Какие параметры необходимо контролировать после выполнения подготовки деталей и сборочных единиц под сварку?

 1.

 3.  Все параметры, указанные в п.п. 1 и 2.

 

ВОПРОС 35 

3.3

На какие две основные группы делятся методы контроля по воздействию на материал сварного соединения?

 1.  

 2.  

 3.  Разрушающие и неразрушающие.

 

ВОПРОС 36 

3.2

С какой целью выполняют визуальный контроль сварного соединения?

 1.  

 2.  С целью выявления поверхностных дефектов и дефектов формирования шва.

 3.  

 

ВОПРОС 37 

3.3

Чем выявляются дефекты формы шва и его размеры?

 1.

 2.  

 3.  Измерительными инструментами и специальными шаблонами.

 

ВОПРОС 38 

3.1

Какие дефекты сварного шва выявляются с помощью радиографического контроля, ультразвуковым и др. равноценными им методами?

 1.  Трещины, не провары , не сплавления , поры, неметаллические и металлические включения.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 39 

3.1

Что называют включением?

 1.  Обобщенное наименование пор, шлаковых и вольфрамовых включений.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 40 

3.1

В какой момент следует исправлять дефекты сварных соединений, подлежащих последующей термообработке (отпуску)?

 1.  До отпуска.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 41 

3.3

Какие дефекты допускается устранять сварщику (не привлекая руководителя работ) в процессе сварки стыка трубы?

 1.  

 2.  

 3.  Поверхностные поры, шлаковые включения, межваликовые несплавления , подрезы.

 

ВОПРОС 42 

3.1

Что называют трещиной?

 1.  Дефект сварного соединения в виде разрыва металла в сварном шве и/или прилегающих к нему зонах.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 43 

3.2

Что называют прожогом?

 1.  

 2.  Сквозное отверстие в сварном шве.

 3.  

 

ВОПРОС 44 

3.2

Что называют наплывом в металле шва?

 1.

 2.  Дефект в виде металла, натекшего на поверхность свариваемого металла и или ранее выполненного валика и не сплавившегося с ним.

 3.  

 

ВОПРОС 45 

3.3

Что такое пора?

 1.  

 2.  

 3.  Дефект сварного шва в виде замкнутой полости, заполненной газом.

 

ВОПРОС 46 

3.3

Какую форму могут иметь поры?

 1.  

 2.  

 3.  Сферическую и удлиненную.

 

ВОПРОС 47 

3.1

Что такое подрез?

 1.  Углубление по линии сплавления шва с основным металлом.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 48 

3.3

Что такое «непровар>>

 2.  

 3.  Дефект в виде несплавления в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварных швов.

 

ВОПРОС 49 

3.3

Как необходимо произвести заварку удаленного дефектного участка шва, если сварка производилась с предварительным подогревом?

 1.  

 2.  

 3.  С подогревом.

 

ВОПРОС 50 

3.1

Какие требования предъявляются к качеству исправленного участка шва?

 1.  Те же, что и к основному шву.

 2.  

 3. .

 

ВОПРОС 51 

3.2

Допускаются ли в сварных соединениях трещины, выявленные при визуальном контроле?

 1.  

 2.  Трещины всех видов и направлений не допускаются.

 3.  

 

ВОПРОС 52 

3.2

Что такое «ручная дуговая сварка покрытым электродом»?

 1.  

 2.  Дуговая сварка, при которой возбуждение дуги, подача электрода и его перемещение производятся вручную, а газошлаковая защита расплавленного металла обеспечивается расплавлением и разложением компонентов покрытия.

 3.  

 

ВОПРОС 53 

3.2

Что такое «дуговая сварка в защитном газе»?

 1.  

 2.  Дуговая сварка, при которой дуга и расплавленный металл, находятся в защитном газе, подаваемом в зону сварки с помощью специальных устройств.

 3.  

 

ВОПРОС 54 

3.1

Что такое «дуговая сварка неплавящимся электродом»?

 1.  Дуговая сварка, выполняемая не расплавляющимся при сварке электродом.

 3.  

 

ВОПРОС 55 

3.3

Что такое «дуговая сварка плавящимся электродом»?

 1.  

 2.  

 3.  Дуговая сварка, выполняемая электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом.

 

ВОПРОС 56 

3.2

Что такое «дуговая сварка под флюсом»?

 

 2.  Дуговая сварка, при которой дуга горит под слоем флюса между непокрытым металлическим электродом и деталью.

 3.  

 

ВОПРОС 57 

3.2

Что является отличительным признаком дуговой сварки порошковой проволокой?

 1.  

 2.  Использование электродной проволоки, состоящей из металлической оболочки, заполненной порошкообразным веществом.

 3.  

 

ВОПРОС 58 

3.3

Что такое «электрошлаковая сварка»?

 1.  

 2.

 3.  Сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак

 

ВОПРОС 59 

3.2

Что такое импульсно-дуговая сварка?

 1.  

 2.  Дуговая сварка, при которой дугу дополнительно питают импульсами тока по заданной программе.

 

ВОПРОС 60 

3.2

Что такое магнитное дутье дуги?

 1.  

 2.  Отклонение дуги от оси электрода в результате действия магнитных полей или ферромагнитных масс при сварке.

 

 

ВОПРОС 61 

3.2

Где должен подключатся токопровод к изделиям больших размеров для выполнения сварки?

 1

 2.  В непосредственной близости к месту сварки, при условии надежного контакта.

 3.  

 

     ВОПРОС 62

3.1

Какую электрическую величину измеряют электрическим прибором – амперметром?

 1.  Силу электрического тока в цепи.

 2.  

 3.  

 

     ВОПРОС 63

3.2

Какую электрическую величину измеряют электрическим прибором - вольтметром?

 1.  

 2.  Напряжение в электрической цепи.

 3.  

 

ВОПРОС 64

3.1

Каким образом включают в электрическую цепь амперметр для измерения силы электрического тока?

 1.  Амперметр включают в электрическую цель последовательно с остальными элементами.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 65 

3.1

Каким образом включают в электрическую цепь вольтметр для измерения напряжения на участке электрической цепи?

 1.  Вольтметр включают параллельно тому участку цепи, на котором измеряют напряжение.

 3.  

 

ВОПРОС 66 

3.1

Какой основной критерий при выборе провода для электрических цепей?

 1.  Исходя из допустимой плотности тока.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 67 

3.1

Какова частота промышленного переменного тока, вырабатываемого электростанциями в России?

 1.  50 Гц.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 68 

3.2

При каком роде тока обеспечивается более высокая устойчивость горения дуги?

 1.  

 2.  При постоянном.

 3.  

 

ВОПРОС 69 

3.3

Какой тип источников питания предназначен для сварки на постоянном токе?

 1.  

 2.  

 3.  Сварочные выпрямители, генераторы, тиристорные источники питания.

 

ВОПРОС 70 

3.2

Для чего служит трансформатор?

 1.  

 2.  Для преобразования напряжения переменного тока.

 3.  

 

ВОПРОС 71 

3.2

Что такое режим холостого хода сварочного источника питания?

 1.  

 2.  Первичная обмотка трансформатора подключена к сети, а вторичная обмотка разомкнута.

 3.  

 

ВОПРОС 72 

3.1

Какой тип источников питания предназначен для сварки на переменном токе?

 1.  Сварочные трансформаторы.

 2.

 3.  

 

ВОПРОС 73 

3.1

Что такое сварочный выпрямитель?

 1.  Преобразователь энергии сети в энергию выпрямленного тока, используемую для сварочных работ.

 

ВОПРОС 74 

3.1

Что представляет собой сварочный выпрямитель?

 1.  Трансформатор и полупроводниковый блок выпрямления.

 2.  

 

ВОПРОС 75 

3.1

Чем должен быть оснащен сварочный источник питания для ручной дуговой сварки?

 1.  Амперметром

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 76 

3.1

Зависит ли напряжение дуги от её длины?

 1.  Зависит

 2.  

 3.

 

ВОПРОС 77 

3.1

Какая внешняя характеристика наиболее приемлема для ручной дуговой сварки?

 1.  Крутопадающая

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 78 

3.1

Какие вольт-амперные характеристики могут иметь сварочные источники питания?

 1.  Падающие, пологопадающие, крутопадающие и жесткие.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 79 

3.1

Для чего применяется осциллятор?

 1.  Для возбуждения дуги и повышения устойчивости ее горения.

 2.  

 3.  

 

     ВОПРОС 80

3.2

Как надо подключить источник постоянного тока при сварке на обратной полярности?

 1.  

 2.  Положительный полюс к электроду

 3.  

 

ВОПРОС 81 

3.1

На какой полярности обеспечивается большее проплавление основного металла при ручной дуговой сварке?

 1.  На прямой полярности

 2.  На обратной полярности

 3.  Одинаково

 

ВОПРОС 82 

3.3

Что обозначает буква «А» в маркировке стали 30ХМА, 30ХГСА?

 1.  

 2.  

 3.  Пониженное содержание серы и фосфора - сталь высококачественная.

 

ВОПРОС 83 

3.2

В каких пределах изменяется стандартный угол разделки кромок V- образных соединений деталей стальных конструкций, свариваемых ручной дуговой сваркой, сваркой в защитных газах и под флюсом, замеряемый после сборки?

 1.  

 2.  50 – 60 град.

 3.  

 

ВОПРОС 84 

3.1

Укажите причины образования горячих трещин.

 1.  Повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, серы, фосфора, глубокая и узкая сварочная ванна.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 85 

3.2

Как за счет технологии сварки можно предупредить образование горячих трещин?

 1.  

 2.  Выбором оптимальной формы разделки кромок, снижением погонной энергии.

 3.  

 

ВОПРОС 86 

3.2

Когда образуются горячие трещины?

 1.  

 2.  В процессе затвердевания и охлаждения металла при температуре 1100...1300 градусов Цельсия, вследствие резкого снижения пластических свойств и развития растягивающих напряжений.

 3.  

 

ВОПРОС 87 

3.3

Каковы причины образования холодных трещин?

 1.  

 3.  Высокие временные и остаточные сварочные напряжения и снижение пластичности металлашва и околошовной зоны.

 

ВОПРОС 88 

3.3

Укажите, когда образуются холодные трещины.

 1.  

 3.  При температурах 150 градусов Цельсия и ниже сразу после остывания шва или через длительный промежуток времени.

 

     ВОПРОС 89

3.2

Какими технологическими мерами можно предупредить образование холодных трещин?

 1.  

 2.  Предварительным и сопутствующим подогревом, снижением содержания водорода в сварном соединении, применением отпуска после сварки.

 3.  

 

ВОПРОС 90 

3.1

Как влияет характер переноса электродного металла на качество сварного шва?

 1.  Мелкокапельный регулярный перенос способствует получению бездефектных швов.

 2.  

 

ВОПРОС 91 

3.1

Что представляет собой дефект, называемый "кратер шва"?

 1.  Углубление, образующееся в конце валика под действием давления дуги и объемной усадки металла шва.

 2.  

 

ВОПРОС 92 

3.1

Укажите причины образования непроваров при ручной дуговой сварке.

 1.  Большая скорость ведения сварки, недостаточная величина сварочного тока.

 2.  Малая скорость ведения сварки, повышенная величина сварочного тока.

 3.  Малая скорость ведения сварки, оптимальная величина сварочного тока.

 

ВОПРОС 93 

3.1

Укажите основные причины образования прожога.

 1.  Завышен сварочный ток относительно толщины свариваемого металла.

 2.  

 

ВОПРОС 94 

3.1

Следует ли удалять прихваточные швы, имеющие недопустимые наружные дефекты (трещины, наружные поры и т.д.) по результатам визуального  контроля?                                                             

 1.следует.

ВОПРОС 95

3.1

Назовите основные внутренние дефекты сварных соединений при дуговой сварке.

 1.  Трещины, непровары, поры, шлаковые включения.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 96 

3.1

Как исправлять в сварном шве свищи?

 1.  Удалением дефектного места до “здорового” металла механическим способом с последующей заваркой.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 97

3.1

Укажите порядок исправления шва со скоплением газовых пор и шлаковых включений на части его сечения.

 1.  Дефектный участок сварного шва удаляется до “здорового” металла с образованием U-образной разделки кромок с последующей его заваркой после подтверждения при контроле полноты удаления дефектов.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 98 

3.2

Что такое «газовая сварка»?

 1.  

 2.  Сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки.

 3.  

 

ВОПРОС 99 

3.1

Что обозначает буква «А» и «АА» в маркировке сварочных проволок Св-08А и Св-08АА?

 1.  Пониженное содержание серы и фосфора в проволоке.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 100

3.2

Что называют искуственным заземлителем при реализации защитных мер электробезопасности

 1.  

 2.  Заземлитель, специально выполняемый для целей заземления

 3.  

 

ВОПРОС 101           

3.2

При каких номинальных напряжениях не требуется заземление или зануление электроустановок:

 1.  

 2.  До 42 В переменного тока и до 110 В постоянного тока

 3.  

 

ВОПРОС 102           

3.2

Какие проводники должны использоваться в качестве нулевых защитных проводников, идущих к переносным электроприемникам?

 1.  

 2.  Отдельный проводник, присоединяемый к специальному контакту вилки втычного соединения и к корпусу электроприемника

 3.  

 

ВОПРОС 103           

3.3

С каким напряжением следует предусматривать питание переносных электроприемников от сети:

 1.

 2.  

 3.  Не выше 380/220 В

 

ВОПРОС 104           

3.1

Как должны быть подведены электрические проводники во втычных соединениях переносных электроприемников?

 1.  К розетке подведены проводники со стороны питания, а к вилке - со стороны электроприемников

 2.  

 

ВОПРОС 105           

3.1

Какой цвет должны иметь провода электропроводки по всей длине:

 1.  Иметь разный цвет, при этом цвет должен обозначать назначение проводника

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 106           

3.2

Как заземляется сварочное оборудование?

 1.  

 2.  На оборудовании должен быть предусмотрен болт и вокруг него контактная площадка, расположенные в доступном месте с надписью «Земля».

 3.  

 

ВОПРОС 107           

3.2

На каком расстоянии должны располагаться кабели электросварочных машин от трубопроводов ацетилена и других горючих газов?

 1.  

 2.  Не менее 1 м.

 3.  

 

ВОПРОС 108

3.2

Какая максимальная длина гибкого кабеля допускается при подключении передвижной электросварочной установки к коммутационному аппарату?

 1.  

 2.  15 м

 3.  

 

ВОПРОС 109

3.1

С какой квалификационной группой по электробезопасности допускаются электросварщики для проведения электросварочных работ?

 1.  Не ниже второй.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 110

3.3

Кто должен присоединять и отсоединять от сети электросварочные установки?

 1.  

 3.  Электротехнический персонал с группой по электробезопасности не ниже III.

 

ВОПРОС 111           

3.1

Какое напряжение применяется для светильников местного освещения в помещениях с повышенной опасностью?

 1.  Для стационарно установленных на более 42 В, а для переносных светильников – 12 В.

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 112

3.1

На какой минимальной высоте над рабочим местом разрешается подвешивать временную электропроводку?

 1.  2,5 м

 2.  

 3.  

 

ВОПРОС 113           

3.2

На какой минимальной высоте над проходами разрешается подвешивать временную электропроводку?

 1.  

 2.  3,5 м

 3.  

 

ВОПРОС 114           

3.3

На какой минимальной высоте над проездами разрешается подвешивать временную электропроводку?

 1.  2,5 м

 2.  3,5 м

 3.  6 м

 

ВОПРОС 115           

4.4

В каких случаях ручные электроинструменты (входящие в комплект сварочного оборудования) должны быть выключены и отсоединены от электрической сети:

 1.  При перерывах в работе и по окончанию работы

 2.  При смазке и очистке

 3.  При смене рабочего инструмента (ножей и пр.)

 4.  Правильные ответы 1,2 и 3

 

ВОПРОС 116           

4.2

В какие сроки должен осматриваться инструмент, применяемый в строительстве, на предмет его исправности:

 1.  

 2.  Не реже одного раза в 10 дней, а также непосредственно перед применением

 3.  

 

ВОПРОС 117           

3.2

На каком расстоянии должны располагаться сварочные кабели от баллонов с кислородом?

 1.  

 2.  Не менее 0,5 м.

 3.  

 

 

 

 

////////////////////////////

 

Форма подготовки кромок под сварку

Подготовка кромок под сварку. К элементам геометрической формы подготовки кромок под сварку (рис. 25) относятся угол разделки кромок α, притупление кромок S, длина скоса листа L при наличии разности толщин металла, смещение кромок относительно друг друга б, зазор между стыкуемыми кромками а.

Рис. 25. Элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку (а) и шва (б):

в — ширина шва, h — высота шва, К — катет шва

Угол разделки кромок выполняется при толщине металла более 3 мм, поскольку ее отсутствие (разделки кромок) может привести к непровару по сечению сварного соединения, а также к перегреву и пережогу металла; при отсутствии разделки кромок для обеспечения провара электросварщик должен увеличивать величину сварочного тока.

Разделка кромок позволяет вести сварку отдельными слоями небольшого сечения, что улучшает структуру сварного соединения и уменьшает возникновение сварочных напряжений и деформаций.

Зазор, правильно установленный перед сваркой, позволяет обеспечить полный провар по сечению соединения при наложении первого (корневого) слоя шва, если подобран соответствующий режим сварки.

Длиной скоса листа регулируется плавный переход от толстой свариваемой детали к более тонкой, устраняются концентраторы напряжений в сварных конструкциях.

Притупление кромок выполняется для обеспечения устойчивого ведения процесса сварки при выполнении корневого слоя шва. Отсутствие притупления способствует образованию прожогов при сварке.

Смещение кромок создает дополнительные сварочные деформации и напряжения, тем самым ухудшая прочностные свойства сварного соединения. Смещение кромок регламентируется либо ГОСТами, либо техническими условиями. Кроме того, смещение кромок не позволяет получать монолитного сварного шва по сечению свариваемых кромок.

ГОСТ 5264-80 предусматривает для стыковых соединений формы подготовленных кромок, представленные на рис. 26; для угловых соединений — на рис. 27; тавровых — на рис. 28 и нахлесточных — на рис. 29.

Рис. 26. Форма подготовленных кромок под сварку для стыковых соединений

Рис. 27. Форма подготовленных кромок под сварку для угловых соединений

Рис. 28. Форма подготовленных кромок под сварку для тавровых соединений

Рис. 29. Форма подготовленных кромок под сварку для нахлесточных соединений

Подготовку кромок под сварку выполняют на механических станках -токарных (обработка торцов труб), фрезерных, строгальных — обработка листов и т. д., а также применением термической резки. Листы, трубы, изготовленные из углеродистых сталей, обрабатываются газокислородной резкой. В качестве горючих газов могут служить ацетилен, пропан, коксовый газ и т. д. Цветные металлы, а также нержавеющие стали обрабатываются плазменной резкой.

Перед сваркой особо ответственных конструкций торцы труб или листов после газокислородной резки обрабатывают дополнительно механическим путем; это делается для того, чтобы избежать каких-либо включений в металле.

Основными типами соединений, выполненных электродуговой сваркой, являются стыковые (С), угловые (У), тавровые (Т) и нахлесточные (Н). Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений, выполненных ручной сваркой металлическими электродами при толщине сварного изделия до 175 мм, регламентирует ГОСТ.

Так, на рисунке 4.1 приведены примеры стыкового и углового соединений. Стыковое соединение характеризуется следующими параметрами: шириной шва е, глубиной проплавления h, высотой усиления q, толщиной шва H. Угловое – катетом шва k.

а – стыковое соединение; б – угловое соединение

Рисунок 4.1 – Сечение сварного шва

Условные изображения и обозначения швов сварных соединений на чертежах устанавливает ГОСТ. Согласно ГОСТ в зависимости от толщины свариваемого металла для каждого типа соединений устанавливается определенная форма подготовки кромок под сварку (форма разделки).

На рисунке 4.2, например, приведены основные разновидности формы подготовки кромок стыковых соединений по ГОСТ. Основными конструктивными элементами подготовки кромок являются: угол раскрытия , величина притупления с, величина зазора в (рисунок. 4.2).

Ж з и

а – с отбортовкой кромок; б – без скоса кромок; в – со скосом

одной кромки; г – с криволинейным скосом одной кромки;

д – с двумя скосами одной кромки; е – с двумя криволинейными

скосами одной кромки; ж – со скосом кромок; з – с двумя

симметричными скосами кромок; и – с двумя симметричными

криволинейными скосами кромок

Рисунок 4.2 – Форма подготовки кромок стыковых соединений

При проектировании конструкции и технологических процессов изготовления сварных соединений постоянно решаются задачи выбора подготовки кромок, швов и соединений. В общем виде подготовка кромок необходима для получения качественных швов и соединений. Это включает, прежде всего, получение швов заданной формы, т. е. с геометрическими размерами, соответствующими размерам, заданным ГОСТ. Подготовка кромок под сварку, сборка без скоса кромок с обязательным зазором применяются для обеспечения проплавления свариваемых элементов на всю их толщину.

Технология электродуговой сварки заготовок без специальной подготовки кромок во многих случаях является более прогрессивной и экономичной, т. к. в этом случае не требуется механическая обработка кромок, связанная с удалением металла в отходы и затратами труда; при последующей сварке, как правило, швы имеют меньшую площадь сечения и, следовательно, меньшую массу наплавленного металла, поэтому она требует минимального расхода покрытых электродов, электроэнергии, минимальных затрат ручного труда сварщика.

В связи с этим в качестве основных показателей при оценке эффективности выбора формы подготовки кромок следует считать:

– площадь поперечного сечения или массу удаленного с кромок металла и трудоемкость обработки;

– площадь поперечного сечения или погонную массу наплавленного металла шва.

Чем меньше масса удаленного с кромок металла и масса наплавленного металла шва при заданном качестве сварного соединения, тем экономнее форма подготовки кромок.

Сварное соединение, согласно ГОСТ, имеет условное буквенное обозначение, в котором буква обозначает тип соединения, цифра или число – порядковый номер, соответствующий определенной подготовке кромок. Например, символом С17 обозначается стыковое соединение с V-образным односторонним скосом кромок, используемое при толщине металла 3…60 мм. Если в таком соединении применяется шов с подваркой корня, то оно обозначается С18 и т. д. ГОСТ устанавливает сорок разновидностей стыковых (С1 – С40), десять угловых (У1 – У10), восемь тавровых (Т1 –Т8) и два нахлесточных соединения.

Дата добавления: 2016-11-04 ; просмотров: 2035 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Обработка дерева и металла

ГОСТ 5264—80 («Ручная дуговая сварка. Соединения сварные») устанавливает основные элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку. Рассмотрим эти элементы на примере стыкового соединения.

Угол скоса кромки а — острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца. При скосе обеих кромок установлен в пределах а=25±2°. При скосе одной кромки угол скоса принимают равным а=45±2°. Скос кромок может быть односторонний и двусторонний, прямолинейный и криволинейный.

Угол разделки кромок ((3) образуется скошенными поверхностями двух соединяемых частей изделия. Угол разделки кромок выполняется при толщине металла более 3 мм. Отсутствие угла разделки кромок может привести к непровару по сечению сварного соединения, а также к перегреву и пережогу металла.

Рис. 1. Элементы подготовки кромок под сварку:
а — угол скоса кромки; Р — угол разделки кромок; с — притупление кромки; в — зазор между стыкуемыми кромками; s — толщина листа (детали)

При сварке толстого металла угол разделки кромок позволяет вести сварку отдельными слоями, что улучшает структуру сварного шва и уменьшает сварочные напряжения и деформации.

Притупление кромки (с) — нескошенная часть торца кромки, подлежащей сварке. Выполняется для обеспечения устойчивого процесса сварки при выполнении первого (корневого) слоя шва. Отсутствие притупления кромок способствовало бы протеканию металла при сварке (прожог). Величина притупления кромки чаще всего принимается равной 2±1 мм.

Зазор между стыкуемыми кромками (в) обеспечивает полный провар по сечению сварного шва при наложении первого (корневого) слоя шва. Отсутствие зазора может привести к непровару корня шва и способствовать увеличению сварочных напряжений. Большое значение для качества сварки имеет равномерность величины зазора по всей длине шва, т. е. соблюдение параллельности свариваемых кромок. Величина зазора чаще всего принимается равной 2±1 мм.

Сварка стыковых соединений деталей неодинаковой толщины при разнице, не превышающей значений, указанных в таблице, должна проводиться так же, как деталей одинаковой толщины; конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по большей толщине.

Для осуществления плавного перехода от одной детали к другой допускается наклонное расположение поверхности шва.

При разности в толщине свариваемых деталей свыше значений, указанных в таблице, на детали большей толщины должен быть сделан скос с одной или двух сторон до толщины тонкой детали.

Рис. 2. Сварка и подготовка кромок листов неодинаковой толщины:
а — наклонное расположение поверхности шва; б — односторонний скос листа; в — двусторонний скос листа; г — скос листа с последующей разделкой кромок

При этом конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по меньшей толщине.

Скос кромки (листа) регулирует плавный переход от толстой свариваемой детали к тонкой, уменьшая напряжения в сварной конструкции.

В стыковых, тавровых и угловых соединениях толщиной более 16 мм, выполненных в монтажных условиях, допускается увеличение зазора между стыкуемыми кромками (в) до 4 мм с одновременным уменьшением значения угла скоса кромок (а) на 3°.

Допускается смещение свариваемых кромок перед сваркой относительно друг друга, не более:
0,5 мм — для деталей толщиной до 4 мм;
1,0 мм — для деталей толщиной 4—10 мм;
но не более 3 мм — для деталей толщиной 10—100 мм.

основ и образовательных программ в США - Музыка и дети

Краткое содержание главы: В первой половине этой главы делается попытка определить музыку как предмет и предлагаются взгляды на музыку, включая базовый словарный запас и то, что вы должны знать о музыке, чтобы использовать ее в своей работе с детьми. Во второй половине дается краткий обзор музыкального образования и преподавания в США, что составляет основу дисциплины для книги.

«Музыка» - один из самых сложных терминов для определения, отчасти потому, что представления о музыке кардинально изменились с течением времени только в одной только западной культуре.Если мы посмотрим на музыку в разных частях света, мы обнаружим еще больше вариаций и идей о том, что такое музыка. Определения варьируются от практических и теоретических (греки, например, определяли музыку как «тоны, упорядоченные по горизонтали как мелодии и по вертикали как гармония») до вполне философских (согласно философу Жаку Аттали, музыка - это звуковое событие между шумом и тишиной, и согласно для Хайдеггера музыка - это то, в чем правда работает). Также следует учитывать социальные аспекты музыки.Как отмечает музыковед Чарльз Сигер, «Музыка - это система коммуникации, включающая структурированные звуки, издаваемые членами сообщества, которые общаются с другими членами» (1992, стр. 89). Этномузыколог Джон Блэкинг заявляет, что «мы можем пойти дальше и сказать, что музыка - это звук, который структурирован или организован человеком» (1973), охватывая все основы очень широким штрихом. Некоторые теоретики даже считают, что не может быть универсального определения музыки из-за ее культурной специфики.

Хотя нам может быть трудно представить, во многих культурах, например в странах Африки или среди некоторых коренных народов, нет слова для обозначения музыки.Напротив, связь музыки и танца с повседневной жизнью настолько близка, что людям не нужно концептуально разделять их. Согласно этномузыковеду Бруно Неттлу (Bruno Nettl, 2001), в некоторых языках североамериканских индейцев нет слова «музыка», отличного от слова «песня». Мелодии флейты тоже называются «песнями». У народа хауса в Нигерии необычайно богатый словарный запас для рассуждений о музыке, но нет ни одного слова для обозначения музыки. Басонге Заира имеют широкое представление о музыке, но не имеют соответствующего термина.Для басонье музыка - это чисто человеческий продукт. Для них, когда вы довольны, вы поете, а когда злитесь, вы шумите (2001). У народа кпелле в Либерии есть одно слово «пел», чтобы описать движение, которое хорошо танцуется (Stone, 1998, стр. 7). Некоторые культуры отдают предпочтение определенным аспектам музыки. Индийская классическая музыка, например, не содержит гармонии, а содержит только три текстуры мелодии, ритма и гудения. Однако индийские музыканты более чем компенсируют отсутствие гармонии со сложными мелодиями и ритмами, которые невозможны на Западе из-за включения гармонии (последовательности аккордов), которые требуют менее сложных мелодий и ритмов.

То, что мы можем слышать как музыку на Западе, может не быть музыкой для других. Например, если мы слышим исполнение Корана, это может звучать как пение и музыка. Мы слышим все «части», которые мы считаем музыкой - ритм, высоту звука, мелодию, форму и т. Д. Однако мусульманское понимание этого звука таково, что на самом деле это усиленная речь или декламация, а не музыка, и отдельная категория. За этим стоит сложная философская аргументация: в мусульманской традиции представление о музыке как о развлечении рассматривается как унизительное; поэтому священный Коран нельзя назвать музыкой.

Операция 2A

Слушайте

Чтение Корана, 22-я сура (глава) Корана, прочитанное Мишари Рашидом Аль-Эфаси из Кувейта.

Хотя точное определение музыки широко варьируется даже на Западе, музыка содержит мелодию, гармонию, ритм, тембр, высоту звука, тишину и форму или структуру. Что мы знаем о музыке на данный момент…

  • Музыка состоит из звука.
  • Музыка состоит из звуков и тишины.
  • Музыка - это намеренно , сделанное арт.
  • Музыка - это звук, организованный людьми (Бакан, 2011).

Рабочее определение музыки для наших целей может быть следующим: музыка - это намеренно организованная форма искусства, среда которой - звук и тишина, с основными элементами высоты звука (мелодия и гармония), ритма (размер, темп и артикуляция), динамика, а также качества тембра и фактуры.

Помимо стандартного определения музыки, необходимо учитывать поведенческие и культурные аспекты. Как отмечает Титон в своем основополагающем тексте Worlds of Music (2008), мы «делаем» музыку двумя разными способами: мы делаем музыку физически ; я.э., мы смываем струны скрипки, поем, нажимаем на клавиши пианино, вдуваем воздух в флейту. Мы также создаем музыку нашим разумом, мысленно, конструируя наши представления о музыке и то, что мы думаем о музыке; то есть, когда это должно быть исполнено или какая музыка «хорошая», а какая «плохая». Например, считается, что жанр классической музыки имеет более высокий социальный статус, чем популярная музыка; вокалист рок-группы ценится больше, чем барабанщик; ранний блюз и рок считались «злом» и оказывали негативное влияние; мы маркируем некоторые песни как детские и считаем их неуместными для пения после определенного возраста; и т.п.

Музыка работает прежде всего со звуком и временем. Это звуковое событие - общение, подобное речи, которое требует от нас слушать, обрабатывать и отвечать. С этой целью он является частью континуума того, как мы слышим все звуки, включая шум, речь и тишину. Где границы между шумом и музыкой? Между шумом и речью? Каким образом некоторые виды музыки, такие как рэп, бросают вызов нашим первоначальным представлениям о речи и музыке, интегрируя речь как часть музыки? Как некоторые композиции, такие как 4’33 ’Джона Кейджа, бросают вызов нашим представлениям о художественном замысле, музыке и тишине?

подробнее Джон Кейдж 4’33 ’’

посмотрите это видео Анненберга: Изучение мира музыки

Деятельность 2B

Представьте реакцию аудитории, когда они впервые увидят фильм Кейджа 4’33 ”.Как они отреагируют через 15 секунд? 30? Одна минута?

Базовые музыкальные элементы

  • Звук (обертон, тембр, высота, амплитуда, длительность)
  • Мелодия
  • Гармония
  • Ритм
  • Текстура
  • Структура / форма
  • Выражение (динамика, темп, артикуляция)

Чтобы чему-то научить, нам нужен консенсус по базовому списку элементов и определений. Этот список включает в себя основные элементы музыки, как мы их понимаем в западной культуре.

1. Звук

Обертон: Основная высота звука с результирующими высотами, звучащими над ним в соответствии с серией обертонов. Обертоны - это то, что придает каждой ноте уникальный звук.

смотреть это горловое пение

Тембр: тон цвет звука, возникающего из обертонов. Каждый голос имеет уникальный цветовой тон, который описывается с помощью прилагательных или метафор, таких как «гнусавый», «резонансный», «яркий», «резкий», «высокий», «низкий», «хриплый», «пронзительный», «звонкий». , «Округлый», «теплый», «мягкий», «темный», «яркий», «тяжелый», «легкий», «вибрато».”

Высота: частота вибрации ноты (названия нот C, D, E и т. Д.).

Амплитуда: насколько громкий или тихий звук.

Продолжительность: насколько длинный или короткий звук.

2. Мелодия

Последовательность нот; серия презентаций, часто объединяемых в фразы.

3. Гармония

Одновременное вертикальное сочетание нот, обычно образующее аккорды.

4. Ритм

Организация музыки во времени.Также тесно связан с измерителем.

5. Текстура

Плотность (толщина или тонкость) слоев звуков, мелодий и ритмов в произведении: например, сложная оркестровая композиция будет иметь больше возможностей для плотных текстур, чем песня, сопровождаемая только гитарой или фортепиано.

Наиболее распространенные типы текстур:

  • Монофония: один слой звука; например, сольный голос
  • Гомофония: мелодия с аккомпанементом; например, солист и группа; певец и аккомпанемент гитары или фортепиано; и т.п.
  • Полифония: два или более независимых голоса; например, раунд или фуга.

смотреть эту музыкальную текстуру

6. Структура или форма

Части или движения пьесы; то есть куплет и припев, форма сонаты, ABA, Rondo (ABACADA), тема и вариации.

7. Выражение

Динамика: громкость (амплитуда) - насколько громко, тихо, средне, постепенно становится громче или тише (крещендо, декрещендо).

Темп: ударов в минуту; насколько быстро, средне или медленно проигрывается или поется музыкальное произведение.

Артикуляция: способ игры нот или произнесения слов: например, длинные или короткие, ударные или безударные, такие как короткие ( staccato, ), плавные ( legato, ), ударные ( marcato, ), внезапные выделения (). sforzando ), невнятная и т. д.

Что слышат дети? Как они реагируют на музыку?

Теперь, когда у нас есть список определений, для наших целей давайте уточним определение музыки, имея в виду, как детей воспринимают музыку и составляющие музыкальные элементы звука (тембр), мелодию, гармонию, ритм, структуру или форму, выражение и текстура.Музыкальные встречи детей могут быть инициированы самими детьми или сверстниками, а также инициированы учителем или персоналом в классе или в детском саду. Независимо от типа встречи, основные музыкальные элементы играют важную роль в том, как дети реагируют на музыку. Одним из наиболее важных элементов для всех людей является тембра звука. Распознавание тембра звука важно для людей в том смысле, что оно помогает нам различать источник звука, то есть кто нас зовет - наши родители, друзья и т. Д.Он также предупреждает нас о возможной опасности. Дети могут различать тембр звука с самого раннего возраста, включая тембры голоса сверстников, родственников и учителей, а также тембры различных инструментов.

Исследования показывают, что даже самые маленькие дети являются достаточно искушенными слушателями. Уже в двухлетнем возрасте дети реагируют на музыкальный стиль, темп и динамику и даже с пяти лет отдают предпочтение определенным музыкальным стилям (например, поп-музыке перед классической).Мец и его сверстники утверждают, что «общей способностью, присущей маленьким детям, является воспроизведение посредством движения наиболее постоянных и характерных черт музыки, таких как динамика, размер и темп» (Metz, 1989; Gorali-Turel, 1997; Chen- Hafteck, 2004). На совокупном уровне дети физически реагируют на ритм музыки и могут двигаться более точно, когда темп музыки более четко соответствует естественному темпу ребенка. Как и следовало ожидать, дети довольно резко реагируют на динамические уровни громкости и звука, меняя свои движения, чтобы соответствовать изменяющимся уровням громкости.

Тот факт, что дети реагируют на выразительные элементы музыки (динамика, темп и т. Д.), Не должен вызывать удивления. Большинство людей реагируют на те же атрибуты музыки, что и дети. Мы слышим изменения темпа (быстрый или медленный), изменения динамики (громкие или тихие), мы физически реагируем на ритм бас-гитары или барабанов, и мы внимательно слушаем мелодию, особенно если есть слова. Это одни из самых привлекательных элементов, наряду с ритмом и мелодией.

Этого и следовало ожидать. Однако есть и другие исследования, выводы которых по этому поводу более расплывчаты. Согласно исследованию Симса и Кэссиди, отношение и реакция детей на музыку, похоже, не основаны на конкретных музыкальных характеристиках, и у детей могут быть очень идиосинкразические реакции и стили слушания (1997). В основном дети не различают детей и положительно реагируют практически на любую музыку (Kim, 2007, p. 23).

Деятельность 2C

На какой тип музыки дети могут лучше всего реагировать с учетом их музыкального восприятия и наклонностей? Есть ли какой-то конкретный жанр музыки, конкретная песня или набор песен? Как заставить их активно реагировать, обладая высоким уровнем познавательной способности?

Словарь для преподавателей музыки

После ознакомления с приведенным выше списком базовой музыкальной лексики (e.g., мелодия, ритм), ознакомьтесь с практическим словарным запасом : другими словами, музыкальные термины, которые вы могли бы использовать при работе над музыкой с уроком для детей, которые соответствуют их естественному восприятию музыки. Для большинства детей основы легко передаются с помощью дихотомии понятий, например:

  • Быстро или медленно (темп)
  • Громко или тихо (динамика)
  • Короткое или длинное (сочленение)
  • Высокий или низкий (шаг)
  • Устойчивый или неравномерный (биение)
  • Happy or Sad (эмоциональная реакция)

Интересно, что три пары этих дихотомий можно найти в Руководстве Лоуэлла Мейсона для Бостонской музыкальной академии (1839 г.).

Для детей постарше можно использовать более сложные концепции, например:

  • Двойной (2) или тройной (3) счетчик
  • Melodic Contour (мелодия идет вверх или вниз)
  • Грубый или гладкий (тембр)
  • Стих и припев (форма)
  • Major или Minor (шкала)

Основы музыки

Эмоциональные аспекты музыки - это то, на что большинство людей реагирует в первую очередь. Однако, хотя в нашей культуре это важная часть прослушивания музыки, простая субъективная реакция на то, «какие чувства вызывает музыка», похожа на слова олимпийского судьи о том, что она чувствует себя счастливой, наблюдая за прыжком гимнастки.Это вполне может быть правдой, но это не помогает судье понять и оценить все элементы, которые входят в выполнение упражнения гимнасткой, или как правильно его оценивать. Исследования показывают, что учителям, знакомым с основами музыки, и особенно с чтением нот, удобнее использовать музыку при работе с детьми (Kim, 2007). Когда дело доходит до пения, даже знание того, как читать ноты, меняет уровень уверенности учителя, поэтому важно владеть некоторыми основами.

Подготовка к обучению чтению музыки

Официальное чтение нот не требуется для понимания основ музыки. Дети младшего возраста могут изучать музыкальные концепции задолго до того, как выучить письменную нотацию. Применение некоторых слов и понятий, приведенных выше, поможет вам начать различать некоторые внутренние механизмы музыки. Хорошая новость заключается в том, что любой тип музыки можно использовать для практики.

  • Мелодическое направление. Простая возможность распознать, идет ли мелодия вверх или вниз - большой шаг и важный слухово-познавательный процесс для детей.Представьте себе мелодию такой песни, как «Греби, греби, греби своей лодкой». Спойте песню, разделив ее на две фразы (фраза 1 начинается со слова «строка», фраза 2 начинается со слова «весело»). Какое направление фразы 1? Фраза 2? Во время пения нарисуйте в воздухе направление фразы пальцем.
  • Тембр. Попрактикуйтесь в описании различных музыкальных тембров - например, включите различные музыкальные жанры на Pandora и попытайтесь описать слышимые вами тембры, включая тембр голоса певца или инструментальные тембры.
  • Выражение. А теперь попрактикуйтесь в описании выразительных качеств песни. Есть динамика? Какой тип артикуляции есть? Темп быстрый, медленный, средний?

Обучающая нотация: Шаг

Звучит просто, но ноты или высота звука являются строительными блоками музыки. Просто умение читать простые обозначения поможет вам обрести уверенность. Выучить заметки на посохе, конечно, кажется скучным, но придумывать мнемонику для заметок на посохе на самом деле может быть весело.Например, большинство людей знакомы с:

  • Каждый хороший мальчик заслуживает выдумки для обозначения нот линии скрипичного ключа
  • F A C E для обозначения пробелов скрипичного ключа
  • Хорошие парни заслуживают фаджа Всегда для нот линии басового ключа
  • All Cows Eat Grass для басового ключа космические ноты
  • Но предоставление детям возможности разработать свой собственный мнемонический прием для этих заметок может стать творческим способом сделать так, чтобы они сами владели заметками. Как насчет Grizzly Bears Don’t Fly Airplanes для строк басового ключа, или Empty Garbage Before Dad Flips, или Elephants Get Big Dirty Feet для строк скрипичного ключа?

Note / Pitch Name Practice

Обзор заметок: написание слов с названиями заметок

Обучающая нотация: Ритм

Ритм касается организации музыкальных элементов в звуки и паузы.Ритм возникает в мелодии, в аккомпанементе и использует комбинации короткой и большой длительности для создания паттернов и целых композиций. Отдых так же важен для музыки, как и звучащие ритмы, потому что, как и язык, паузы используют тишину, чтобы помочь организовать звуки, чтобы мы могли лучше их понимать.

Записка целиком

Остаток всего

Пунктирная половинная нота

Полуприставка, пунктирная

Половинная нота

Половина остатка

Квартальная нота

Квартал

Нота восьмая

Остаток восьмой

Шестнадцатая нота

Шестнадцатый остаток

Практика ритма: обозначьте каждый ритм

Обучающая нотация: Метр

Meter касается организации музыки на сильные и слабые доли, которые разделены тактами.Заставить детей почувствовать сильные удары, такие как мрачная доля, первая доля в такте, относительно легко. С этого момента нужно считать, услышать и почувствовать, как сильные и слабые доли сгруппированы для создания метра.

Двойные счетчики

В двойном измерителе каждый такт содержит группы из двух долей (или кратных двум). Например, в тактовом размере 2/4 есть две доли в такте, при этом четвертная нота принимает одну долю или один счет. В такте размером 4/4 четыре доли, и четвертная нота также получает одну долю или счет.

Тройные счетчики

В тройном метре каждый такт содержит три доли (или кратные трем). Например, в такте 3/4 такта три доли, а четвертная нота получает одну долю.

Измерители соединений

И двойной, и тройной метр известны как простые метры - это означает, что каждая доля может быть разделена на две восьмые ноты. Размер 6/8 очень распространен в детских стихотворениях и песнях.В такте 6/8 шесть долей, каждая восьмая нота получает одну долю. 6/8 известен как составной метр, что означает, что каждую из двух основных долей можно разделить на три части.

Обучающая нотация: динамика

Изучение основных понятий, таких как динамика и темп, поможет вам лучше вовлечь детей в создание и прослушивание музыки с более тонкими нюансами.

Два основных динамических показателя в музыке:

  • p, для фортепиано , что означает «мягкий»
  • f, для forte , что означает «громкий» или на самом деле с силой, по-итальянски

Более тонкие степени громкости или мягкости обозначаются:

  • mp, для меццо-фортепиано , что означает «умеренно мягкий»
  • mf, для mezzo-forte , что означает «умеренно громкий»

Есть и более крайние степени динамики, представленные:

  • pp, для pianissimo и означает «очень мягкий»
  • ff, для fortissimo и означает «очень громкий»

Условия изменения объема:

  • Crescendo (постепенно увеличивая громкость)
  • Decrescendo (постепенно убывающая громкость)

Крещендо

Decrescendo

Практика динамики

Заполните пустые поля ниже, используя следующие термины: фортиссимо, пианиссимо, меццо-форте, меццо-фортепиано, крещендо, декрещендо, форте, фортепиано

1.p

2. f

3. ff

4. МП

5.

6. mf

7. п.п.

8.

Обучающая нотация: Tempo

Темп - это скорость музыки или количество ударов в минуту.Темп музыки довольно заразителен, и дети физически реагируют как на быструю, так и на медленную скорость. Ниже приведены некоторые термины и их удары в минуту, которые помогут вам измерить различные темпы. Условия написаны на итальянском языке и перечислены от самого медленного к самому быстрому.

  • Larghissimo : очень, очень медленно (19 ударов в минуту или меньше)
  • Могила : медленно и торжественно (20–40 ударов в минуту)
  • Lento : медленно (40–45 ударов в минуту)
  • Largo : широко (45–50 ударов в минуту)
  • Larghetto : довольно широко (50–55 ударов в минуту)
  • Adagio : медленно и величественно (буквально «непринужденно») (55–65 ударов в минуту)
  • Andante : шагающим шагом (глагол andare на итальянском языке означает ходить) (73–77 ударов в минуту)
  • Andantino : немного быстрее, чем andante (78–83 ударов в минуту)
  • Marcia moderato : умеренно маршевым (83–85 ударов в минуту)
  • Moderato : умеренно (86–97 ударов в минуту)
  • Allegretto : умеренно быстрый (98–109 ударов в минуту)
  • Allegro : быстро, быстро и ярко (109–132 ударов в минуту)
  • Vivace : живой и быстрый (132–140 ударов в минуту)
  • Allegrissimo : очень быстро (150–167 ударов в минуту)
  • Presto : очень быстро (168–177 ударов в минуту)
  • Prestissimo : даже быстрее, чем presto (178 ударов в минуту и ​​выше)

Термины, относящиеся к изменению темпа:

  • Ritardando : постепенное замедление
  • Accelerando : постепенное ускорение

Деятельность 2D

Изучение темпа в повседневной жизни: средний человек ходит со скоростью 76-108 ударов в минуту.Плейлисты могут предлагать разные темпы для разных типов упражнений. Найдите свой темп! Какая песня подходит для медленной скорости ходьбы, средней, бойкой, беговой? Магазины проигрывают песни в более медленном темпе, чтобы побудить вас совершить покупки. Сходите в супермаркет или магазин и обратите внимание на свою скорость ходьбы. Это связано с ритмом музыки?

Подробнее Как магазины используют музыку

Весы

Весы - это наборы музыкальных нот, упорядоченные по высоте звука. В западной культуре мы преимущественно используем мажорную и минорную гаммы.Однако во многих детских песнях используются также пентатонические гаммы (как мажорные, так и минорные).

Основная гамма состоит из семи различных высот, которые организованы с помощью комбинации полушагов (одна нота на фортепиано к следующей ноте) и целых шагов (два полутона вместе). Основная шкала выглядит следующим образом: целая целая половина целая целая половина или Ш Ш В Ш Ш В.

В минорной шкале используется следующая формула: W H W W H W W.

Пентатонические гаммы, встречающиеся во многих ранних американских и детских песнях, используют только пять высот, отсюда и прозвище « pent atonic».Есть много типов мажорных пентатонических гамм, но одна из самых популярных мажорных пентатонических гамм похожа на мажорную гамму, но без четвертой или седьмой тональности (Fa или Ti). Одна из распространенных минорных пентатонических гамм похожа на минорную, но также без (Fa или Ti).

Мажорная, минорная (натуральная) и пентатоническая гаммы

Практика шкалы

Обозначьте полушаги и целые шаги гаммы до мажор.

Попрактикуйтесь в написании собственной гаммы до мажор.

Обозначьте полушаги и целые шаги гаммы ля минор.

Попрактикуйтесь в написании собственной гаммы ля минор.

Ресурсы для дальнейшего обучения

Существует множество веб-сайтов, посвященных основам музыки, включая нотный стан, ноты, ключи, строки бухгалтерской книги, ритм, метр, гаммы, аккорды и последовательности аккордов.

Теория музыки

www.musictheory.net

musictheory.net - это ресурс по теории музыки, от начального до сложного.Он содержит активные определения музыкальных терминов; уроки музыки о значениях нотной грамоты; и упражнения, предназначенные для дальнейшего понимания музыкальных нот, аккордов и многих других музыкальных аспектов. На этом сайте также есть всплывающее пианино и случайный калькулятор, специально для того, чтобы помочь пользователям научиться и практиковать развивающиеся музыкальные навыки. На нем также есть страница продуктов с приложениями, которые люди могут купить, чтобы практиковаться и использовать музыку на ходу через свои смартфоны. Сайт подходит для людей в возрасте от 12 лет и очень удобен для пользователей.

http://www.musictheoryvideos.com/

Сайт

Musictheoryvideos.com был разработан Стивеном Уайлсом в надежде сделать теорию музыки активной частью обучения музыке. На сайте представлены уроки теории музыки для учащихся 1–5 классов в виде таблиц, списков и видео, которые помогут учащимся лучше понять многие аспекты музыки. Есть видео о важности и различии скрипичных и басовых ключей; есть список музыкальных терминов и их значений, и на сайте даже есть видеоролики, влекущие за собой переложение музыки.Это было бы отличным ресурсом для учителей, которые могли бы предложить учащимся, особенно тем, кто мог бы извлечь пользу из дополнительной информации вне класса. Сайт содержит информацию, которая поможет студенту шаг за шагом изучить основы теории музыки с помощью простых коротких видеороликов, дополненных повествованием с британским акцентом.

https: //www.themightymaestro. ком /

Веб-сайт Mighty Maestro содержит интерактивные игры для детей, начинающиеся с нотных значений и высоты тона.К сожалению, некоторые виды деятельности требуют оплаты, но игры с бесплатным доступом очень просты с точки зрения музыкального мастерства и уровня грамотности и очень доступны.

https: //www.classicsforkids. ком /

Classics for Kids - отличный веб-сайт с огромным количеством музыкальной информации, предназначенный для детей. Игры, онлайн-прослушивание, викторины, листы заданий, информация о композиторах и много историй музыки делают этот сайт очень ценным. Веб-сайт удобный, яркий и веселый, с ним очень легко ориентироваться.Также в нем есть разделы для родителей и учителей.

www.mymusictheory.com

Mymusictheory.com включает полезные уроки для учащихся с 1 по 6 классы, а также полезные ссылки для учителей, когда дело доходит до преподавания теории музыки. Учителям они предоставляют музыкальные карточки, планы уроков, поиск слов с подкреплением музыкой и многие другие полезные ресурсы - все в одном месте. Сайт разбит по классам, каждый уровень содержит упражнения и практические экзамены по материалу, изученному на каждом уроке.

www.8notes.com

8notes.com - это большой веб-сайт, на котором можно найти уроки музыки для нескольких инструментов, включая, помимо прочего, фортепиано, гитару, вокал и ударные. Бесплатные ноты доступны для различных инструментов, а также из различных популярных фильмов. Онлайн-метроном, гитарный тюнер, пустые ноты, уроки теории музыки и музыкальные конвертеры - все это доступно на 8notes.com. Этот сайт будет полезен тем, кто изучает новые инструменты, а также опытным музыкантам, которые просто ищут новую музыку для игры.

Чтение заметок
Навыки игры на клавиатуре

У многих классных учителей есть пианино в комнатах, и они не знают, как ими пользоваться или используют их недостаточно. Научиться играть основную мелодию на пианино или клавиатуре или даже добавить к ним несколько аккордов - это отличный способ укрепить уверенность в себе, а дети любят петь под аккомпанемент фортепиано!

Ноты на клавиатуре

Музыкальное образование не существует изолированно в музыкальном классе. На него влияют тенденции в общем образовании, обществе, культуре и политике.

—Харольд Абелес, Критические проблемы музыкального образования , 2010

Как музыкальное образование превратилось в его нынешнюю форму? Всегда ли музыкальные специалисты учили музыке? Каковы были музыкальные обязанности классного учителя? Что ж, чтобы ответить на эти вопросы, нам нужно на мгновение взглянуть в прошлое. Изначально музыка и образование веками работали рука об руку.

Преподавание старинной музыки

XVIII век: Певческие школы и их сборники мелодий

До появления формального музыкального образования в Соединенных Штатах существовали музыка и образование, в первую очередь религиозное.Музыкальное образование в США началось после прибытия паломников и пуритан, когда служители поняли, что их прихожане нуждаются в помощи в пении и чтении нот. Несколько служителей разработали сборники мелодий, в которых использовались четыре ноты сольфеджио (Ми, Фа, Соль, Ла) и ноты формы, чтобы обучать людей пению псалмов и гимнов, необходимых для правильного церковного пения. К 1830 году по всей Новой Англии начали появляться школы пения , основанные на методах, описанных в этих книгах, и некоторые люди посещали уроки пения каждый день (Keene, 1982).Им обещали, что они научатся петь за месяц или сами станут учителями музыки через три месяца.

Некоторые считают, что музыка гимнов этого времени была исключительно американской - стили заимствованы из Ирландии, Англии и Европы, но с использованием танцевальных ритмов, свободных правил гармонии и сложных вокальных партий (контрапунктов), где каждый голос (сопрано, альт, тенор и бас) пели свою уникальную мелодию, и ни у кого не было основной мелодии. Оригинальные американские композиторы, такие как Уильям Биллингс, написали сотни гимнов в этом стиле.

19 век
Иоганн Х. Песталоцци (1746–1827)

Песталоцци был реформатором образования и швейцарским философом, родившимся в 1746 году. Он известен как отец современного образования. Хотя его философии более 200 лет, вы можете признать, что его идеи звучат довольно современно. Он верил в образование, ориентированное на ребенка, которое способствует пониманию мира с уровня ребенка, принимая во внимание индивидуальное развитие и конкретный тактильный опыт, такой как непосредственная работа с растениями, минералами для науки и т. Д.Он выступал за обучение бедных и богатых детей, разбив предмет на отдельные элементы, а также за широкое гуманитарное образование наряду с подготовкой учителей. В США нормальные школы начнут развиваться к концу XIX века, и сторонники образовательной реформы Песталоцци введут в действие систему подготовки учителей, которая влияет на нас по сей день.

Лоуэлл Мейсон (1792–1872) и движение «Лучшая музыка»

Лоуэлл Мейсон, которого считают основоположником музыкального образования в Америке, был сторонником идей Песталоцци, в частности механического метода обучения музыке, при котором сначала воспроизводились и повторялись песни, а затем преподавались концепции.Мейсон написал первую серию книг, основанную на механическом методе, в 1864 году под названием The Song Garden .

Мейсон очень критически относился как к певческой школе того времени, так и к композиционному стилю. Он был в ужасе от обещаний, которые певческие школы давали своим ученикам, а именно, что они могут быть квалифицированы для преподавания всего через несколько месяцев уроков, а также от общих техник композиции, используемых в то время. Мейсон считал музыку, в том числе работы таких композиторов, как Биллингс, «грубой и грубой».Чтобы изменить это, он продвигал упрощенные гармонии, которые делали мелодию наиболее заметным аспектом музыки, и принижал важность других вокальных партий для поддержки мелодии. Он добился этого путем создания школ пения с нотами формы, которые реализовали его музыкальное видение. В результате оригинальный стиль гимна стал сферой ведения школ пения нот формы, в основном на юге, где они процветали в течение многих лет. Самая известная записная книжка-фигурка называется Sacred Harp .

Размещено в Библиотеке Конгресса США (Библиотека Конгресса США и [1]) [общественное достояние] через WikiCommons

Под названием «Новая Британия» «Amazing Grace» появляется в публикации 1847 года Southern Harmony в форме заметок

Песни в Sacred Harp были религиозными гимнами. «Amazing Grace» - одна из песен, опубликованных в этой книге.

Джон Ньютон (1779), Песенник священной арфы (1844)

смотреть эту Shape Note Singing

посмотреть эту Sacred Harp Shape Note Singing

подробнее Shape Notes

В 1833 году Лоуэлл Мейсон и другие начали внедрять идею музыкального образования в школах.Мейсон вместе с Томасом Гастингсом основал первую музыкальную программу для государственных школ в Бостоне, начиная с Бостонской школы пения, в которой дети учили петь по его методике. В конце концов, обычные классные учителя получили образование в обычных школах (позже называвшихся педагогическими колледжами), созданных в середине XIX века, где им преподавали общие предметы, а также предполагалось, что они будут преподавать искусство (Brown, 1919).

Современная начальная школа, осознавая ограничения учебной программы 3 R, обогатила свою программу, добавив такие виды деятельности, как пение, рисование, конструктивные занятия, рассказывание историй и игры, и попыталась организовать свою работу в термины детей, а не предмет (Темпл, 1920, 499).

Музыка и обычная школа

Нормальные школы в XIX веке возникли из-за необходимости обучать растущее молодое американское население. Эти школы были курсами подготовки учителей, обычно с доступом к модельным школам, где обучающиеся учителя могли наблюдать и практиковать преподавание. Музыка была важной частью образования. Педагогическая школа штата Миссури в Уорренсбурге подчеркнула важность музыки в своем каталоге за 1873–74:

.

Вокальная музыка - важность музыки как одной из отраслей образования полностью признана.Вокальная музыка преподается на протяжении всего курса… и учителям рекомендуется сделать ее частью учебного курса в каждой школе, с которой они могут быть связаны (Кин, 1982, стр. 204).

Музыка и образование в Америке: ХХ век

Музыкальные кураторы, курировавшие работу классных руководителей, прошли дополнительное музыкальное образование. Музыкальное образование в начале 20 века продолжалось в ведении музыкального руководителя, в то время как классные учителя были обучены преподавать музыку своим ученикам.Постепенно начал происходить процесс специализации, и музыка стала обычным предметом с собственной сертификацией, образовательная традиция, которая продолжается и по сей день. К 1920-м годам учебные заведения в США начали присуждать степени в области музыкального образования и вместе с такими группами, как Конференция музыкального супервайзера (позже Национальная конференция музыкальных педагогов и в настоящее время Национальная ассоциация музыкальных преподавателей или NAfME ), поддерживали использование квалифицированные учителя музыки в школах.В конце концов, искусство распалось на разные специальности, и была создана отдельная роль учителя музыки, как мы ее знаем.

По иронии судьбы, в то время было большое беспокойство по поводу этих особых учителей музыки. Поскольку музыка больше не находилась в руках классных учителей, были предприняты большие усилия, чтобы «сделать музыку настолько близкой к другой работе, насколько это возможно при нынешней аранжировке специального учителя музыки» (Goodrich, 1901, стр. 133).

Современное музыкальное образование

Методы обучения

Роль музыки в У.Система образования С. постоянно обсуждается. С одной стороны, многие видят структурные проблемы, присущие связи музыки с ее историей, и очевидное различие между преобладанием, важностью и функцией роли музыки в повседневной жизни и ее сложной ролью в классе Sloboda (2001). С другой стороны, требуется усиленная пропагандистская деятельность, чтобы оправдать существование музыки и условия ее пользы для ребенка в условиях угрозы постоянного сокращения бюджета. Учитывая это, важно помнить историю музыкального образования, его происхождение и глубокие корни в американском образовательном опыте.

Начало 20-го века было захватывающим временем для музыкального образования, когда были разработаны и получили распространение несколько важных методов обучения. В Соединенных Штатах музыкальное образование развивалось вокруг метода обучения, Нормального музыкального курса, остатки которого соблюдаются даже сегодня в музыкальных классах. В книгах использовалась «поэтапная» учебная программа с последовательно усложняющимися песнями и упражнениями, а также песни из этих книг, написанные авторами, сочетались с фольклорным и классическим материалом.Электронная копия курса New Normal Music Course (1911) для учеников четвертого и пятого классов доступна через Google Книги.

В Европе и Азии были разработаны четыре выдающихся и очень разных метода обучения музыке: метод Кодай, Орф Шульверк, Судзуки и Далкроз, все они сыграли важную роль в развитии музыкального образования за рубежом и в США и были методами, основанными на народных и классических жанрах. (см. главу 4 для дальнейшего обсуждения этих методов). В отличие от книг по ранней музыке для Нормальной школы, для которых был «недостаток песенного материала, побуждающий авторов оригинального курса в основном использовать свой собственный песенный материал» (Tufts & Holt, 1911, стр.3), Кодай и Орф, в частности, использовали аутентичную музыку в своих методах и аутентичную музыку, непосредственно связанную с жизнью детей (подробнее об этом см. В главе 4).

Грегори А., Уорролл Л. и Сардж А. (1996). Развитие эмоциональных реакций на музыку у детей раннего возраста. Мотивация и эмоции. 20 декабря (4), 341–348.

Бун Р. и Каннингем Дж. (2001). Выражение детьми эмоционального значения в музыке посредством выразительных движений тела Журнал невербального поведения .25 (1) марта, 21–41.

  • Дети в возрасте от четырех до пяти лет могли передать эмоциональное значение в музыке с помощью выразительных движений.

Мец, Э. Р. (1989). Движение как музыкальный ответ у дошкольников. Журнал исследований в области музыкального образования 37 , 48–60.

  • Основным результатом «Движения как музыкального отклика среди детей дошкольного возраста» стало создание содержательной теории двигательных реакций детей на музыку.Автор также сделал выводы из семи положений об обучении детей младшего возраста и о двигательных реакциях на музыку.

Sims, W., & Cassidy, J. (1997). Вербальные и оперантные реакции маленьких детей на вокальные и инструментальные исполнения песен. Журнал исследований в области музыкального образования, 45 (2), 234–244.

  • Музыкальное отношение и реакция детей младшего возраста, похоже, не основаны на конкретных музыкальных характеристиках; у детей могут быть очень своеобразные ответы и стили слушания.

Абелес, Х. (2010). Исторические контексты музыкального образования. В Х. Абелес и Л. Кустодеро (ред.), Критические вопросы музыкального образования: современная теория и практика (1-22). Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета.

Абелес, Х., Кустодеро, Л. (2010). Актуальные проблемы музыкального образования: Современная теория и практика. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета.

Андресс, Б. (1991). От исследования к практике: дети дошкольного возраста и их двигательные реакции на музыку. Дети младшего возраста, , 22–27 ноября.

Аткинсон, П., и Хаммерли, М. (1994). Этнография и включенное наблюдение. В Н. К. Дензин и Ю. С. Линкольн (редакторы), Справочник качественных исследований (248–261), Таузенд-Оукс, Калифорния: Sage Publications.

Attali, J. (1985). Шум: политическая экономия музыки. Миннеаполис: Университет Миннесоты Press.

Бакан, М. (2011). Музыка мира: традиции и трансформации .Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

Блэкинг, Дж. (1973). Насколько музыкален человек? Сиэтл: Вашингтонский университет Press.

Бун Р. Т. и Каннингем Дж. Г. (2001). Детское выражение эмоционального смысла в музыке посредством выразительных движений тела. Журнал невербального поведения 5 (1), 21–41.

Бреслер Л. и Стейк Р. Э. (1992). Методология качественных исследований в музыкальном образовании. В R. Colwell (Ed.), Справочник по исследованиям в области преподавания и обучения музыке (75–90).Нью-Йорк: Книги Ширмера.

Браун, Х.А. (1919). Учебная программа Нормальной школы. Журнал начальной школы 20 (4), 19, 276–284.

Чен-Хафтек, Л. (2004). Музыка и движение от нуля до трех: окно в детскую музыкальность. В Л. А. Кустодеро (ред.), Конференция Комиссии по делам детей младшего возраста ISME - Els Móns Musicals dels Infants (Музыкальные миры детей), 5–10 июля. Escola Superior de Musica de Catalunya, Барселона, Испания. Международное общество музыкального образования.

Коэн, В. (1980). Возникновение музыкальных жестов у детей детского сада (Неопубликованная докторская диссертация). Университет Иллинойса, Шампейн, Иллинойс.

Флор, Дж. У. (2005). Музыкальная жизнь детей раннего возраста . Верхняя река Сэдл, штат Нью-Джерси: Серия музыкального образования Пирсон Прентис-Холл.

Гудрич, Х. (1901). Музыка. Учитель начальной школы и курс обучения , 2 (2), 132–33.

Грауэ, М. Э., и Уолш, Д.Дж. (1998). Изучение детей в контексте: теории, методы и этика. Thousand Oaks, CA: Sage Publications.

Хайдеггер, Мартин. (2008). О происхождении произведения искусства. В Д. Фаррелле Крелле (ред.) Basic Writings (143-212). Нью-Йорк: Харпер Коллинз

Хольгерсен, С. Э., и Финк-Йенсен, К. (2002). «Живое тело - объект и предмет исследования музыкальной деятельности с дошкольниками». Доклад, представленный на заседании 10-й Международной конференции Комиссии по делам детей младшего возраста Международного общества музыкального образования, 5–9 августа, Копенгаген, Дания.

Янесик В. Дж. (1994). Танец дизайна качественного исследования: метафора, методология и значение. В Н. К. Дензин и Ю. С. Линкольн (редакторы), Справочник качественных исследований (209–219). Таузенд-Оукс, Калифорния: Sage Publications.

Джордан-ДеКарбо, Дж. И Нельсон, Дж. А. (2002). Музыка и дошкольное образование. В R. Colwell & C. Richardson (Eds.), Новый справочник по исследованиям в области преподавания и обучения музыке (210–242) . Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета.

Кин, Дж. (1982). История музыкального образования в США. Ганновер, Нью-Хэмпшир: Университетское издательство Новой Англии.

Ким, Х. К. (2007). Убеждения учителей дошкольного возраста о музыке, практике, соответствующей развитию, и взаимосвязи между музыкой и практикой, соответствующей развитию (неопубликованная докторская диссертация). Университет Флориды, Гейнсвилл, Флорида.

Мейсон, Л. (1839). Мануэля из Бостонской музыкальной академии за обучение вокальной музыке в системе Песталоцци .Бостон, Массачусетс: Уилкинс и Картер.

Мейсон, Л. (1866 г.). Певческий сад . Бостон, Массачусетс: Оливер Дитсон и Ко.

Metz, E. (1989). Движение как музыкальный ответ у дошкольников. Журнал исследований в области музыкального образования 37 (1), 48–60.

Муг, Х. (1976). Музыкальный опыт дошкольника . (К. Кларк, пер.). Лондон: Schott Music. (Оригинальная работа опубликована в 1968 г.)

Мурхед, Г. Э., и Понд, Д.(1978). Музыка детей раннего возраста: Общие наблюдения. В Музыка детей младшего возраста (29–64) . Санта-Барбара, Калифорния: Фонд Пиллсбери по развитию музыкального образования. (Оригинальная работа опубликована в 1942 г.)

Неттл, Б. (2001). Музыка. В С. Сэди (ред.), Музыкальный словарь Нью-Гроув и музыкальный словарь s (Том 17, 425-37) Лондон: Музыкальные словари Grove's

Пири, Дж. К., и Пири, И. У. (1986). Влияние воздействия классической музыки на музыкальные предпочтения дошкольников. Журнал исследований в области музыкального образования 33 (1), 24–33.

Ретра, Дж. (2005). Ответы на музыкальные движения в практике дошкольного музыкального образования в Нидерландах. Доклад, представленный на конференции музыкальных педагогов и исследователей детей младшего возраста (MERYC) 4–5 апреля в Университете Эксетера.

Sims, W. L. (1987). Использование видеозаписи в сочетании с систематическим наблюдением за явными физическими реакциями детей на музыку: исследовательская модель для музыкального образования в раннем детстве. Ежегодник ISME 14 , 63–67.

Симс, В. Л., и Нолкер, Д. Б. (2002). Индивидуальные различия в реакции детей детского сада на прослушивание музыки. Журнал исследований в области музыкального образования 50 (2), 292–300.

Певческие школы. (нет данных). Библиотека Конгресса. https://www.loc.gov/collections/music-of-nineteen-century-ohio/articles-and-essays/singing-schools/ (по состоянию на 24 июня 2021 г.).

Слобода, Дж. (2001). Эмоции, функциональность и повседневный музыкальный опыт: где подходит музыкальное образование? Исследования в области музыкального образования 3 (2).

Смитрим, К. (1994). Реакция детей дошкольного возраста на музыку по телевидению. Доклад, представленный на семинаре Комиссии по вопросам детей младшего возраста Международного общества музыкального образования «Жизненно важные связи: маленькие дети, взрослые и музыка», 11–15 июля, Университет Миссури-Колумбия.

Стоун Р. (1998). Африка, энциклопедия мировой музыки Гарленд . Нью-Йорк: Garland Publishing, Inc ..

Темпл, А. (1920). Начальный блок детского сада. Журнал начальной школы, 20/7 (20), 498–509.

Титон, Дж. Т. (2008). Миры музыки: знакомство с музыкой народов мира. Бостон, Массачусетс: Cengage.

Тобин, Дж. Дж., Ву, Д. Ю. Х. и Дэвидсон, Д. Х. (1989). Дошкольное учреждение трех культур - Японии, Китая и США. Нью-Хейвен и Лондон: издательство Йельского университета.

Тафтс Дж. И Холт Х. (1911). Музыкальный курс New Normal. Требуется местонахождение издателя: Silver Burdett and Co.

артикуляция: способ игры нот или произнесения слов; е.г., длинные или короткие, напряженные или безударные

контрапункт: искусство сочетать мелодии

динамика: указывает громкость звука и изменения громкости (например, громкость, мягкость, крещендо, декрещендо).

гармония: одновременное сочетание тонов, особенно при наложении аккордов, приятных для слуха; аккордовая структура в отличие от мелодии и ритма

омофония: мелодия с аккомпанементом; например, солист и группа

группы коренного населения: люди, связанные с определенной территорией, которые формируют свою собственную культуру

мелодия: музыкальные звуки в удобной последовательности или аранжировке

метра: организация сильных и слабых ударов; единица измерения количества ударов в такте

монофония: однослойная или звуковая; е.грамм.; солист

нотация: как пишутся заметки на странице

pitch: частота вибрации ноты

полифония: два и более независимых голоса; например, раунд фуги

псалмы и гимны: образцы церковной музыки

декламация: чтение текста с использованием повышенной речи, аналогично пению

ритм: образец регулярных или нерегулярных импульсов, вызванный в музыке возникновением сильных или слабых мелодических и гармонических ударов

механический метод: техника запоминания, основанная на повторении, особенно когда материал должен быть усвоен быстро

примечания формы: стиль записи, используемый в ранних школах пения в США.S., где каждая банкнота имела уникальную форму, по которой она была идентифицирована

тишина: отсутствие звука

сольфеджио: музыкальный метод обучения чтению по высоте и чтению с листа, с присвоением слогов нотам гаммы; то есть До, Ре, Ми, Фа, Соль, Ла, Ти, До будут назначены для представления и помощи в прослушивании основных нот звукоряда

.

звук: колебания, распространяющиеся через воздух, воду, газ или другие среды, которые воспринимаются барабанной перепонкой человека

темп: относительная скорость или скорость движения, обычно обозначаемая такими терминами, как адажио, аллегро и т. Д., или по метроному. Также количество ударов в минуту

текстура: способ, которым мелодия, гармония и ритм сочетаются в произведении; плотность, толщина или тонкость слоев детали

тембр: цвет тона каждого звука; каждый голос имеет уникальный цветовой тон (вибрато, носовой, резонансный, яркий, звонкий, резкий, высокий, низкий, хриплый, пронзительный, округлый теплый, мягкий, темный, яркий, тяжелый или легкий)

Alpha-Helix - обзор | Темы ScienceDirect

Вторичная структура белка

α -спирали, β -листы и тройные спирали представляют собой три типа вторичных структур.Все они образуются и стабилизируются нековалентными взаимодействиями, в основном водородными связями. Белки могут содержать только одну вторичную структуру или их смеси, а также части белка, которые содержат структуры, которые трудно описать, но не менее упорядоченные, такие как обратные повороты и β -изгибы.

α -Спирали представляют собой правильные правые витки аминокислот длиной 3,6 остатка; 5,41 Å. Водородная связь между первым карбонильным атомом кислорода основной цепи и четвертой NH-группой остатка стабилизирует структуру; Взаимодействия Ван-дер-Уоллса поперек оси дополнительно стабилизируют структуру.Есть несколько редких исключений из этой общей схемы, где водородная связь может происходить между тремя остатками (3 10 -спираль) или между пятью остатками ( π -спираль). Эти структуры намного менее стабильны, чем обычные α -спирали, и обычно не приветствуются. Любая из 20 аминокислот может участвовать в спирали α , но некоторые из них более предпочтительны, чем другие. Ala, Glu, Leu и Met чаще всего встречаются в спиралях, тогда как Gly, Tyr, Ser и Pro встречаются реже.Пролин, например, редко встречается, поскольку азот его основной цепи связан с его циклической боковой группой и не может участвовать в водородных связях. Когда пролины обнаруживаются в α -спиралях, они имеют тенденцию вызывать изгиб спирали из-за стерических затруднений, вызванных ее боковой группой. Их можно найти как первый или последний остаток спирали, где они не вызывают изгиба. Боковые группы остальных аминокислот направлены вниз по спирали. В глобулярных белках те, которые являются гидрофобными, обычно находятся на одной стороне спирали и взаимодействуют с другими аминокислотами белка, а те, которые находятся на другой стороне, обычно гидрофильны и взаимодействуют с растворителем.По этой причине α -спирали глобулярных белков преимущественно обнаруживаются на поверхности белка и содержат полярные, гидрофобные и гидрофильные аминокислоты. В среднем α -спирали в глобулярных белках имеют 11 остатков длиной ∼17 Å. Некоторые α -спирали имеют в основном гидрофобные остатки, которые находятся в гидрофобном ядре глобулярного белка, или являются трансмембранными белками.

β -Листы образуются в результате взаимодействий между параллельными участками белковой цепи.Они либо идут в одном направлении, параллельно; или в обратном направлении, антипараллельно. Эти структуры стабилизируются водородными связями между карбонильным атомом кислорода основной цепи и водородом аминогруппы. В параллельных листах β расстояния между углеродом и азотом, участвующими в связывании на одной нити и на другой, различаются. Это означает, что водородные связи расположены под углом по отношению к белковой нити. Считается, что это делает параллельные β -листы менее стабильными, чем антипараллельные β -листы.В антипараллельных β -листах атомы на противоположных цепях, участвующих в связывании водорода, находятся на одинаковом расстоянии, так что водородные связи находятся под углом 90 ° к цепи. β - Листы не плоские, а имеют складчатый вид из-за того, что атомы C i α расположены последовательно выше и ниже плоскости листа. Боковые группы также расположены последовательно выше и ниже плоскости листа и, следовательно, не могут взаимодействовать друг с другом.У них действительно есть существенные взаимодействия с соседними боковыми цепями и со своим позвоночником. Белки могут содержать параллельные β -листы, антипараллельные β -листы или их смесь, хотя смешанные белки составляют только 20% белков с β -листами. Нити обычно состоят из 5–10 аминокислот, а β -листов содержат 2–15 нитей. Пряди в листах β всегда имеют правую скрутку.

α -спирали и β -листы составляют ~ 50% вторичной структуры белка.Эти структуры соединены петлевыми участками, которые изменяют направление белковой цепи. β -Изгибы соединяют последующие нити в листе β , так что они выровнены параллельно. Каждый изгиб состоит из двух аминокислот, обычно Pro из-за гибкости его пептидной связи C'– N и Gly, потому что его боковая цепь дает наименьшее скучивание в узком повороте. Структура стабилизируется водородными связями между остатками непосредственно перед и после изгиба. Ω-петли называются так, потому что имеют общую форму буквы омега.Обычно они состоят из 6–16 остатков и соединяют α -спиралей и β -листов. Они преимущественно обнаруживаются на поверхности белка в глобулярных белках или соединительной мембране α -спирали на цитоплазматической или внеклеточной поверхности. Эти структуры часто участвуют в процессах распознавания. Некоторые из оставшихся структур неупорядочены, но, тем не менее, важны, поскольку эти области часто придают большую гибкость белкам, необходимым для их функции.

Глава 2: Структура белка - химия

Глава 2: Структура белка

2.1 Структура и свойства аминокислот

2.2 Образование пептидной связи и структура первичного белка

2.3 Структура вторичного белка

2.4 Супервторичная структура и белковые мотивы

2,5 Третичная и четвертичная структура белка

2.6 Сворачивание, денатурация и гидролиз белков

2.7 Ссылки

2.1 Структура и свойства аминокислот

Белки являются одними из наиболее распространенных органических молекул в живых системах и обладают самым разнообразным набором функций среди всех макромолекул. Белки могут быть структурными, регуляторными, сократительными или защитными; они могут служить для транспортировки, хранения или перепонки; или они могут быть токсинами или ферментами. Каждая клетка живой системы может содержать тысячи различных белков, каждый из которых выполняет уникальную функцию. Их структуры, как и их функции, сильно различаются.Однако все они представляют собой полимеры альфа-аминокислот, расположенные в линейной последовательности и связанные друг с другом ковалентными связями.

Структура альфа-аминокислот

Основными строительными блоками белков являются альфа (α) аминокислоты . Как следует из их названия, они содержат функциональную группу карбоновой кислоты и функциональную группу амина. Обозначение альфа используется, чтобы указать, что эти две функциональные группы отделены друг от друга одной углеродной группой.Помимо амина и карбоновой кислоты, альфа-углерод также присоединен к водороду и одной дополнительной группе, которая может различаться по размеру и длине. На схеме ниже эта группа обозначена как R-группа. В живых организмах в качестве строительных блоков белка используются 20 аминокислот. Они отличаются друг от друга только положением R-группы. Основная структура аминокислоты показана ниже:

Рисунок 2.1 Общая структура альфа-аминокислоты


Всего 20 альфа-аминокислот, которые обычно включаются в белковые структуры (рисунок 2.Икс). Различные R-группы имеют разные характеристики в зависимости от природы атомов, включенных в функциональные группы. Есть R-группы, которые преимущественно содержат углерод и водород и очень неполярны или гидрофобны. Другие содержат полярные незаряженные функциональные группы, такие как спирты, амиды и тиолы. Некоторые аминокислоты являются основными (содержащие функциональные аминогруппы) или кислотными (содержащими функциональные группы карбоновых кислот). Эти аминокислоты способны образовывать полные заряды и могут взаимодействовать с ионами.Каждая аминокислота может быть сокращена с использованием трехбуквенного и однобуквенного кода.

Рис. 2.2 Структура 20 альфа-аминокислот, используемых в синтезе белка. R-группы обозначены обведенными / окрашенными участками каждой молекулы. Цвета указывают на определенные классы аминокислот: гидрофобные - зеленый и желтый, гидрофильные полярные незаряженные - оранжевый, гидрофильные кислые - синие, гидрофильные основные - розовые.

Щелкните здесь, чтобы загрузить версию таблицы аминокислот


Неполярные (гидрофобные) аминокислоты

Неполярные аминокислоты можно в значительной степени подразделить на два более конкретных класса: алифатических, аминокислот и ароматических аминокислот., алифатические аминокислоты (глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин и пролин) обычно содержат разветвленные углеводородные цепи, от самого простого глицина до более сложных структур лейцина и валина. Пролин также классифицируется как алифатическая аминокислота, но обладает особыми свойствами, поскольку углеводородная цепь циклизована с концевым амином, создавая уникальную 5-членную кольцевую структуру. Как мы увидим в следующем разделе, посвященном первичной структуре, пролин может значительно изменить трехмерную структуру из-за структурной жесткости кольцевой структуры, когда он включен в полипептидную цепь и обычно обнаруживается в областях белка, где возникают складки или повороты.

Ароматические аминокислоты (фенилаланин, тирозин и триптофан), , как следует из их названия, содержат ароматические функциональные группы в своей структуре, что делает их в значительной степени неполярными и гидрофобными из-за высокого содержания углерода / водорода. Однако следует отметить, что гидрофобность и гидрофильность представляют собой скользящую шкалу, и каждая из различных аминокислот может иметь разные физические и химические свойства в зависимости от своей структуры. Например, гидроксильная группа, присутствующая в тирозине, увеличивает его реакционную способность и растворимость по сравнению с фенилаланином.

Метионин, одна из серосодержащих аминокислот , обычно классифицируется как неполярные, гидрофобные аминокислоты, поскольку концевая метильная группа создает функциональную группу тиоэфира, которая обычно не может образовывать постоянный диполь внутри молекулы и сохраняет низкую растворимость.

Полярные (гидрофильные) аминокислоты

Полярные гидрофильные аминокислоты можно подразделить на три основных класса: полярные незаряженные, кислотные и основные функциональные группы.В пределах полярного незаряженного класса боковые цепи содержат гетероатомы (O, S или N), которые способны образовывать постоянные диполи в R-группе. К ним относятся гидроксил- и сульфоксил-содержащие аминокислоты, серин, треонин и цистеин и амидосодержащие аминокислоты, глутамин и аспаригин. Две аминокислоты, глутаминовая кислота (глутамат) и аспарагиновая кислота (аспартат) составляют кислые аминокислоты и содержат боковые цепи с функциональными группами карбоновых кислот, способными полностью ионизироваться в растворе.Основные аминокислоты , лизин, аргинин и гистидин содержат функциональные аминогруппы, которые можно протонировать для обеспечения полного заряда.

Многие из аминокислот с гидрофильными R-группами могут участвовать в активном сайте ферментов. Активный центр - это часть фермента, которая напрямую связывается с субстратом и осуществляет реакцию. Белковые ферменты содержат каталитических групп , состоящих из R-групп аминокислот, которые способствуют образованию и разрушению связей.Аминокислоты, которые играют важную роль в специфичности связывания активного сайта, обычно не примыкают друг к другу в первичной структуре, а образуют активный сайт в результате сворачивания при создании третичной структуры, как вы увидите позже в глава.

Белковые структуры, построенные из основных аминокислот, могут состоять из сотен аминокислот. Таким образом, для простоты 20 аминокислот, используемых для синтеза белка, имеют аббревиатуры как трехбуквенного, так и однобуквенного кода (Таблица 2.1). Эти сокращения обычно используются для обозначения белковых последовательностей в биоинформатических и исследовательских целях.

Таблица 2.1 Аббревиатуры α-аминокислот



Мысленный вопрос: Триптофан содержит функциональную группу амина, почему триптофан не является основным?

Ответ: Триптофан содержит индольную кольцевую структуру, которая включает функциональную группу амина. Однако из-за близости и электроноакцепторной природы ароматической кольцевой структуры неподеленная пара электронов на азоте недоступна для принятия протона.Вместо этого они участвуют в образовании связей p- в нескольких различных резонансных структурах, возможных для индольного кольца. На рис. 2.3A показаны четыре возможные резонансные структуры для индола. И наоборот, в структуре имидазольного кольца, обнаруженной в гистидине, есть два атома азота, один из которых участвует в образовании резонансных структур (азот № 1 на рисунке 2.3B) и не может принимать протон, а другой (азот № 3 ), которая имеет неподеленную пару электронов, которая может принять протон.

Рис. 2.3 Сравнение структурной доступности неподеленной пары электронов на азоте для принятия протона в кольцевой структуре индола и иммидизола . (A) Показаны четыре резонансные структуры индольной кольцевой структуры, демонстрирующие, что неподеленная пара электронов на азоте участвует в образовании pi -связей. (B) Кольцевая структура имидазола имеет один азот (1), который участвует в резонансных структурах (не показаны) и не может принимать протон, в то время как второй азот (3) имеет неподеленную пару электронов, доступных для принятия протона. как показано.

Разберись самостоятельно:

В приведенном выше примере опишите с помощью химической диаграммы, почему амидные атомы азота, содержащиеся в аспарагине и глутамине, не являются основными.



Альфа-аминокислоты - хиральные молекулы

Если вы изучите структуру альфа-углерода в каждой из аминокислот, вы заметите, что все аминокислоты, кроме глицина, являются хиральными молекулами (Рисунок 2.4) Хиральная молекула - это молекула, которая не накладывается на свое зеркальное отображение. Подобно левой и правой руке с большим пальцем и пальцами в одном порядке, но они являются зеркальными, а не одинаковыми, к хиральным молекулам прикреплены одни и те же предметы в одном и том же порядке, но они являются зеркальными, а не одинаковыми. Варианты зеркального отображения хиральных молекул имеют физические свойства, которые почти идентичны друг другу, что очень затрудняет их различение или разделение.Из-за этой природы им дано специальное название стереоизомера - энантиомеры , и фактически сами соединения получили такое же название! Эти молекулы действительно различаются тем, как они вращают простой поляризованный свет, и тем, как они реагируют и взаимодействуют с биологическими молекулами. Молекулы, вращающие свет в правостороннем направлении, называются правовращающими и обозначаются буквой D. Молекулы, которые вращают свет в левом направлении, называются левовращающими и обозначаются буквой L, чтобы отличить один энантиомер от другого.D- и L-формы аланина показаны на рисунке 2.4B.

Хотя большинство аминокислот могут существовать как в левосторонней, так и в правосторонней формах, жизнь на Земле состоит почти исключительно из левосторонних аминокислот. Протеогенные аминокислоты, включенные в белки рибосомами, всегда находятся в L-конформации. Некоторые бактерии могут включать D-аминокислоты в пептиды, не кодируемые рибосомами, но D-аминокислоты в природе используются редко. Интересно, что когда мы обсудим структуру сахаров в главе XX, мы обнаружим, что сахара, которые включены в углеводные структуры, почти исключительно находятся в D-конформации.Никто не знает, почему это так. Однако доктор. Джон Кронин и Сандра Пиццарелло показали, что из аминокислот, которые падают на Землю из космоса на метеоритах, больше находится в L-конформации, чем в D-конформации. Таким образом, тот факт, что мы состоим преимущественно из L-аминокислот, может быть вызван аминокислотами из космоса.

Почему аминокислоты в космосе благоприятствуют L-конформации? Никто точно не знает, но известно, что излучение также может существовать в левосторонней и правосторонней формах. Итак, существует теория под названием гипотеза Боннера , которая предполагает, что преобладающие формы излучения в космосе (т. Е.от вращающейся нейтронной звезды, например) может привести к селективному образованию гомохиральных молекул, таких как L-аминокислоты и D-сахара. Это все еще спекулятивно, но недавние открытия метеоритов делают эту гипотезу гораздо более правдоподобной.

Рисунок 2.4 Хиральность аминокислот. За исключением простейшей аминокислоты, глицина, все другие аминокислоты, которые включены в белковые структуры, имеют хиральную природу. (A) Демонстрирует хиральность структуры основной альфа-аминокислоты при использовании неспецифической R-группы.(B) Пара энантиомеров D- и L-аланина, верхняя диаграмма представляет модель шара и клюшки, а нижняя диаграмма представляет линейную структуру.

Изображение (A) из NASA


Обратите внимание, что обозначения D и L - это особые термины, используемые для того, как молекула вращает простой поляризованный свет. Это не означает абсолютную стереоконфигурацию молекулы. Абсолютная конфигурация относится к пространственному расположению атомов хирального молекулярного объекта (или группы) и его стереохимическому описанию e.грамм. R или S , имея в виду Rectus или Sinister соответственно.

Абсолютные конфигурации хиральной молекулы (в чистом виде) чаще всего получают с помощью рентгеновской кристаллографии. Альтернативными методами являются оптическая вращательная дисперсия, колебательный круговой дихроизм, использование реагентов хирального сдвига в протонном ЯМР и визуализации кулоновского взрыва. После получения абсолютной конфигурации назначение R или S основано на правилах приоритета Кан-Ингольда-Прелога, , которые можно просмотреть, перейдя по ссылке и на рисунке 2.5. Все хиральные аминокислоты, кроме цистеина, также находятся в S-конформации. Цистеин содержит атом серы, из-за чего R-группа имеет более высокий приоритет, чем функциональная группа карбоновой кислоты, что приводит к R-конформации для абсолютной стереохимии. Однако цистеин действительно вращает простой поляризованный свет в левовращающем или левовращающем направлении. Таким образом, R- и S-обозначения не всегда соответствуют D- и L-конформации.

Рисунок 2.5 Абсолютная конфигурация определяется обозначениями Rectus (R) и Sinister (S). В системе Кан-Ингольда Прелога для наименования хиральных центров группы, присоединенные к хиральному центру, ранжируются в соответствии с их атомным номером, причем наивысший атомный номер получает наивысший приоритет (A на диаграмме выше), а наименьший атомный номер получает наименьший приоритет (D на диаграмме выше). Затем наблюдатель с самым низким приоритетом направляет молекулу в сторону, чтобы правильно сориентировать молекулу для дальнейшей оценки.Затем отслеживается путь приоритетов №1, №2 и №3 (соответствующих A, B и C выше). Если путь идет по часовой стрелке, хиральному центру присваивается R-обозначение, тогда как если путь идет против часовой стрелки, ему присваивается S-обозначение.

Изображение из Википедия


Аминокислоты - цвиттерионы

В химии цвиттерион представляет собой молекулу с двумя или более функциональными группами, из которых по крайней мере одна имеет положительный, а другая отрицательный электрический заряд, а суммарный заряд всей молекулы равен нулю при определенном pH.Поскольку они содержат по крайней мере один положительный и один отрицательный заряд, цвиттерионы также иногда называют внутренними солями . Заряды на различных функциональных группах уравновешивают друг друга, и молекула в целом может быть электрически нейтральной при определенном pH. Значение pH, при котором это происходит, называется изоэлектрической точкой .

В отличие от простых амфотерных соединений, которые могут образовывать либо либо катионную, либо анионную разновидности, цвиттерион одновременно имеет оба ионных состояния.Аминокислоты являются примерами цвиттерионов (рис. 2.6). Эти соединения содержат аммонийную и карбоксилатную группы, и их можно рассматривать как возникающие в результате своего рода внутримолекулярной кислотно-основной реакции: аминогруппа депротонирует карбоновую кислоту.

Рис. 2.6 Аминокислоты - это цвиттерионы. Аминокислота содержит как кислотные (фрагмент карбоновой кислоты), так и основные (фрагмент амина) центры. Изомер справа - это цвиттерионная форма.


Поскольку аминокислоты являются цвиттерионами, а некоторые из них также содержат потенциал для ионизации в своих R-группах, их состояние заряда in vivo , и, таким образом, их реакционная способность может варьироваться в зависимости от pH, температуры и сольватационного статуса локальных микросреда, в которой они расположены.Таблица стандартных значений pK и для аминокислот показана в таблице 2.1 и может использоваться для прогнозирования состояния ионизации / заряда аминокислот и полученных ими пептидов / белков. Однако следует отметить, что статус сольватации в микроокружении аминокислоты может изменять относительные значения pK и этих функциональных групп и обеспечивать уникальные реактивные свойства в активных центрах ферментов (таблица 2.1). Более подробное обсуждение эффектов десольватации будет дано в главе XX, посвященной механизмам ферментативных реакций.

Таблица 2.1

Версия для печати значений pKa


Как видно из таблицы 2.1, семь аминокислот содержат R-группы с ионизируемыми боковыми цепями и обычно находятся в активных центрах ферментов. Напомним, что pK a определяется как pH, при котором ионизированная и неионизированная формы ионизируемой функциональной группы в молекуле существуют в равных концентрациях. Таким образом, когда функциональная группа сдвигается выше или ниже ее значения pK на , произойдет сдвиг в концентрациях ионизированных и неионизированных форм в пользу одного состояния по сравнению с другим.На рис. 2.7 показаны различные R-группы в их неионизированном и ионизированном состояниях и их предпочтительные состояния выше или ниже значения pK a .

Рис. 2.7 Ионизируемые функциональные группы в общих аминокислотах. Во всех аминокислотах как функциональная группа карбоновой кислоты (C-конец), так и функциональная группа амина (N-конец) способны к ионизации. Кроме того, семь аминокислот (аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, аргинин, гистидин, лизин, тирозин и цистеин) также содержат ионизируемые функциональные группы в своих R-группах.Предпочтительные состояния функциональной группы показаны либо выше, либо ниже их соответствующих значений pK a .


Обычно ионизируемая группа будет благоприятствовать протонированному состоянию в условиях pH ниже ее соответствующих значений pK a и будет благоприятствовать депротонированному состоянию в условиях pH выше ее соответствующего значения pK a . Таким образом, значения pK a могут быть использованы для помощи в прогнозировании общих зарядовых состояний аминокислот и их результирующих пептидов / белков в определенной среде.Например, если мы посмотрим на кривую титрования основной аминокислоты, гистидина (рис. 2.8). При достижении каждого pK a состояние заряда аминокислоты изменяется в пользу депротонированного состояния. Таким образом, гистидин будет медленно прогрессировать от общего заряда +2 при очень низком pH (полностью протонированный) до общего заряда -1 при очень высоком pH (полностью депротонирован).

Рис. 2.8. Состояние ионизации гистидина в средах с различным pH. (A) Кривая титрования гистидина от низкого pH до высокого pH.Указывается каждая точка эквивалентности (pK a ). (B) Показывает благоприятное состояние ионизации гистидина после прохождения каждого pK значения .

Изображение адаптировано из Л. Ван Уоррен



Дополнительная практика:

Нарисуйте глутаминовую кислоту и спрогнозируйте общее состояние заряда аминокислоты при pH = 1, pH = 3, pH = 7 и pH = 12.



Образование цистеиновой и дисульфидной связи

Цистеин также является уникальной аминокислотой, поскольку эта боковая цепь способна подвергаться обратимой окислительно-восстановительной ( редокс ) реакции с другими остатками цистеина, создавая ковалентную дисульфидную связь в окисленном состоянии (Рисунок 2.9). Вспомните, что когда молекулы окисляются, они теряют электроны, а когда молекулы восстанавливаются, они приобретают электроны. Во время биологических окислительно-восстановительных реакций ионы водорода ( протонов, ) часто удаляются с электронами из молекулы во время окисления и возвращаются во время восстановления. Таким образом, если реакция теряет или набирает протоны, это хороший признак того, что она также теряет или набирает электроны и что происходит окислительно-восстановительная реакция.Таким образом, получение или потеря протонов может быть простым способом идентифицировать этот тип реакции.

Дисульфидные связи являются неотъемлемой частью образования трехмерной структуры белков и поэтому могут сильно влиять на функцию получаемого белка. В клеточных системах образование / разрыв дисульфидной связи является ферментно-опосредованной реакцией и может использоваться в качестве механизма для контроля активности белка. Дисульфидные связи будут обсуждаться более подробно в разделе 2.xx данной главы и в главе XX.

Рис. 2.9. Цистеин может окисляться с образованием дисульфидных связей. Во время образования дисульфидной связи два цистеина окисляются с образованием молекулы цистина. Это требует потери двух протонов и двух электронов.

назад к началу

2.2 Образование пептидной связи и структура первичного белка

В клеточных системах белки связаны между собой большим ферментным комплексом, который содержит смесь РНК и белков.Этот комплекс называется рибосомой . Таким образом, поскольку аминокислоты связаны друг с другом с образованием определенного белка, они размещаются в очень определенном порядке, который диктуется генетической информацией, содержащейся в молекуле информационной РНК (мРНК). Этот специфический порядок аминокислот известен как первичная последовательность белка . Механизм трансляции, используемый рибосомой для синтеза белков, будет подробно обсуждаться в главе XX.В этой главе основное внимание будет уделено химической реакции, происходящей во время синтеза, и физическим свойствам полученных пептидов / белков.

Первичная последовательность белка связана вместе с использованием дегидратационного синтеза (потеря воды), которые объединяют карбоновую кислоту вышележащей аминокислоты с аминогруппой нижележащей аминокислоты с образованием амидной связи (рис. 2.10). ). Точно так же обратная реакция - это гидролиз и требует включения молекулы воды для разделения двух аминокислот и разрыва амидной связи.Примечательно, что рибосома служит ферментом, который опосредует реакции синтеза дегидратации, необходимые для построения молекул белка, тогда как класс ферментов, называемых протеазами , , необходим для гидролиза белка.

В белковых структурах амидная связь между аминокислотами известна как пептидная связь . Последующие аминокислоты будут добавлены на конце карбоновой кислоты растущего белка.Таким образом, белки всегда синтезируются направленным образом, начиная с амина и заканчивая хвостом карбоновой кислоты. Новые аминокислоты всегда добавляются к хвосту карбоновой кислоты, а не к амину первой аминокислоты в цепи. Направленность синтеза белка определяется рибосомой и известна как синтез N- в C .

Рис. 2.10. Образование пептидной связи. Добавление двух аминокислот для образования пептида требует синтеза дегидратации.


Как отмечалось выше в разделе цвиттерионов, амидные связи имеют резонансную структуру, которая не позволяет атомной неподеленной паре электронов действовать как основание (рис. 2.11).

Рисунок 2.11 Резонансная структура амида. Во время амидного резонанса неподеленные пары электронов из азота участвуют в образовании pi -связи с карбонильным углеродом, образующим двойную связь. Таким образом, амидные атомы азота не являются основными. Кроме того, связь C-N в амидной структуре зафиксирована в пространстве и не может вращаться из-за характера связи p-.

Изображение В.К. Чанг


Вместо этого они участвуют в образовании связи p- с карбонильным углеродом. Кроме того, связь C-N в амидной структуре зафиксирована в пространстве и не может вращаться из-за характера связи p-. Это создает фиксированные физические положения R-групп в растущем пептиде либо в конформации цис или транс . Поскольку R-группы могут быть довольно объемными, они обычно чередуются по обе стороны от растущей белковой цепи в конформации транс .Конформация цис предпочтительна только для одной конкретной аминокислоты, пролина . Это связано с циклической структурой R-группы пролина и стерическими препятствиями, которые создаются, когда пролин принимает конформацию trans (рис. 2.12). Таким образом, остатки пролина могут иметь большое влияние на трехмерную структуру полученного пептида.

Рисунок 2.12. Конформация Cis и Trans R-групп аминокислот. Верхняя диаграмма отображает конформации цис и транс двух соседних аминокислот, обозначенных как X и Y, которые обозначают любую из 20 аминокислот, за исключением пролина. В конформации trans R-группа от аминокислоты X повернута в сторону и находится на другой стороне молекулы по сравнению с R-группой от аминокислоты Y. Эта конформация дает наименьшее количество стерических препятствий по сравнению с cis конформация, в которой R-группы расположены с одной стороны и в непосредственной близости друг от друга.На нижней диаграмме любая аминокислота X расположена перед остатком пролина. Из-за циклизации пролиновой R-группы с амидным азотом в основной цепи это смещает положение пролиновой R-группы, чтобы быть ближе к R-группе от аминокислоты X, когда она принимает конформацию trans . Таким образом, пролин отдает предпочтение конформации цис , которая имеет меньшие стерические препятствия.


Белки представляют собой очень большие молекулы, содержащие множество аминокислотных остатков, связанных вместе в очень определенном порядке.Размер белков варьируется от 50 аминокислот до самого большого известного белка, содержащего 33 423 аминокислоты. Макромолекулы, содержащие менее 50 аминокислот, известны как пептиды (рис. 2.13).


Рис. 2.13. Пептиды и белки - это макромолекулы, состоящие из длинных цепочек аминокислот, соединенных вместе амидными связями. Порядок и природа аминокислот в первичной последовательности белка определяют структуру укладки белка на основе окружающей среды белка (то есть, если он находится внутри клетки, он, вероятно, окружен водой в очень полярной среде. , тогда как если белок встроен в плазматическую мембрану, он будет окружен очень неполярными углеводородными хвостами).


Благодаря большому количеству аминокислот, которые могут быть включены в каждое положение в белке, существуют миллиарды различных возможных комбинаций белков, которые можно использовать для создания новых белковых структур! Например, подумайте о трипептиде, полученном из этого пула аминокислот. В каждой позиции есть 20 различных опций, которые могут быть включены. Таким образом, общее возможное количество образующихся трипептидов будет 20 × 20 × 20 или 20 3 , что равно 8000 различных вариантов трипептидов! А теперь подумайте, сколько вариантов было бы для небольшого пептида, содержащего 40 аминокислот.Было бы 20 40 вариантов, или ошеломляющие 1,09 X 10 52 возможных вариантов последовательности! Каждый из этих вариантов будет различаться по общей форме белка, поскольку природа боковых цепей аминокислот помогает определить взаимодействие белка с другими остатками в самом белке и с окружающей его средой.

Характер аминокислот по всему белку помогает белку складываться и формировать его трехмерную структуру. Именно эта трехмерная форма требуется для функциональной активности белка (т. Е. форма белка = функция белка ). Для белков, находящихся в водной среде клетки, гидрофобные аминокислоты часто находятся внутри структуры белка, тогда как водолюбивые гидрофильные аминокислоты будут на поверхности, где они могут связываться водородом и взаимодействовать с молекулами воды. Пролин уникален, потому что он имеет единственную R-группу, которая образует циклическую структуру с аминогруппой в основной цепи. Эта циклизация - это то, что заставляет пролин принимать конформацию цис , а не конформацию транс в основной цепи.Этот сдвиг в структуре часто означает, что пролины представляют собой положения, в которых происходят изгибы или изменения направления внутри белка. Метионин уникален тем, что он служит исходной аминокислотой почти для всех многих тысяч белков, известных в природе. Цистеины содержат тиоловые функциональные группы и, таким образом, могут окисляться другими остатками цистеина с образованием ковалентных дисульфидных связей в структуре белка (рис. 2.14). Дисульфидные мостики добавляют дополнительную стабильность трехмерной структуре и часто требуются для правильного сворачивания и функционирования белка (Рисунок 2.14).

Рисунок 2.14 Дисульфидные связи. Дисульфидные связи образуются между двумя остатками цистеина в пептидной или белковой последовательности или между различными пептидными или белковыми цепями. В приведенном выше примере изображены две пептидные цепи, которые образуют гормон инсулин. Дисульфидные мостики между двумя цепями необходимы для правильного функционирования этого гормона по регулированию уровня глюкозы в крови.

Изображение предоставлено: CNX OpenStax через Wikimedia Commons


Форма и функции белка

Первичная структура каждого белка приводит к уникальному паттерну сворачивания, который характерен для этого конкретного белка.Таким образом, первичная последовательность - это линейный порядок аминокислот, поскольку они связаны вместе в белковой цепи (рис. 2.15). В следующем разделе мы обсудим сворачивание белка, которое приводит к образованию вторичных, третичных, а иногда и четвертичных белковых структур.

Рис. 2.15. Первичная структура белка представляет собой линейную последовательность аминокислот.

(кредит: модификация работы Национального исследовательского института генома человека)

назад к началу

2.3 Структура вторичного белка

В предыдущем разделе мы отметили жесткость, создаваемую связью CN в амидной связи, когда аминокислоты соединяются друг с другом, и узнали, что это приводит к тому, что R-группы аминокислот благоприятствуют конфромации транс (за исключением пролина, который поддерживает конформацию цис ). Эта жесткость каркаса белка ограничивает потенциал сворачивания и структуру получаемого белка. Однако связи, прикрепленные к α-углероду, могут свободно вращаться и вносить свой вклад в гибкость и уникальные паттерны сворачивания, наблюдаемые внутри белков.Чтобы оценить возможные модели вращения, которые могут возникнуть вокруг α-углерода, обычно измеряются торсионные углы Phi (Φ) и Psi (ψ). Угол кручения Phi (Φ) измеряет вращение вокруг связи α-углерод-азот, оценивая угол между двумя соседними карбонильными атомами углерода, когда вы смотрите прямо вниз по связи α-углерод-азот в плоскость бумаги (рис. 2.16). ). И наоборот, торсионный угол Psi (ψ) измеряет вращение вокруг связи α-углерод-карбонильный углерод, оценивая угол между двумя соседними атомами азота, когда вы смотрите прямо вниз на связь α-углерод-карбонильный углерод (Рисунок 2.16).

Рисунок 2.16 Торсионные углы Phi (Φ) и Psi (ψ). (A) Торсионный угол Phi (Φ) является мерой вращения вокруг связи между α-углеродом и амидным азотом. Он измеряется как угол между двумя карбонильными атомами углерода, примыкающими к связи, показанный на нижней панели. (B) Торсионный угол Psi (ψ) является мерой вращения вокруг связи между α-углеродом и карбонильным углеродом. Он измеряется как угол между двумя атомами азота, примыкающими к связи, показанный на нижней панели.


В то время как связи вокруг α-углерода могут вращаться свободно, предпочтительные торсионные углы ограничены меньшим набором возможностей, поскольку соседние атомы избегают конформаций, которые имеют высокие стерические препятствия, связанные с ними. Г. Рамачандран создал компьютерные модели небольших пептидов для определения стабильных конформаций торсионных углов Phi (Φ) и Psi (ψ). С его результатами он создал так называемый график Рамачандрана, который графически отображает области перекрытия наиболее благоприятных углов кручения Phi (Φ) и Psi (ψ) (Рисунок 2.17)

Рисунок 2.17 График Рамачандрана. Благоприятный и очень благоприятный торсионные углы Phi (Φ) и Psi (ψ) обозначены желтым и красным соответственно. Указаны углы связи для общих вторичных белковых структур.

Изображение изменено с: J. Cooper


Внутри каждого белка небольшие участки белка могут принимать специфические повторяющиеся паттерны сворачивания. Эти специфические мотивы или узоры называются вторичной структурой .Двумя наиболее распространенными вторичными структурными особенностями являются альфа-спираль и бета-гофрированный лист (рис. 2.18). Внутри этих структур внутримолекулярные взаимодействия, особенно водородная связь между амином основной цепи и карбонильными функциональными группами, имеют решающее значение для поддержания трехмерной формы.

Рис. 2.18. Вторичные структурные особенности в структуре белка. Правая альфа-спираль и бета-складчатый лист являются общими структурными мотивами, обнаруженными в большинстве белков.Они удерживаются вместе за счет водородной связи между амином и карбонильным кислородом в основной цепи аминокислоты.

Изображение изменено из: The School of Biomedical Sciences Wiki


Альфа-спираль

Для альфа-спиральных структур очень распространена правая спираль, тогда как левые спирали очень редки. Это связано с торсионными углами Phi (Φ) и Psi (ψ), необходимыми для получения левой альфа-спиральной структуры.Чтобы получить правильную ориентацию левой спирали, белку придется складываться и скручиваться под множеством неблагоприятных углов. Таким образом, они не очень распространены в природе.

Для правой альфа-спирали каждый виток спирали содержит 3,6 аминокислотных остатка (рис. 2.19). Группы R (вариантные группы) полипептида выступают из цепи α -спираль. Основная цепь полипептида образует повторяющуюся спиральную структуру, которая стабилизируется водородными связями между кислородом карбонила и водородом амина.Эти водородные связи возникают с регулярными интервалами, по одной водородной связи на каждую четвертую аминокислоту, и заставляют основную цепь полипептида образовывать спираль. Каждая аминокислота продвигает спираль вдоль своей оси на 1,5 Å. Каждый виток спирали состоит из 3,6 аминокислот; следовательно, шаг спирали составляет 5,4 Å. На спираль приходится в среднем десять аминокислотных остатков. Различные аминокислоты имеют разную склонность к образованию α -спирали. Аминокислоты, которые предпочитают принимать спиральные конформации в белках, включают метионин, аланин, лейцин, глутамат и лизин.Пролин и глицин почти не склонны к образованию спиралей.

Рис. 2.19. Структура правой альфа-спирали. (A) Модель шара и рукояти, вид сбоку. Всего для образования одного витка спирали α требуется 3,6 аминокислоты. Водородная связь между кислородом карбонила и азотом 4-й аминокислоты стабилизирует спиральную структуру. На показанной структуре черные атомы представляют собой альфа-углерод, серый - карбонильные углероды, красный - кислород, синий - азот, зеленый - R-группы и светло-фиолетовый - атомы водорода.(B) Расширенный вид сбоку, линейная структура и модель заполнения пространства (C) Расширенный вид сверху, линейная структура и модель заполнения пространства

Изображение A изменено с: Максим Изображение B и C взято: Генри Якубовски


Ключевые моменты об альфа-спирали:
  • Альфа-спираль более компактна, чем полностью вытянутая полипептидная цепь с углами phi / psi 180 o
  • В белках среднее количество аминокислот в спирали равно 11, что дает 3 витка.
  • Левая альфа-спираль, хотя и разрешенная при осмотре графика Рамачандрана, наблюдается редко, поскольку аминокислоты, используемые для построения структуры белка, являются L-аминокислотами и смещены в сторону образования правой спирали. Когда все же образуются левые спирали, они часто имеют решающее значение для правильного сворачивания белка, стабильности белка или непосредственно участвуют в формировании активного центра.

Рисунок 2.20 Левосторонняя структура альфа-спирали. На этой диаграмме левая альфа-спираль, показанная желтым цветом, является частью витка шпильки в структуре белка и стабилизирована двумя дисульфидными мостиками, показанными желтым цветом.

Рисунок из: Annavarapu, S., Nanda, V. (2009) BMC Struct Biol 9, 61


  • Сердцевина спирали набита плотно. В спирали нет отверстий и пор.
  • Все R-группы простираются наружу и от оси спирали. R-группы могут быть гидрофильными или гидрофобными и могут быть локализованы в определенных положениях на спирали, образуя амфипатические области на белке, или полностью гидрофобные спирали могут также проходить через плазматическую мембрану, как показано на рисунке 2.21

Рис. 2.21. Расположение R-групп в альфа-спиральных структурах. R-группы могут быть расположены внутри альфа-спирали для создания амфипатических областей в белке, где гидрофильные остатки расположены с одной стороны спирали, а гидрофобные - с другой, как показано на виде сбоку (A) или сверху вниз ( ДО Н.Э).R-группы также могут быть полностью гидрофобными в альфа-спиралях, охватывающих плазматическую мембрану, как показано на (D).

Рисунок изменен по: Khara, J.S., et al. (2017) Acta Biomat 57: 103-114 и Ryu, H., et al. (2019) Int J Mol Sci 20 (6) 1437


  • Некоторые аминокислоты чаще встречаются в альфа-спиралях, чем другие. Вот аминокислоты, которые обычно НЕ обнаруживаются в альфа-спиральных структурах: Gly слишком мал и конформационно гибок, чтобы его можно было найти с высокой частотой в альфа-спиралях, а Pro слишком жесткий и в cis -конформация. Pro часто нарушает спиральную структуру, вызывая изгибы белка. Некоторые аминокислоты с боковыми цепями, которые могут связывать Н-связь ( Ser, Asp, и Asn ) и не слишком длинные, по-видимому, действуют как конкуренты донора и акцептора Н-связи основной цепи и дестабилизируют альфа спирали. R-группы с ранним ветвлением, такие как Val и Ile, , дестабилизируют альфа-спираль из-за стерических взаимодействий объемных боковых цепей с основной цепью спирали.
  • Краткое изложение склонности аминокислот к альфа-спиралям (а также к бета-структуре)
  • Альфа-кератины, основной компонент волос, кожи, меха, клювов и ногтей, почти полностью представляют собой альфа-спираль.

Jmol: Обновлено Изолированная спираль из антифриза белка Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

Бета-плиссированный лист:

В β-складчатом листе «складки» образованы водородными связями между атомами в основной цепи полипептидной цепи.Группы R присоединены к атомам углерода и проходят выше и ниже складок складки в конформации trans . Складчатые сегменты выстраиваются параллельно или антипараллельно друг другу, а водородные связи образуются между частично положительным атомом азота в аминогруппе и частично отрицательным атомом кислорода в карбонильной группе остова пептида (рис. 2.21).

Рисунок 2.21 Бета-гофрированная листовая структура. β-гофрированный лист может быть ориентирован в параллельной или антипараллельной ориентации, как показано на (A) выше, с β-гофрированным листом, представленным красными стрелками в виде ленты.Направление стрелки указывает ориентацию белка, при этом стрелка проходит в направлении от N к C. Водородная связь между карбонилом основной цепи и функциональными аминогруппами основной цепи стабилизировала как антипараллельные (B слева), так и параллельные (B справа) β-складчатые листовые структуры.

Изображение (A) с: Xenoblast Изображение (B) с: Fvasconcellos


Другие мотивы вторичной структуры:

Другие важные вторичные структуры включают витков, петель, шпильки , и , гибкие линкеры , .Существует множество различных классификаций витков в структуре белка, включая α-витков, β-витков, γ-витков, δ-витков и π-витков . β-витки (наиболее распространенная форма) обычно содержат четыре аминокислотных остатка (рис. 2.22). Пролин и глицин обычно встречаются в поворотных мотивах, поскольку цис-конформация пролина способствует более резким конформационным изгибам, в то время как минимальная боковая цепь глицина позволяет более плотно упаковывать аминокислоты, чтобы способствовать структуре поворота.

Рис. 2.22. Схема β-витков типа I и II.

Изображение из: Muskid


ω-петля - это универсальный термин для обозначения более длинной, протяженной или неправильной петли без фиксированной внутренней водородной связи. Шпилька - это особый случай поворота, при котором направление основной цепи белка меняется на противоположное и фланкирующие элементы вторичной структуры взаимодействуют. Например, шпилька beta соединяет две антипараллельные β-нити с водородными связями.Иногда повороты обнаруживаются внутри гибких линкеров или петель, соединяющих белковые домены. Линкерные последовательности различаются по длине и обычно богаты полярными незаряженными аминокислотами. Гибкие линкеры позволяют соединительным доменам свободно скручиваться и вращаться, чтобы рекрутировать своих связывающих партнеров через динамику белковых доменов.

назад к началу

2.4 Супервторичная структура и белковые мотивы

Между вторичной структурой и третичной структурой белков находятся более крупные трехмерные особенности, которые были идентифицированы во множестве различных белковых структур.Они известны как супервторичная структура и как белок мотивы . Супервторичная структура обычно состоит из двух вторичных структур, связанных между собой витком, и включает спираль-виток-спираль, спираль-петля-спираль, α-α-углы, β-β-углы и β-шпилька-β (рис. 2.23).

Рисунок 2.23 Примеры сверхвторичных структур. (A) β-шпилька-β-структуры характеризуются резким поворотом шпильки, который не нарушает водородные связи двух β-складчатых листовых структур.(B) Предполагаемая структура спирали-поворот-спираль белка Taspase1, (C) угловая структура α-α, присутствующая в белке Myoglobin.

Изображение A предоставлено: Isabella Daidone Изображение B: Johannes van den Boom, et al. (2016) PLosONE 11 (3): e0151431

Изображение C изменено с: Belles14104


Белковые мотивы представляют собой более сложные структуры, созданные из вторичных и сверхвторичных структурных компонентов, которые являются повторяющимися модальностями, визуализируемыми во многих белковых структурах.

Бета-нити имеют тенденцию закручиваться в правильном направлении, чтобы минимизировать конформационную энергию. Это приводит к образованию интересных структурных мотивов, обнаруженных во многих типах белков. Две из этих структур включают скрученные листы или опоры, а также бета-стволы (рис. 2.24)

Рис. 2.24. Общие структурные мотивы бета-нити. (A) Скрученный лист для правой руки, вид сверху и сбоку, (B) Вид сбоку бета-ствола и (C) Вид сверху бета-ствола

Автор изображения: Генри Якубовски


Структурные мотивы могут выполнять определенные функции в белках, такие как обеспечение связывания субстратов или кофакторов.Например, складка Россмана отвечает за связывание с кофакторами нуклеотидов, такими как никотинамидадениндинуклеотид (NAD + ) (рис. 2.25). Складка Россмана состоит из шести параллельных бета-нитей, которые образуют протяженный бета-лист. Первые три нити соединены α-спиралями, в результате чего получается структура бета-альфа-бета-альфа-бета. Этот образец дублируется один раз, чтобы получить перевернутый тандемный повтор, содержащий шесть нитей. В целом жилы расположены в порядке 321456 (1 = N-концевой, 6 = C-концевой).Пять многонитевых складок, подобных Россманну, расположены в порядке 32145. Общая третичная структура складки напоминает трехслойный сэндвич, в котором начинка состоит из удлиненного бета-листа, а два ломтика хлеба образованы соединяющимися параллельными альфами. спирали.

Рис. 2.25. Фолд Россмана. (A) Структура никотинамидадениндинуклеотида (NAD + ) (B) Диаграмма складки Россмана (спирали A-F красные и нити 1-6 желтые) от E.coli фермент малатдегидрогеназа. Показано, что кофактор NAD + связывается как молекула, заполняющая пространство. (C) Схематическая диаграмма шестицепочечной складки Россмана.

Изображение изменено с: Boghog


Одной из особенностей складки Россмана является ее специфичность связывания кофакторов. Наиболее консервативный сегмент складок Россмана - это первый бета-альфа-бета сегмент. Поскольку этот сегмент находится в контакте с ADP-частью динуклеотидов, таких как FAD, NAD и NADP, его также называют «ADP-связывающей бета-бета складкой».

Интересно, что подобные структурные мотивы не всегда имеют общего эволюционного предка и могут возникать в результате конвергентной эволюции. Так обстоит дело с TIM Barrel, консервативной белковой складкой, состоящей из восьми α-спиралей и восьми параллельных β-цепей, которые чередуются вдоль пептидного остова. Структура названа в честь триозофосфатизомеразы, консервативного метаболического фермента. Бочки TIM - одна из самых распространенных белковых складок. Одна из самых интригующих особенностей представителей этого класса белков заключается в том, что хотя все они демонстрируют одну и ту же третичную складку, между ними очень мало сходства последовательностей.По крайней мере, 15 различных семейств ферментов используют этот каркас для создания соответствующей геометрии активного сайта, всегда на С-конце восьми параллельных бета-цепей цилиндра.

Рисунок 2.26 Ствол TIM. бочки TIM рассматриваются как α / β белковые складки, потому что они включают в себя чередующийся паттерн α-спиралей и β-цепей в одном домене. В цилиндре TIM спирали и нити (обычно по 8 каждой) образуют соленоид, который изгибается и замыкается в форме пончика, топологически известной как тороид.Параллельные β-нити образуют внутреннюю стенку бублика (следовательно, β-бочку), тогда как α-спирали образуют внешнюю стенку бублика. Каждая β-нить соединяется со следующей соседней нитью в цилиндре через длинную правую петлю, которая включает одну из спиралей, так что раскрашивание ленты N-C на виде сверху (A) происходит в радужном порядке вокруг бочка. Ствол TIM также можно рассматривать как состоящий из 8 перекрывающихся правосторонних супервторичных структур β-α-β, как показано на виде сбоку (B).

Изображение изменено с: WillowW


Хотя ленточная диаграмма TIM Barrel показывает отверстие в центральном ядре белка, боковые цепи аминокислот на этом изображении не показаны (рис. 2.26). Ядро белка на самом деле плотно упаковано, в основном с объемными гидрофобными аминокислотными остатками, хотя необходимо несколько глицинов, чтобы дать пространство для маневра для сильно ограниченного центра из 8 приблизительных повторов, чтобы соответствовать друг другу. В упаковочных взаимодействиях между цепями и спиралями также преобладает гидрофобность, и разветвленные алифатические остатки валина, лейцина и изолейцина составляют около 40% от общего количества остатков в β-цепях.

По мере того, как наши знания о бесчисленном множестве структурных мотивов, обнаруженных в сокровищнице природы белковых структур, продолжают расти, мы продолжаем понимать, как структура белка связана с функцией, и мы можем лучше охарактеризовать вновь приобретенные последовательности белка с помощью in silico технологии.

назад к началу

2,5 Структура третичного и четвертичного белка

Полная трехмерная форма всего белка (или сумма всех вторичных структурных мотивов) известна как третичная структура белка и является уникальной и определяющей особенностью этого белка (Рисунок 2.27). Прежде всего, взаимодействия между группами R создают сложную трехмерную третичную структуру белка. Природа групп R, обнаруженных в задействованных аминокислотах, может противодействовать образованию водородных связей, описанных для стандартных вторичных структур, таких как альфа-спираль. Например, группы R с одинаковыми зарядами отталкиваются друг от друга, а группы с разными зарядами притягиваются друг к другу (ионные связи). Незаряженные неполярные боковые цепи могут образовывать гидрофобные взаимодействия.Взаимодействие между боковыми цепями цистеина может приводить к образованию дисульфидных связей.

Рис. 2.27. Структура третичного белка. Третичная структура белков определяется множеством химических взаимодействий. К ним относятся гидрофобные взаимодействия, ионные связи, водородные связи и дисульфидные связи.

Изображение предоставлено: School of Biomedical Sciences Wiki


Все эти взаимодействия, сильные и слабые, определяют окончательную трехмерную форму белка.Когда белок теряет свою трехмерную форму, он обычно больше не функционирует.

В природе некоторые белки образуются из нескольких полипептидов, также известных как субъединицы, и взаимодействие этих субъединиц образует четвертичную структуру . Слабые взаимодействия между субъединицами помогают стабилизировать общую структуру. Например, инсулин (глобулярный белок) имеет комбинацию водородных и дисульфидных связей, из-за которых он в основном собирается в шар.Инсулин начинается как единый полипептид и теряет некоторые внутренние последовательности во время клеточного процессинга, которые образуют две цепи, удерживаемые вместе дисульфидными связями, как показано на рисунке 2.14. Затем три из этих структур группируются, образуя неактивный гексамер (рис. 2.28). Гексамерная форма инсулина - это способ для организма хранить инсулин в стабильной и неактивной конформации, чтобы он был доступен для высвобождения и реактивации в мономерной форме.

Рисунок 2.28 Инсулиновый гормон - хороший пример четвертичной структуры. Инсулин вырабатывается и хранится в организме в виде гексамера (единица из шести молекул инсулина), в то время как активной формой является мономер. Гексамер представляет собой неактивную форму с долговременной стабильностью, которая служит средством защиты высокореактивного инсулина, но при этом остается легкодоступным.

Рисунок: Исаак Йонемото


Предсказание паттерна сворачивания белка на основе его первичной последовательности - чрезвычайно сложная задача из-за присущей гибкости аминокислотным остаткам, которые можно использовать для образования различных вторичных признаков.Как описано Fujiwara и др., Классификация SCOP (структурная классификация белков) и SCOPe (расширенная версия) являются основными базами данных, предоставляющими подробные и всесторонние описания всех известных структур белков. Классификация SCOP основана на иерархических уровнях: первые два уровня, семейство и суперсемейство , описывают близкие и дальние эволюционные отношения, тогда как третий, крат , описывает геометрические отношения и структурные мотивы внутри белка.В рамках схемы складчатой ​​классификации большинство белков отнесено к одному из четырех структурных классов: (1) все α-спирали, (2) все β-листы, (3) α / β для белков с дисперсными структурами и (4) α + β для белков с участками, в которых преобладает тот или иной тип паттерна.

На основании их формы, функции и местоположения белки в широком смысле могут быть охарактеризованы как волокнистые, глобулярные, мембранные или неупорядоченные.

Волокнистые белки

Волокнистые белки характеризуются удлиненными белковыми структурами.Эти типы белков часто объединяются в филаменты или пучки, образуя структурные каркасы в биологических системах. У животных два наиболее распространенных семейства волокнистых белков - это α-кератин и коллаген.

α-кератин

α-кератин - ключевой структурный элемент, из которого состоят волосы, ногти, рога, когти, копыта и внешний слой кожи. Благодаря своей плотно намотанной структуре, он может функционировать как один из самых прочных биологических материалов и находить различное применение у млекопитающих, от хищных когтей до волос для тепла.α-кератин синтезируется путем биосинтеза белка с использованием транскрипции и трансляции, но когда клетка созревает и наполняется α-кератином, она умирает, создавая прочную несосудистую единицу ороговевшей ткани.

Первые последовательности α-кератинов были определены Ханукоглу и Фуксом. Эти последовательности показали, что существует два различных, но гомологичных семейства кератинов, которые были названы кератином типа I и кератином типа II. У человека 54 гена кератина, 28 из которых кодируют тип I, а 26 - тип II. Белки типа I являются кислыми, что означает, что они содержат больше кислых аминокислот, таких как аспарагиновая кислота, в то время как белки типа II являются основными, что означает, что они содержат больше основных аминокислот, таких как лизин. Эта дифференциация особенно важна для α-кератинов, потому что при синтезе его димера субъединицы, спиральной спирали , одна белковая спираль должна быть типа I, а другая - типа II (рис. 2.29). Даже в пределах типа I и II есть кислые и основные кератины, которые особенно дополняют друг друга в каждом организме.Например, в коже человека K5, α-кератин типа II, соединяется в основном с K14, α-кератином I типа, с образованием комплекса α-кератина клеточного слоя эпидермиса кожи.

Димеры Coiled-coil затем собираются в протофиламенты, очень стабильный левосторонний сверхспиральный мотив, который далее мультимеризуется, образуя филаменты, состоящие из множества копий мономеров кератина (рис. 2.29). Основная сила, которая удерживает структуры coiled-coil, связанные друг с другом, - это гидрофобные взаимодействия между аполярными остатками вдоль спиральных сегментов кератина.

Рисунок 2.29. Формирование промежуточной нити. Промежуточные волокна состоят из супспирального комплекса α-кератина. Первоначально два мономера кератина (A) образуют структуру димера спиральной спирали (B) Два димера спиральной спирали соединяются, образуя шахматный тетрамер (C), тетрамеры начинают соединяться вместе (D), в конечном итоге формируя лист из восьми тетрамеров (E ). Затем лист из восьми тетрамеров скручивают в левую спираль, образуя конечную промежуточную нить (E). Электронная микрофотография промежуточной нити показана в верхнем левом углу.

Автор изображения: Правительство США


Коллаген

Волокнистый белок, Коллаген , является наиболее распространенным белком у млекопитающих, составляя от 25% до 35% от общего содержания белка в организме. Он находится преимущественно во внеклеточном пространстве в различных соединительных тканях организма. Коллаген содержит уникальную четвертичную структуру из трех белковых цепей, соединенных вместе, образуя тройную спираль.В основном он находится в фиброзных тканях, таких как сухожилия, связки и кожа.

В зависимости от степени минерализации коллагеновые ткани могут быть жесткими (кость), податливыми (сухожилия) или иметь градиент от жесткого к податливому (хрящ). Его также много в роговице, кровеносных сосудах, кишечнике, межпозвонковых дисках и дентине зубов. В мышечной ткани он служит основным компонентом эндомизия. Коллаген составляет от одного до двух процентов мышечной ткани и составляет 6% веса сильных сухожильных мышц.Фибробласт - наиболее распространенная клетка, вырабатывающая коллаген. Желатин, который используется в пище и промышленности, представляет собой необратимо гидролизованный коллаген. Кроме того, в качестве пищевых добавок используются порошки частично или полностью гидролизованного коллагена. Коллаген имеет множество медицинских применений при лечении заболеваний костей и кожи.

Название коллаген происходит от греческого ( kólla ), что означает «клей», и суффикса -gen , что означает «производство». Это относится к раннему использованию соединения в процессе кипячения кожи и сухожилий лошадей и других животных для получения клея.

Более 90% коллагена в организме человека относится к типу I. Однако по состоянию на 2011 год было идентифицировано, описано и разделено на несколько групп в соответствии с формируемой ими структурой 28 типов коллагена. Пять наиболее распространенных типов:

  • Тип I: кожа, сухожилие, сосудистая сеть, органы, кость (основной компонент органической части кости)
  • Тип II: хрящ (основной коллагеновый компонент хряща)
  • Тип III: сетчатый (основной компонент ретикулярных волокон), обычно встречается вместе с типом I
  • Тип IV: образует базальную пластинку, секретируемый эпителием слой базальной мембраны
  • Тип V: клеточные поверхности, волосы и плацента

Здесь мы сосредоточимся на уникальных свойствах коллагена типа I.Коллаген I типа имеет необычный аминокислотный состав и последовательность:

.
  • Глицин присутствует почти в каждом третьем остатке.
  • Пролин составляет около 17% коллагена.
  • Коллаген
  • содержит две необычные производные аминокислоты, не вставленные непосредственно во время трансляции. Эти аминокислоты находятся в определенных местах относительно глицина и посттрансляционно модифицируются различными ферментами, оба из которых требуют витамина С в качестве кофактора (рис. 2.30).
    • Гидроксипролин, производный от пролина
    • Гидроксилизин, полученный из лизина - в зависимости от типа коллагена различное количество гидроксилизинов гликозилировано (в основном с присоединенными дисахаридами).

Рисунок 2.30. Гидроксилирование пролина и лизина во время посттрансляционной модификации коллагена типа I. Ферменты пролилгидроксилаза и лизилгидроксилаза необходимы для гидроксилирования остатков пролина (A) и лизина (B) соответственно. (Примечание: хотя положение 3 показано выше, пролиловые остатки альтернативно могут быть гидроксилированы в положении 4). Ферменты гидроксилазы модифицируют аминокислотные остатки после того, как они были включены в белок в качестве посттрансляционной модификации, и требуют витамина С (аскорбата) в качестве кофактора.(C) Дальнейшая модификация остатков гидроксилизина путем гликозилирования может привести к включению дисахарида (галактоза-глюкоза) в гидрокси-кислород.


Большинство коллагена образуется аналогичным образом. Процесс синтеза коллагена типа I описан ниже и демонстрирует сложность сворачивания и обработки белка (рис. 2.31).

  1. Внутри ячейки
    1. Во время трансляции на рибосомах вдоль грубого эндоплазматического ретикулума (RER) образуются альфа-цепи двух типов: альфа-1 и альфа-2 цепи.Эти пептидные цепи (известные как препроколлаген) имеют регистрирующие пептиды на каждом конце и сигнальный пептид.
    2. Полипептидные цепи высвобождаются в просвет RER.
    3. Сигнальные пептиды расщепляются внутри RER, и теперь эти цепи известны как про-альфа-цепи.
    4. Внутри просвета происходит гидроксилирование аминокислот лизина и пролина. Этот процесс зависит от кофактора аскорбиновой кислоты (витамина С).
    5. Происходит гликозилирование определенных остатков гидроксилизина.
    6. Тройная альфа-спиральная структура образована внутри эндоплазматического ретикулума из двух цепей альфа-1 и одной цепи альфа-2.
    7. Проколлаген доставляется в аппарат Гольджи, где он упаковывается и секретируется путем экзоцитоза.
  2. Вне камеры
    1. Регистрационные пептиды расщепляются, а тропоколлаген образуется проколлагеновой пептидазой.
    2. Множественные молекулы тропоколлагена образуют фибриллы коллагена посредством ковалентного сшивания (альдольная реакция) лизилоксидазой, которая связывает остатки гидроксилизина и лизина.Множественные коллагеновые фибриллы образуют коллагеновые волокна.
    3. Коллаген может быть прикреплен к клеточным мембранам через несколько типов белков, включая фибронектин, ламинин, фибулин и интегрин.


Рисунок 2.31. Синтез коллагена типа I. Полипептидные цепи синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме и высвобождаются в просвет, где они гидроксилируются и гликозилируются. Тройная спираль проколлагена формируется и транспортируется через аппарат Гольджи, где подвергается дальнейшей обработке.Проколлаген секретируется во внеклеточный матрикс, где расщепляется на тропоколлаген. Тропоколлаген собирается в коллагеновые фибриллы, где происходит сшивание и водородные связи с образованием конечного коллагенового волокна.

Изображение изменено: E.V. Вонг и Британская энциклопедия


Дефицит витамина С вызывает цингу, серьезное и болезненное заболевание, при котором дефектный коллаген препятствует образованию прочной соединительной ткани. Десны портятся и кровоточат, с потерей зубов; кожа меняет цвет, а раны не заживают.До 18 века это состояние было печально известно среди длительных военных, особенно военно-морских, экспедиций, во время которых участников лишали продуктов, содержащих витамин С.

Аутоиммунное заболевание, такое как красная волчанка или ревматоидный артрит, может поражать здоровые коллагеновые волокна. Кортизол стимулирует расщепление коллагена до аминокислот, предполагая, что стресс может усугубить эти болезненные состояния.

Многие бактерии и вирусы выделяют факторы вирулентности, такие как фермент коллагеназа, который разрушает коллаген или препятствует его производству.

назад к началу
Глобулярные белки

Глобулярные белки или сферопротеины представляют собой сферические («шарообразные») белки и являются одним из распространенных типов белков. Глобулярные белки в некоторой степени растворимы в воде (образуют коллоиды в воде), в отличие от волокнистых или мембранных белков. Существует несколько классов складок глобулярных белков, поскольку существует множество различных архитектур, которые могут складываться в примерно сферическую форму.

Термин глобин может более конкретно относиться к белкам, включая глобиновую складку. Глобиновая складка представляет собой обычную трехмерную складку в белках и определяет суперсемейство глобиноподобных белков (рис. 2.32). Эта складка обычно состоит из восьми альфа-спиралей, хотя некоторые белки имеют дополнительные продолжения спиралей на концах. Глобиновая складка встречается в одноименных семействах белков глобина: гемоглобинах и миоглобинах, а также в фикоцианинах.Поскольку миоглобин был первым белком, структура которого была решена, глобиновая складка была, таким образом, первой обнаруженной белковой складкой. Поскольку глобиновая складка содержит только спирали, она классифицируется как полностью альфа-белковая складка.

Рисунок 2.32 Глобиновая складка. (A) Пример глобиновой складки, переносящего кислород белка миоглобина (PBD ID 1MBA) из моллюска Aplysia limacina. (B) Структура тетрамерного белка гемоглобина, содержащего в общей сложности четыре глобиновых складки.

Изображение A: Википедия Изображение B: Zephyris


Термин глобулярный белок довольно старый (датируется, вероятно, 19 веком) и сейчас несколько архаичен, учитывая сотни тысяч белков и более элегантный и описательный словарь структурных мотивов. Сферическая структура индуцируется третичной структурой белка. Неполярные (гидрофобные) аминокислоты молекулы связаны внутри молекулы, тогда как полярные (гидрофильные) аминокислоты связаны снаружи, что позволяет диполь-дипольным взаимодействиям с растворителем, что объясняет растворимость молекулы.

В отличие от волокнистых белков, которые выполняют преобладающую структурную функцию, глобулярные белки могут действовать как:

  • Ферменты, катализируя органические реакции, происходящие в организме в мягких условиях и с высокой специфичностью. Эту роль выполняют разные эстеразы.
  • Посланники, передающие сообщения для регулирования биологических процессов. Эту функцию выполняют гормоны, например, инсулин и т. Д.
  • Транспортеры других молекул через мембраны
  • Запасы аминокислот.
  • Регуляторные роли также выполняются глобулярными белками, а не волокнистыми белками.
  • Структурные белки, например, актин и тубулин, глобулярные и растворимые как мономеры, но полимеризующиеся с образованием длинных жестких волокон

Многие из белков, которые будут подробно описаны в следующих главах, относятся к этому классу белков.

Мембранные белки

Мембранные белки - это белки, которые являются частью биологических мембран или взаимодействуют с ними.Они включают: 1) интегральные мембранные белки, которые являются частью мембраны или постоянно прикреплены к ней, и 2) периферические мембранные белки, которые временно прикрепляются к мембране через интегральные белки или липидный бислой. Интегральные мембранные белки далее классифицируются как трансмембранные белки, которые проходят через мембрану, или интегральные монотопные белки, которые прикрепляются только к одной стороне мембраны.

Мембранные белки, такие как растворимые глобулярные белки, волокнистые белки и неупорядоченные белки, являются обычными. Обладая символической важностью в медицине, мембранные белки являются мишенью для более 50% всех современных лекарственных препаратов. Подсчитано, что 20–30% всех генов в большинстве геномов кодируют мембранные белки. По сравнению с другими классами белков определение структур мембранных белков остается проблемой в значительной степени из-за сложности создания экспериментальных условий, которые могут сохранить правильную конформацию белка в изоляции от его естественной среды (рис. 2.33).

Мембранные белки выполняют множество функций, жизненно важных для выживания организмов:

  • Белки мембранных рецепторов передают сигналы между внутренней и внешней средой клетки.
  • Транспортные белки перемещают молекулы и ионы через мембрану. Их можно разделить на категории в соответствии с базой данных классификации транспортеров.
  • Мембранные ферменты могут обладать многими видами активности, такими как оксидоредуктаза, трансфераза или гидролаза.
  • Молекулы клеточной адгезии позволяют клеткам идентифицировать друг друга и взаимодействовать.Например, белки, участвующие в иммунном ответе.

Рис. 2.33. Схематическое изображение трансмембранных белков. 1. одиночная трансмембранная α-спираль (битопический мембранный белок) 2. политопный трансмембранный α-спиральный белок 3. политопный трансмембранный β-листовой белок. Мембрана представлена ​​светло-коричневым цветом.

Интегральные мембранные белки постоянно прикреплены к мембране. Такие белки можно отделить от биологических мембран только с помощью детергентов, неполярных растворителей или иногда денатурирующих агентов.Их можно классифицировать в зависимости от их отношения к бислою:

  • Интегральные политопные белки - это трансмембранные белки, которые проходят через мембрану более одного раза. Эти белки могут иметь различную трансмембранную топологию. Эти белки имеют одну из двух структурных архитектур:
    • белков спирального пучка, которые присутствуют во всех типах биологических мембран;
    • бета-цилиндрических белков, которые обнаруживаются только во внешних мембранах грамотрицательных бактерий и внешних мембранах митохондрий и хлоропластов.
  • Битопические белки - это трансмембранные белки, которые проходят через мембрану только один раз. Трансмембранные спирали из этих белков имеют значительно отличающиеся распределения аминокислот от трансмембранных спиралей политопных белков.
  • Интегральные монотопные белки - это интегральные мембранные белки, которые прикреплены только к одной стороне мембраны и не охватывают весь путь.

Рисунок 2.34 Схематическое изображение различных типов взаимодействия между монотопными мембранными белками и клеточной мембраной. 1. взаимодействие амфипатической α-спирали, параллельной плоскости мембраны (плоская спираль мембраны) 2. взаимодействие гидрофобной петлей 3. взаимодействие ковалентно связанного липида мембраны ( липидирование ) 4. электростатическое или ионное взаимодействие с мембранные липиды.

Автор изображения: : Foobar


Белки периферической мембраны временно присоединяются либо к липидному бислою, либо к интегральным белкам за счет комбинации гидрофобных, электростатических и других нековалентных взаимодействий.Периферические белки диссоциируют после обработки полярным реагентом, например раствором с повышенным pH или высокой концентрацией соли.

Интегральные и периферические белки могут быть посттрансляционно модифицированы с добавлением жирных кислот, диацилглицериновых или пренильных цепей или GPI (гликозилфосфатидилинозитол), которые могут быть закреплены в липидном бислое.

Неупорядоченные белки

Внутренне неупорядоченный белок ( IDP ) - это белок, не имеющий фиксированной или упорядоченной трехмерной структуры (Рисунок 2.35). IDP охватывают спектр состояний от полностью неструктурированного до частично структурированного и включают случайные клубки, (предварительно) расплавленные глобулы и большие многодоменные белки, соединенные гибкими линкерами. Они составляют один из основных типов белков (наряду с глобулярными, волокнистыми и мембранными белками).

Рис. 2.35. Конформационная гибкость белка SUMO-1 (PDB: 1a5r). Центральная часть показывает относительно упорядоченную структуру. Напротив, N- и C-концевые области (левая и правая соответственно) демонстрируют «внутреннее нарушение», хотя короткая спиральная область сохраняется в N-концевом хвосте.Были преобразованы десять альтернативных моделей ЯМР. Элементы вторичной структуры: α-спирали (красные), β-тяжи (синие стрелки).

Автор изображения: Лукаш Козловски


Открытие IDP бросило вызов традиционной парадигме структуры белка, согласно которой функция белка зависит от фиксированной трехмерной структуры. Эта догма была поставлена ​​под сомнение в течение последних двадцати лет в результате все большего количества данных из различных областей структурной биологии, предполагающих, что динамика белков может иметь большое значение для таких систем.Несмотря на отсутствие стабильной структуры, IDP представляют собой очень большой и функционально важный класс белков. В некоторых случаях IDP могут принимать фиксированную трехмерную структуру после связывания с другими макромолекулами. В целом, IDP во многом отличаются от структурированных белков и, как правило, обладают различными свойствами с точки зрения функции, структуры, последовательности, взаимодействий, эволюции и регуляции.

В 1930-1950-х годах первые структуры белка были решены с помощью кристаллографии белков.Эти ранние структуры предполагали, что фиксированная трехмерная структура может обычно требоваться для обеспечения биологических функций белков. Утверждая, что белки имеют только одну однозначно определенную конфигурацию, Мирски и Полинг не признали, что работа Фишера поддержала бы их тезис с его моделью «Замок и ключ» (1894). Эти публикации закрепили центральную догму молекулярной биологии в том, что последовательность определяет структуру, которая, в свою очередь, определяет функцию белков.В 1950 году Каруш написал о «конфигурационной адаптивности», что противоречит всем предположениям и исследованиям XIX века. Он был убежден, что белки имеют более одной конфигурации на одном уровне энергии и могут выбирать одну при связывании с другими субстратами. В 1960-х годах парадокс Левинталя предположил, что систематический конформационный поиск длинного полипептида вряд ли приведет к единственной свернутой структуре белка в биологически релевантных временных масштабах (то есть от секунд до минут). Любопытно, что для многих (небольших) белков или белковых доменов можно наблюдать относительно быструю и эффективную рефолдинг in vitro .Как указано в «Догме Анфинсена» 1973 г., фиксированная трехмерная структура этих белков уникально кодируется в их первичной структуре (аминокислотной последовательности), является кинетически доступной и стабильной в ряде (близких) физиологических условий и, следовательно, может рассматриваться как нативное состояние таких «упорядоченных» белков.

В последующие десятилетия, однако, многие крупные белковые области не могли быть отнесены к рентгеновским наборам данных, что указывает на то, что они занимают несколько позиций, которые усредняются на картах электронной плотности.Отсутствие фиксированных уникальных положений относительно кристаллической решетки предполагало, что эти области были «неупорядоченными». Спектроскопия ядерного магнитного резонанса белков также продемонстрировала наличие больших гибких линкеров и концов во многих решенных структурных ансамблях. В настоящее время общепринято, что белки существуют как ансамбль подобных структур с некоторыми областями более ограниченными, чем другие. Внутренне неструктурированные белки (IUP) занимают крайний конец этого спектра гибкости, тогда как IDP также включают белки со значительной тенденцией к локальной структуре или гибкие многодоменные сборки.Эти высокодинамичные неупорядоченные области белков впоследствии были связаны с функционально важными явлениями, такими как аллостерическая регуляция и ферментный катализ.

Многие неупорядоченные белки обладают аффинностью связывания со своими рецепторами, регулируемыми посттрансляционной модификацией, поэтому было высказано предположение, что гибкость неупорядоченных белков облегчает различные конформационные требования для связывания модифицирующих ферментов, а также их рецепторов. Внутреннее нарушение особенно обогащено белками, участвующими в передаче клеточных сигналов, транскрипции и ремоделировании хроматина.

Гибкие линкеры

Неупорядоченные области часто встречаются в виде гибких линкеров или петель, соединяющих домены. Линкерные последовательности сильно различаются по длине, но обычно богаты полярными незаряженными аминокислотами. Гибкие линкеры позволяют соединяющим доменам свободно скручиваться и вращаться, чтобы рекрутировать своих связывающих партнеров через динамику белковых доменов. Они также позволяют своим партнерам по связыванию вызывать крупномасштабные конформационные изменения с помощью аллостерии на большие расстояния.

Линейные мотивы

Линейные мотивы - это короткие неупорядоченные сегменты белков, которые опосредуют функциональные взаимодействия с другими белками или другими биомолекулами (РНК, ДНК, сахарами и т. Д.).). Многие роли линейных мотивов связаны с клеточной регуляцией, например, с контролем формы клеток, субклеточной локализацией отдельных белков и регулируемым обменом белков. Часто посттрансляционные модификации, такие как фосфорилирование, настраивают сродство (не редко на несколько порядков величины) отдельных линейных мотивов к специфическим взаимодействиям. В отличие от глобулярных белков IDP не имеют пространственно расположенных активных карманов. Тем не менее, в 80% IDP (~ 3 дюжины), подвергнутых детальной структурной характеристике с помощью ЯМР, присутствуют линейные мотивы, названные PreSMos (предварительно структурированные мотивы), которые являются временными вторичными структурными элементами, примированными для распознавания мишени.В нескольких случаях было продемонстрировано, что эти временные структуры становятся полными и стабильными вторичными структурами, например спиралями, после связывания мишени. Следовательно, PreSMos являются предполагаемыми активными сайтами IDP.

Фальцовка и переплет с сопряжением

Многие неструктурированные белки претерпевают переходы в более упорядоченные состояния при связывании со своими мишенями. Спаренная укладка и связывание могут быть локальными, с участием только нескольких взаимодействующих остатков, или с участием всего белкового домена.Недавно было показано, что спаренная укладка и связывание позволяют захоронить большую площадь поверхности, что было бы возможно только для полностью структурированных белков, если бы они были намного больше. Более того, определенные неупорядоченные области могут служить «молекулярными переключателями» в регуляции определенных биологических функций, переключаясь на упорядоченную конформацию при молекулярном распознавании, например, при связывании малых молекул, связывании ДНК / РНК, ионных взаимодействиях.

Нарушение связанного состояния (нечеткие комплексы)

Внутренне неупорядоченные белки могут сохранять свою конформационную свободу, даже если они специфически связываются с другими белками.Структурный беспорядок в связанном состоянии может быть статическим или динамическим. В нечетких комплексах структурная множественность необходима для функционирования, и манипулирование связанной неупорядоченной областью изменяет активность. Конформационный ансамбль комплекса модулируется посредством посттрансляционных модификаций или белковых взаимодействий. Специфичность ДНК-связывающих белков часто зависит от длины нечетких областей, которая варьируется путем альтернативного сплайсинга. Внутренне неупорядоченные белки адаптируют множество различных структур in vivo в соответствии с условиями клетки, создавая структурный или конформационный ансамбль.

Следовательно, их структуры сильно функционально связаны. Однако только несколько белков полностью неупорядочены в своем естественном состоянии. Нарушение в основном обнаруживается в внутренне неупорядоченных областях (IDR) внутри хорошо структурированного белка. Термин «внутренне неупорядоченный белок» (IDP), следовательно, включает белки, которые содержат IDR, а также полностью неупорядоченные белки.

Наличие и вид белкового нарушения кодируется его аминокислотной последовательностью.В целом, IDP характеризуются низким содержанием объемных гидрофобных аминокислот и высокой долей полярных и заряженных аминокислот, обычно называемой низкой гидрофобностью. Это свойство приводит к хорошему взаимодействию с водой. Кроме того, высокие чистые заряды способствуют беспорядку из-за электростатического отталкивания, возникающего из-за одинаково заряженных остатков. Таким образом, неупорядоченные последовательности не могут в достаточной степени скрыть гидрофобное ядро, чтобы сложиться в стабильные глобулярные белки. В некоторых случаях гидрофобные кластеры в неупорядоченных последовательностях дают ключи для идентификации областей, которые подвергаются сопряженной укладке и связыванию (см. Биологические роли).

Многие неупорядоченные белки обнаруживают области без какой-либо регулярной вторичной структуры. Эти области можно назвать гибкими по сравнению со структурированными петлями. В то время как последние являются жесткими и содержат только один набор углов Рамачандрана, IDP включают несколько наборов углов. Термин гибкость также используется для хорошо структурированных белков, но описывает другое явление в контексте неупорядоченных белков. Гибкость структурированных белков связана с равновесным состоянием, в то время как у ВПЛ это не так.Многие неупорядоченные белки также обнаруживают последовательности низкой сложности, то есть последовательности с избыточным представлением нескольких остатков. В то время как последовательности низкой сложности являются сильным признаком нарушения, обратное не обязательно верно, то есть не все неупорядоченные белки имеют последовательности низкой сложности. Неупорядоченные белки имеют низкое содержание предсказанной вторичной структуры.

назад к началу

2.6 Сворачивание, денатурация и гидролиз белков

Сворачивание белка - это физический процесс, посредством которого белковая цепь приобретает свою естественную трехмерную структуру, конформацию, которая обычно является биологически функциональной, быстрым и воспроизводимым образом (Рисунок 2.36). Это физический процесс, с помощью которого полипептид сворачивается в свою характерную и функциональную трехмерную структуру из случайного клубка. Каждый белок существует в виде развернутого полипептида или случайной спирали при трансляции из последовательности мРНК в линейную цепочку аминокислот. У этого полипептида отсутствует какая-либо стабильная (долговечная) трехмерная структура (левая часть первого рисунка). Поскольку полипептидная цепь синтезируется рибосомой, линейная цепь начинает складываться в свою трехмерную структуру.Сворачивание начинает происходить даже при трансляции полипептидной цепи. Аминокислоты взаимодействуют друг с другом, образуя четко определенную трехмерную структуру, свернутый белок (правая часть рисунка), известный как нативное состояние. Полученная трехмерная структура определяется аминокислотной последовательностью или первичной структурой (догма Анфинсена).

Рисунок 2.36 Белок до и после сворачивания

Автор изображения: DrKjaergaard


Правильная трехмерная структура важна для функционирования, хотя некоторые части функциональных белков могут оставаться развернутыми или, как в случае IDP, оставаться гибкими, поэтому важна динамика белков.Неспособность свернуться в нативную структуру обычно приводит к образованию неактивных белков, но в некоторых случаях неправильно свернутые белки имеют модифицированную или токсичную функциональность. Считается, что несколько нейродегенеративных и других заболеваний являются результатом накопления неправильно свернутых белков, таких как амилоидные фибриллы, обнаруженные у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Сворачивание - это спонтанный процесс, который в основном управляется гидрофобными взаимодействиями, образованием внутримолекулярных водородных связей, силами Ван-дер-Ваальса, и ему противостоит конформационная энтропия.Процесс сворачивания часто начинается совместно с трансляцией, так что N-конец белка начинает сворачиваться, в то время как C-концевой участок белка все еще синтезируется рибосомой; однако молекула белка может самопроизвольно складываться во время или после биосинтеза. Хотя эти макромолекулы можно рассматривать как «сворачивающиеся сами по себе», процесс также зависит от растворителя (вода или липидный бислой), концентрации солей, pH, температуры, возможного присутствия кофакторов и молекулярных шаперонов.Белки будут иметь ограничения на их способность к складыванию из-за ограниченных углов изгиба или возможных форм, как описано в графике Рамачандрана.

Рисунок 2.37 Гидрофобный коллапс. В компактной складке (справа) гидрофобные аминокислоты (показаны черными сферами) схлопываются к центру, чтобы защитить себя от водной среды.

Автор изображения: Tomixdf

Сворачивание белка должно быть термодинамически благоприятным внутри клетки, чтобы реакция была спонтанной.Поскольку известно, что сворачивание белка является спонтанной реакцией, оно должно принимать отрицательное значение свободной энергии Гиббса. Свободная энергия Гиббса при сворачивании белка напрямую связана с энтальпией и энтропией. Для возникновения отрицательного значения ΔG и для того, чтобы сворачивание белка стало термодинамически благоприятным, тогда либо энтальпия, либо энтропия, либо оба условия должны быть благоприятными.

Сведение к минимуму количества гидрофобных боковых цепей, подверженных воздействию воды, является важной движущей силой процесса складывания. Гидрофобный эффект (рис. 2.37) - это явление, при котором гидрофобные цепи белка схлопываются в ядро ​​белка (вдали от гидрофильной среды). В водной среде молекулы воды имеют тенденцию к агрегированию вокруг гидрофобных областей или боковых цепей белка, создавая водные оболочки из упорядоченных молекул воды. Упорядочение молекул воды вокруг гидрофобной области увеличивает порядок в системе и, следовательно, способствует отрицательному изменению энтропии (уменьшению энтропии в системе).Молекулы воды фиксируются в этих водных клетках, что приводит к гидрофобному коллапсу или сворачиванию внутрь гидрофобных групп (рис. 2.38).

Рис. 2.38. Образование клатрата воды. Хлороформ является гидрофобным соединением, поэтому, когда он растворяется в воде с образованием гидрата, гидрофобная гидратация сопровождается отрицательным изменением энтропии из-за повышенного порядка в окружающей воде и положительного изменения теплоемкости, часто вызывая положительное значение ΔG. Подобные водные клетки могут объединяться вокруг гидрофобных белковых остатков перед правильным сворачиванием.


Гидрофобный коллапс возвращает энтропию в систему за счет разрушения водных клеток, что освобождает упорядоченные молекулы воды. Множество гидрофобных групп, взаимодействующих внутри ядра глобулярно свернутого белка, вносит значительный вклад в стабильность белка после сворачивания из-за сильно накопленных сил Ван-дер-Ваальса (особенно сил Лондонской дисперсии).Гидрофобный эффект существует как движущая сила в термодинамике только при наличии водной среды с амфифильной молекулой, содержащей большую гидрофобную область. Прочность водородных связей зависит от их окружения; таким образом, водородные связи, заключенные в гидрофобное ядро, вносят больший вклад, чем водородные связи, находящиеся в водной среде, для стабильности нативного состояния.

Шапероны

Молекулярные шапероны представляют собой класс белков, которые помогают в правильной укладке других белков in vivo (Рисунок 2.39). Шапероны существуют во всех клеточных компартментах и ​​взаимодействуют с полипептидной цепью, чтобы позволить сформироваться нативной трехмерной конформации белка; однако сами шапероны не включены в окончательную структуру белка, которому они помогают. Шапероны могут способствовать сворачиванию, даже когда возникающий полипептид синтезируется рибосомой. Молекулярные шапероны действуют путем связывания для стабилизации нестабильной в других отношениях структуры белка в его пути фолдинга, но шапероны не содержат необходимой информации, чтобы знать правильную нативную структуру белка, которому они помогают; скорее, шапероны работают, предотвращая неправильные складчатые конформации.

Рис. 2.39. Вид сверху комплекса бактериальных шаперонов GroES / GroEL, модель

Автор изображения: Википедия


Таким образом, шапероны на самом деле не увеличивают частоту отдельных шагов, участвующих в пути сворачивания к нативной структуре; вместо этого они работают, уменьшая возможные нежелательные агрегации полипептидной цепи, которые в противном случае могли бы замедлить поиск подходящего промежуточного соединения, и они обеспечивают более эффективный путь для полипептидной цепи, чтобы принять правильные конформации.Шапероны не следует путать с катализаторами сворачивания, которые на самом деле катализируют в противном случае медленные этапы пути сворачивания. Примерами катализаторов фолдинга являются протеин-дисульфидные изомеразы и пептидил-пролилизомеразы, которые могут участвовать в образовании дисульфидных связей или взаимном превращении между стереоизомерами цис и транс соответственно.

Показано, что шапероны

имеют решающее значение в процессе сворачивания белка in vivo , потому что они обеспечивают белок с помощью, необходимой для принятия его правильного выравнивания и конформации, достаточно эффективно, чтобы стать «биологически релевантным».Это означает, что полипептидная цепь теоретически может складываться в свою нативную структуру без помощи шаперонов, как продемонстрировали эксперименты по укладке белков, проведенные in vitro ; , однако, этот процесс оказывается слишком неэффективным или слишком медленным, чтобы существовать в биологических системах; следовательно, шапероны необходимы для сворачивания белка in vivo. Наряду со своей ролью в содействии образованию нативных структур, шапероны, как было показано, участвуют в различных ролях, таких как транспорт белков, деградация, и даже позволяют денатурированным белкам, подвергающимся воздействию определенных внешних денатурирующих факторов, возможность повторно складываться в их правильные нативные структуры.

Денатурация белка

Полностью денатурированный белок не имеет ни третичной, ни вторичной структуры, однако последовательность первичного белка остается нетронутой, и белок существует в виде случайной спирали (рис. 2.39). При определенных условиях некоторые белки могут складываться заново; однако во многих случаях денатурация необратима. Клетки иногда защищают свои белки от денатурирующего воздействия тепла с помощью ферментов, известных как белков теплового шока (тип шаперона), , которые помогают другим белкам как в сворачивании, так и в том, чтобы оставаться свернутыми (Рисунок 2.40). Белки теплового шока экспрессируются в ответ на повышенные температуры или другие стрессы. Некоторые белки вообще никогда не сворачиваются в клетках, кроме как с помощью шаперонов, которые либо изолируют отдельные белки, чтобы их укладка не прерывалась взаимодействиями с другими белками, либо помогают разворачивать неправильно свернутые белки, позволяя им повторно складываться в правильную нативную структуру. Эта функция имеет решающее значение для предотвращения риска осаждения в нерастворимые аморфные агрегаты.

Рисунок 2.40 Денатурация белка. На рисунке (1) изображен правильно свернутый интактный белок. На этапе (2) к системе подводится тепло, превышающее порог поддержания внутримолекулярных белковых взаимодействий. На этапе (3) показан развернутый или денатурированный белок. Цветные области денатурированного белка соответствуют окрашенным областям природного свернутого белка, показанного на (1).

Диаграмма предоставлена: Scurran15


К внешним факторам, участвующим в денатурации белка или нарушении нативного состояния, относятся температура, внешние поля (электрические, магнитные), скученность молекул и даже ограничение пространства, которые могут иметь большое влияние на сворачивание белков.Высокие концентрации растворенных веществ, экстремальные значения pH, механические силы и присутствие химических денатурирующих веществ также могут способствовать денатурации белка. Эти отдельные факторы вместе классифицируются как стрессы. Показано, что шапероны существуют в возрастающих концентрациях во время клеточного стресса и помогают правильному сворачиванию возникающих белков, а также денатурированных или неправильно свернутых.

При некоторых условиях белки не будут сворачиваться в свои биохимически функциональные формы.Температуры выше или ниже диапазона, в котором обычно живут клетки, вызывают разворачивание или денатурирование термически нестабильных белков (вот почему кипячение делает яичный белок непрозрачным). Однако термостабильность белков далеко не постоянна; например, были обнаружены гипертермофильные бактерии, которые растут при температурах до 122 ° C, что, конечно, требует, чтобы их полный набор жизненно важных белков и белковых ансамблей был стабильным при этой температуре или выше.

Гидолиз

Гидролиз - это разрушение последовательности первичного белка путем добавления воды для преобразования отдельных мономерных звеньев аминокислот (Рисунок 2.41).

Рисунок 2.41 Гидролиз белков. В реакции гидролиза вода добавляется через амидную связь, включающую группу -ОН с карбонильным углеродом и реформируя карбоновую кислоту. Водород из воды преобразовывает амин.


Белки участвуют во многих клеточных функциях. Белки могут действовать как ферменты, которые увеличивают скорость химических реакций. Фактически, 99% ферментативных реакций внутри клетки опосредуются белками.Таким образом, они являются неотъемлемой частью процессов создания или разрушения клеточных компонентов. Белки также могут действовать как структурный каркас внутри клетки, помогая поддерживать клеточную форму. Белки также могут участвовать в клеточной передаче сигналов и коммуникации, а также в переносе молекул из одного места в другое. В экстремальных обстоятельствах, таких как голодание, белки также могут использоваться в качестве источника энергии внутри клетки.

назад к началу

2.7 источников

OpenStax, Белки. OpenStax CNX. 30 сентября 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]

Файл: Хиральность руками.jpg. (2017, 16 сентября). Wikimedia Commons, бесплатное хранилище мультимедиа . Получено 17:34, 10 июля 2019 г. с сайта https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Chirality_with_hands.jpg&oldid=258750003.

авторов Википедии. (2019, 6 июля). Цвиттерион. В Википедия, Бесплатная энциклопедия .Получено 21:48, 10 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Zwitterion&oldid=9721

.

авторов Википедии. (2019, 8 июля). Абсолютная конфигурация. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 15:28, 14 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Absolute_configuration&oldid=2423

.

Структурная биохимия / фермент / активный сайт. (2019, 1 июля). Wikibooks, Бесплатный учебник, проект . Получено 16:55, 16 июля 2019 г., с сайта https: // en.wikibooks.org/w/index.php?title=Structural_Biochemistry/Enzyme/Active_Site&oldid=3555410.

Структурная биохимия / Белки. (2019, 24 марта). Wikibooks, Бесплатный учебник, проект . Получено в 19:16, 18 июля 2019 г., с сайта https://en.wikibooks.org/w/index.php?title=Structural_Biochemistry/Proteins&oldid=3529061.

Fujiwara, K., Toda, H., and Ikeguchi, M. (2012) Зависимость склонности аминокислот к α-спирали и β-слою от общего типа белковой складки. BMC Структурная биология 12:18.Доступно по адресу: https://bmcstructbiol.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/1472-6807-12-18

авторов Википедии. (2019, 16 июля). Кератин. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 17:50, 19 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Keratin&oldid=

8340

.

авторов Википедии. (2019, 13 июля). Альфа-кератин. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 18:17, 19 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php? title = Альфа-кератин & oldid = 7410

Инициатива открытого обучения. (2019) Покровные уровни организации. Университет Карнеги Меллон. В анатомии и физиологии. Доступно по адресу: https://oli.cmu.edu/jcourse/webui/syllabus/module.do?context=4348

0020ca6010f804da8baf7ba.

авторов Википедии. (2019, 16 июля). Коллаген. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 03:42, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Collagen&oldid=9954

.

авторов Википедии.(2019, 2 июля). Россманн фолд. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 16:01, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Rossmann_fold&oldid=

8788

.

авторов Википедии. (2019, 30 мая). Ствол ТИМ. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 16:46, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=TIM_barrel&oldid=8969

.

авторов Википедии. (2019, 16 июля). Сворачивание белков. В Википедия, Бесплатная энциклопедия .Получено 18:30, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Protein_folding&oldid=

4145

.

авторов Википедии. (2019, 11 июня). Глобулярный белок. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 18:49, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Globular_protein&oldid=0467

.

авторов Википедии. (2019, 11 июля). Внутренне неупорядоченные белки. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 19:52, 20 июля 2019 г., с https: // en.wikipedia.org/w/index.php?title=Intrinsically_disordered_proteins&oldid=2287

Стратегии на основе структуры вирусной РНК для манипулирования трансляцией

  • 1.

    Хиннебуш, А. Г. и Лорш, Дж. Р. Механизм инициации эукариотической трансляции: новые идеи и проблемы. Cold Spring Harb. Перспектива. Биол. 4 , а011544 (2012).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 2.

    Девер Т. и Грин Р. Фазы удлинения, завершения и рециклинга трансляции у эукариот. Cold Spring Harb. Перспектива. Биол. 4 , а013706 (2012).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 3.

    Нюренберг, Э. и Тампе, Р. Связывание свободных концов: рециклинг рибосом у эукариот и архей. Trends Biochem. Sci. 38 , 64–74 (2013).

    Google ученый

  • 4.

    Сприггс, К. А., Бушелл, М. и Уиллис, А. Е. Трансляционная регуляция экспрессии генов в условиях клеточного стресса. Мол. Ячейка 40 , 228–237 (2010).

    CAS Google ученый

  • 5.

    Уолш, Д., Мэтьюз, М. Б. и Мор, И. Занимаясь трансляцией: синтез белка в инфицированных вирусом клетках. Cold Spring Harb. Перспектива. Биол. 5 , а012351 (2013).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 6.

    Walsh, D. & Mohr, I. Вирусное нарушение механизма синтеза белка-хозяина. Nat. Rev. Microbiol. 9 , 860–875 (2011).

    CAS Google ученый

  • 7.

    Ян, Э., Мор, И. и Уолш, Д. А. Руководство от шапки к хвосту по стратегиям трансляции мРНК в инфицированных вирусом клетках. Annu. Rev. Virol. 3 , 283–307 (2016).

    CAS Google ученый

  • 8.

    Раманатан, А., Робб, Г. Б. и Чан, С. Х. кэппинг мРНК: биологические функции и приложения. Nucleic Acids Res. 44 , 7511–7526 (2016).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 9.

    Декрол, Э., Феррон, Ф., Лескар, Дж. И Канард, Б. Обычные и нетрадиционные механизмы кепирования вирусной мРНК. Nat. Rev. Microb. 10 , 51–65 (2011).

    Google ученый

  • 10.

    Bouloy, M., Plotch, S.J. и Krug, R.M. мРНК глобина являются праймерами для транскрипции вирусной РНК гриппа in vitro. Proc. Natl Acad. Sci. США 75 , 4886–4890 (1978). Это исследование сообщает, что кэпированные концы эндогенных мРНК «захватываются», чтобы обеспечить транскрипцию и трансляцию вируса гриппа .

    CAS Google ученый

  • 11.

    Фуджимура Т. и Эстебан Р. Улавливание кэпа в дрожжевом тивирусе с двухцепочечной РНК L-BC. J. Biol. Chem. 288 , 23716–23724 (2013).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 12.

    Фуджимура, Т. и Эстебан, Р. Механизм захвата кэпа в дрожжевом вирусе с двухцепочечной РНК L-A. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 17667–17671 (2011).

    CAS Google ученый

  • 13.

    Dong, H. et al.Метилирование РНК флавивирусов. J. Gen. Virol. 95 , 763–778 (2014).

    CAS Google ученый

  • 14.

    Хайд, Дж. Л. и Даймонд, М. С. Врожденное иммунное ограничение и антагонизм вирусной РНК, лишенной 2'-O метилирования. Вирусология 479–480 , 66–74 (2015).

    Google ученый

  • 15.

    Козак М. Точечные мутации определяют последовательность, фланкирующую кодон инициатора AUG, который модулирует трансляцию эукариотическими рибосомами. Cell 44 , 283–292 (1986). Это исследование обеспечивает важное понимание деталей выбора стартового кодона трансляции, показывая, что инициация трансляции не так проста, как поиск первого кодона AUG .

    CAS Google ученый

  • 16.

    Vera-Otarola, J. et al. Белок NSs хантавируса Анд экспрессируется из вирусной малой мРНК с помощью механизма сканирования с утечкой информации. J. Virol. 86 , 2176–2187 (2011).

    Google ученый

  • 17.

    Андреев Д.Е. и др. Понимание механизмов эукариотической трансляции, полученное с помощью профилирования рибосом. Nucleic Acids Res. 45 , 513–526 (2017). Эта статья представляет собой обзор возможностей профилирования рибосом для обеспечения понимания различных механизмов трансляции .

    CAS Google ученый

  • 18.

    Турина М., Десвойес Б. и Шолтхоф К. Б. Кластер генов, кодируемый вирусом мозаики паникума, связан с перемещением вируса. Virology 266 , 120–128 (1999).

    Google ученый

  • 19.

    Хаимов О., Синвани Х. и Дикштейн Р. Cap-зависимые механизмы инициации трансляции без сканирования. Biochim. Биофиз. Acta 1849 , 1313–1318 (2015).

    CAS Google ученый

  • 20.

    Ventoso, I. Адаптивные изменения в трансляции мРНК альфавируса позволили колонизировать позвоночных-хозяев. J. Virol. 86 , 9484–9494 (2012).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 21.

    Ventoso, I. et al. Трансляционная устойчивость мРНК позднего альфавируса к фосфорилированию eIF2alpha: стратегия преодоления противовирусного эффекта протеинкиназы PKR. Genes Dev. 20 , 87–100 (2006).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 22.

    Sanz, M. A., Gonzalez Almela, E. & Carrasco, L. Трансляция субгеномной мРНК sindbis не зависит от eIF2, eIF2A и eIF2D. Sci. Отчетность 7 , 43876 (2017).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 23.

    Торибио, Р., Диас-Лопес, И., Боскович, Дж. И Вентосо, И.Механизм захвата РНК в мРНК Alphavirus способствует остановке рибосом и инициации трансляции. Nucleic Acids Res. 44 , 4368–4380 (2016).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 24.

    Jha, S. et al. Транс-королевская мимикрия лежит в основе настройки рибосом с помощью киназы поксвируса. Nature 546 , 651–655 (2017).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 25.

    Вачон, В. К. и Конн, Г. Л. РНК аденовируса VA: важная провирусная некодирующая РНК. Virus Res. 212 , 39–52 (2016).

    CAS Google ученый

  • 26.

    Iwakiri, D. Многофункциональные некодирующие РНК, кодируемые вирусом Эпштейна-Барра (EBER), вносят вклад в вирусный патогенез. Virus Res. 212 , 30–38 (2016).

    CAS Google ученый

  • 27.

    Mailliot, J. & Martin, F. Сайты проникновения вирусных внутренних рибосом: четыре класса для одной цели. Wiley Interdiscip. Ред. РНК 9 , e1458 (2018).

    Google ученый

  • 28.

    Аснани, М., Кумар, П. и Хеллен, К. У. Широкое распространение и структурное разнообразие IRES типа IV у представителей Picornaviridae. Virology 478 , 61–74 (2015). Это исследование описывает разнообразие типов IRES и показывает, насколько полезным и адаптируемым должен быть этот тип элемента и механизма РНК .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 29.

    Филбин М. Э. и Кифт Дж. С. К структурному пониманию функции РНК IRES. Curr. Opin. Struct. Биол. 19 , 267–276 (2009).

    CAS Google ученый

  • 30.

    Керр, К. Х. и Ян, Э. Управление рибосомой: уроки, извлеченные из дицистровирусов о трансляции. J. Virol. 90 , 5538–5540 (2016).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 31.

    Герц М. И. и Томпсон С. Р. Механизм инициации трансляции Dicistroviridae IGR IRES. Вирусология 411 , 355–361 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 32.

    Colussi, T.M. et al. Инициирование трансляции в бактериях с помощью структурированной эукариотической РНК IRES. Природа 519 , 110–113 (2015).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 33.

    Пфингстен, Дж. С., Костантино, Д. А. и Кифт, Дж. С. Структурные основы рекрутирования рибосом и манипулирования вирусной РНК IRES. Science 314 , 1450–1454 (2006).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 34.

    Schuler, M. et al. Структура связанной с рибосомами РНК IRES вируса паралича сверчков. Nat. Struct. Мол. Биол. 13 , 1092–1096 (2006).

    Google ученый

  • 35.

    Spahn, C.M. et al. Крио-ЭМ визуализация сайта проникновения вирусной внутренней рибосомы, связанной с рибосомами человека: IRES функционирует как фактор трансляции на основе РНК. Cell 118 , 465–475 (2004).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 36.

    Zhu, J. et al. Кристаллические структуры комплексов, содержащих домены из двух РНК сайтов входа внутренней рибосомы (IRES), связанных с рибосомой 70S. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 1839–1844 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 37.

    Бутчер, С. Э. и Ян, Э. мимикрия тРНК в IRES-опосредованной трансляции и перекодировании. RNA Biol. 13 , 1068–1074 (2016).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 38.

    Костантино, Д. А., Пфингстен, Дж. С., Рэмбо, Р. П. и Кифт, Дж. С. Мимикрия тРНК-мРНК управляет инициацией трансляции из вирусного IRES. Nat. Struct. Мол. Биол. 15 , 57–64 (2007).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 39.

    Фернандес, Дж., Яман, И., Сарнов, П., Снайдер М. Д. и Хатцоглу М. Регулирование трансляции, опосредованной внутренним сайтом входа в рибосомы, путем фосфорилирования фактора инициации трансляции eIF2α. J. Biol. Chem. 277 , 19198–19205 (2002).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 40.

    Muhs, M. et al. Крио-ЭМ рибосомных 80S комплексов с факторами терминации выявляет транслоцированный вирус паралича сверчка IRES. Мол.Ячейка 57 , 422–432 (2015).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 41.

    Фернандес, И. С., Бай, X.-C., Муршудов, Г., Шерес, С. Х. и Рамакришнан, В. Инициирование трансляции вирусом паралича сверчка IRES требует его транслокации в рибосому. Cell 157 , 823–831 (2014).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 42.

    Ruehle, M. D. et al. Петля динамической РНК в IRES влияет на несколько этапов инициации трансляции, опосредованной фактором элонгации. eLife 4 , e08146 (2015).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 43.

    Abeyrathne, P. D., Koh, C. S., Grant, T., Grigorieff, N. & Korostelev, A. A. Ансамбль крио-ЭМ обнаруживает червеобразную транслокацию вирусного IRES через рибосому. eLife 5 , e14874 (2016). Используя cryo-EM, это исследование раскрывает структуры множественных состояний событий инициации трансляции IRES класса 4, показывая, что конформационные перестройки позволяют ему перемещаться по рибосоме во время инициации трансляции .

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 44.

    Мартинес-Салас, Э., Франсиско-Велилья, Р., Фернандес-Чаморро, Дж., Лозано, Г., Диас-Толедано, Р. Элементы IRES пикорнавируса: структура РНК и взаимодействия белков хозяина. Virus Res. 206 , 62–73 (2015).

    Google ученый

  • 45.

    Robert, F. et al. Инициирование синтеза белка вирусом гепатита С невосприимчиво к снижению доступности тройного комплекса eIF2.GTP.Met-тРНК (i) (Met). Мол. Биол. Ячейка 17 , 4632–4644 (2006).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 46.

    Jaafar, Z. A., Oguro, A., Nakamura, Y. & Kieft, J. S. Инициирование трансляции IRES вируса гепатита C требует ремоделирования eIF1A и рибосомного комплекса. eLife 5 , e21198 (2016).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 47.

    Теренин, И. М., Дмитриев, С. Е., Андреев, Д. Е. и Шацкий, И. Н. Механизм инициации трансляции эукариот может работать в бактериальном режиме без eIF2. Nat. Struct. Мол. Биол. 15 , 836–841 (2008). В данной статье представлено механистическое исследование способности IRES HCV рекрутировать тРНК в субъединицу 40S без использования eIF2 .

    CAS Google ученый

  • 48.

    Пестова, Т. В., де Брейн, С., Писарев, А. В., Абаева, И. С. и Хеллен, К. У. eIF2-зависимые и eIF2-независимые способы инициации на CSFV IRES: общая роль домена II. EMBO J. 27 , 1060–1072 (2008).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 49.

    Quade, N., Boehringer, D., Leibundgut, M., van den Heuvel, J. & Ban, N. Крио-ЭМ структура IRES вируса гепатита C, связанного с рибосомой человека при 3,9 Å. разрешающая способность. Nat. Commun. 6 , 7646 (2015).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 50.

    Ямамото, Х. и др. Структура инициирующего комплекса 80S млекопитающих с фактором инициации 5В на РНК HCV-IRES. Nat. Struct. Мол. Биол. 21 , 721–727 (2014). Это исследование представляет собой крио-ЭМ структуру, предлагающую ключевые идеи для более поздних стадий инициации HCV IRES-опосредованной трансляции и функций eIF5B после присоединения субъединицы .

    CAS Google ученый

  • 51.

    Hashem, Y. et al.Внутренние сайты входа в рибосомы, подобные вирусу гепатита С, вытесняют eIF3, чтобы получить доступ к субъединице 40S. Природа 503 , 539–543 (2013).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 52.

    Khawaja, A., Vopalensky, V. & Pospisek, M. Понимание потенциала внутренних доменов сайта входа в рибосомы вируса гепатита C для модулирования инициации трансляции через их структуру и функцию. Wiley Interdiscip.Rev. RNA 6 , 211–224 (2015).

    CAS Google ученый

  • 53.

    Пестова, Т.В., Шацкий, И.Н., Флетчер, С.П., Джексон, Р.Дж. и Хеллен, К.У. Прокариотический способ связывания цитоплазматических эукариотических рибосом с инициирующим кодоном во время инициации внутренней трансляции гепатита С и классической чумы свиней вирусные РНК. Genes Dev. 12 , 67–83 (1998). Это плодотворное исследование устанавливает прямое связывание HCV (и связанных IRES) с субъединицей 40S и набор факторов, необходимых для инициации IRES .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 54.

    Кифт, Дж. С., Чжоу, К., Джубин, Р. и Дудна, Дж. А. Механизм рекрутирования рибосом с помощью РНК IRES гепатита С. РНК 7 , 194–206 (2001).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 55.

    Filbin, M. E., Vollmar, B. S., Shi, D., Gonen, T. & Kieft, J.S. HCV IRES манипулирует рибосомой, способствуя переключению от инициации трансляции к элонгации. Nat. Struct. Мол. Биол. 20 , 150–158 (2012).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 56.

    Filbin, M. E. & Kieft, J. S. Домен IIb IRES HCV влияет на конфигурацию кодирующей РНК в декодирующей бороздке 40S-субъединицы. РНК 17 , 1258–1273 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 57.

    Locker, N., Easton, L.E. & Lukavsky, P.J. HCV и CSFV IRES домен II опосредует высвобождение eIF2 во время сборки 80S рибосомы. EMBO J. 26 , 795–805 (2007).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 58.

    Spahn, C.M. et al. Изменения конформации 40S субъединицы рибосомы, вызванные IRES РНК вируса гепатита С. Наука 291 , 1959–1962 (2001). Это исследование предоставляет первое трехмерное изображение IRES, связанного с рибосомной субъединицей, устанавливая, что IRES является активным манипулятором структуры рибосомы.

    CAS Google ученый

  • 59.

    Ким, Дж. Х., Парк, С. М., Парк, Дж. Х., Кеум, С. Дж. И Джанг, С. К. eIF2A опосредует трансляцию мРНК вируса гепатита С в стрессовых условиях. EMBO J. 30 , 2454–2464 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 60.

    Скабкин М.А. и др. Активность лигатина и MCT-1 / DENR в инициации эукариотической трансляции и рециклинге рибосом. Genes Dev. 24 , 1787–1801 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 61.

    Дмитриев С.Е. и др. GTP-независимая доставка тРНК в Р-сайт рибосомы с помощью нового эукариотического фактора трансляции. J. Biol. Chem. 285 , 26779–26787 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 62.

    де Брейн, С., Ю., Ю., Пестова, Т. В., Хеллен, К. У. Т. Факторы, необходимые для инициации трансляции на внутреннем рибосомном сайте входа обезьяньего пикорнавируса. РНК 14 , 367–380 (2007). Это подробное биохимическое исследование IRES класса 3 предполагает возможность факторнезависимой и инициаторной доставки тРНК .

    Google ученый

  • 63.

    Кинг, Х. А., Кобболд, Л. К. и Уиллис, А.E. Роль факторов, действующих на IRES trans , в регуляции инициации трансляции. Biochem. Soc. Пер. 38 , 1581–1586 (2010).

    CAS Google ученый

  • 64.

    Лосано, Г. и Мартинес-Салас, Е. Структурное понимание вирусных IRES-зависимых механизмов трансляции. Curr. Opin. Virol. 12 , 113–120 (2015).

    CAS Google ученый

  • 65.

    Meurs, E. F. et al. Конститутивная экспрессия человеческой двухцепочечной РНК-активированной киназы р68 в мышиных клетках опосредует фосфорилирование эукариотического фактора инициации 2 и частичную устойчивость к росту вируса энцефаломиокардита. J. Virol. 66 , 5805–5814 (1992).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 66.

    Уайт, Дж. П., Рейнеке, Л. К. и Ллойд, Р. Е. Полиовирус переключается на независимый от eIF2 режим трансляции во время заражения. J. Virol. 85 , 8884–8893 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 67.

    Kafasla, P. et al. Связывающий белок полипиримидинового тракта стабилизирует структуру IRES вируса энцефаломиокардита за счет связывания нескольких сайтов в уникальной ориентации. Мол. Ячейка 34 , 556–568 (2009). Эта статья предоставляет иллюстрацию парадигмы, согласно которой ITAF влияют на структуру IRES, позволяя машине перевода связывать .

    CAS Google ученый

  • 68.

    Боровягин А., Пестова Т., Шацкий И. Связывающий белок пиримидинового тракта сильно стимулирует трансляцию РНК вируса энцефаломиокардита in vitro на уровне образования преинициативного комплекса. FEBS Lett. 351 , 299–302 (1994).

    CAS Google ученый

  • 69.

    Кафасла П., Моргнер Н., Робинсон К.V. & Jackson, R.J. Белок, связывающийся с полипиримидиновым трактом, стимулирует IRES полиовируса, модулируя связывание eIF4G. EMBO J. 29 , 3710–3722 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 70.

    Суини, Т. Р., Абаева, И. С., Пестова, Т. В., Хеллен, К. У. Т. Механизм инициации трансляции на IRES пикорнавируса 1 типа. EMBO J. 33 , 76–92 (2013).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 71.

    Фернандес-Мирагалл, О., Рамос, Р., Рамахо, Дж. И Мартнез-Салас, Е. Доказательства реципрокных третичных взаимодействий между консервативными мотивами, участвующими в организации структуры РНК, необходимой для внутренней инициации трансляции. РНК 12 , 223–234 (2005).

    Google ученый

  • 72.

    Фернандес, Н.и другие. Структурная основа биологической значимости инвариантной апикальной ножки в IRES-опосредованной трансляции. Nucleic Acids Res. 39 , 8572–8585 (2011).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 73.

    Fernandez-Miragall, O. & Martnez-Salas, E. Структурная организация вирусного IRES зависит от целостности мотива GNRA. РНК 9 , 1333–1344 (2003).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 74.

    Колупаева, В. Г., Пестова, Т. В., Хеллен, К. У. и Шацкий, И. Н. Трансляционный фактор инициации эукариот 4G распознает определенный структурный элемент во внутреннем сайте входа в рибосому РНК вируса энцефаломиокардита. J. Biol. Chem. 273 , 18599–18604 (1998).

    CAS Google ученый

  • 75.

    de Quinto, S. L., Lafuente, E. & Martnez-Salas, E. Взаимодействие IRES с факторами инициации трансляции: функциональная характеристика контактов новой РНК с eIF3, eIF4B и eIF4GII. РНК 7 , 1213–1226 (2001).

    Google ученый

  • 76.

    Камински А., Белшем Г. Дж. И Джексон Р. Дж. Трансляция РНК вируса энцефаломиокардита: параметры, влияющие на выбор внутреннего сайта инициации. EMBO J. 13 , 1673–1681 (1994).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 77.

    Lopez de Quinto, S. & Martinez-Salas, E. Участие области РНК афтовируса, расположенной между двумя функциональными AUG, в отборе стартовых кодонов. Virology 255 , 324–336 (1999).

    CAS Google ученый

  • 78.

    Пилипенко Е.В. и др. Прокариотически-подобные цис- элементов в независимой от кэп внутренней инициации трансляции на РНК пикорнавируса. Cell 68 , 119–131 (1992).

    CAS Google ученый

  • 79.

    Пеллетье, Дж. И Соненберг, Н. Внутренняя инициация трансляции мРНК эукариот, управляемая последовательностью, полученной из РНК полиовируса. Nature 334 , 320–325 (1988). Это исследование является первым, которое характеризует существование IRES у полиовируса и сообщает о первых методах, использованных для проверки функции IRES .

    CAS Google ученый

  • 80.

    Du, Z., Ulyanov, NB, Yu, J., Andino, R. & James, TL Структуры ЯМР РНК петли B из домена стебель-петля IV внутреннего сайта рибосомы энтеровируса: простая замена C на U кардинально меняет форму и гибкость РНК. Биохимия 43 , 5757–5771 (2004).

    CAS Google ученый

  • 81.

    Имаи, С., Кумар, П., Хеллен, К. У., Д’Суза, В. М. и Вагнер, Г. Точно предварительно организованная структура РНК IRES позволяет захватывать eIF4G для инициации вирусной трансляции. Nat. Struct. Мол. Биол. 23 , 859–864 (2016).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 82.

    Абаева, И. С., Пестова, Т. В., Хеллен, К. У. Т. Присоединение рибосомных комплексов и ретроградное сканирование во время инициации на IRES вируса Халаставиарва. Nucleic Acids Res. 44 , 2362–2377 (2016). В этой статье представлено описание IRES, который использует необычную форму ретроградного сканирования для позиционирования стартового кодона .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 83.

    Plank, T.-D. М., Уайтхерст, Дж. Т. и Кифт, Дж. С. Специфичность типа клеток и структурные детерминанты активности IRES из 5'-лидеров различных транскриптов ВИЧ-1. Nucleic Acids Res. 41 , 6698–6714 (2013).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 84.

    Ohlmann, T., Mengardi, C. & Lopez-Lastra, M. Инициирование трансляции мРНК ВИЧ-1. Перевод 2 , e960242 (2014).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 85.

    Смирнова В.В. и др. Несет ли 5'-нетранслируемая область мРНК ВИЧ-1 внутренний сайт входа в рибосомы? Biochimie 121 , 228–237 (2015).

    Google ученый

  • 86.

    Murat, P. et al. G-квадруплексы регулируют трансляцию мРНК ядерного антигена 1, кодируемую вирусом Эпштейна-Барра. Nat. Chem. Биол. 10 , 358–364 (2014).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 87.

    Калискан Н., Песке Ф. и Роднина М. В. Изменения в трансляции: перекодирование мРНК с помощью запрограммированного сдвига рамки рибосомы -1. Trends Biochem. Sci. 40 , 265–274 (2015).

    CAS Google ученый

  • 88.

    Динман, Дж. Д. Механизмы и последствия программируемого трансляционного сдвига рамки. Wiley Interdiscip. Rev. RNA 3 , 661–673 (2012).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 89.

    Плант, Э. П. и Динман, Дж. Д. Сравнительное исследование эффектов гептамерного состава скользких участков на -1 сдвиг рамки между различными эукариотическими системами. РНК 12 , 666–673 (2006). Это исследование обеспечивает систематический анализ вклада «скользкой» последовательности в сдвиг рамки считывания и того, как этот вклад варьируется между последовательностями и рибосомами из разных эукариотических источников .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 90.

    Ishimaru, D. et al. Димеризация РНК играет роль в сдвиге рамки считывания рибосом коронавируса SARS. Nucleic Acids Res. 41 , 2594–2608 (2013).

    CAS Google ученый

  • 91.

    Marcheschi, R.J., Staple, D. W. & Butcher, S. E. Запрограммированный сдвиг рамки считывания рибосом в SIV индуцируется высокоструктурированной стеблевой петлей РНК. J. Mol. Биол. 373 , 652–663 (2007).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 92.

    Gaudin, C. et al. Структура сигнала РНК, необходимого для сдвига рамки трансляции в ВИЧ-1. J. Mol. Биол. 349 , 1024–1035 (2005).

    CAS Google ученый

  • 93.

    Biswas, P., Jiang, X., Pacchia, A. L., Dougherty, J. P. & Peltz, S. W. Рибосомный сайт сдвига рамки считывания вируса иммунодефицита человека 1 типа является инвариантной детерминантой последовательности и важной мишенью для противовирусной терапии. J. Virol. 78 , 2082–2087 (2004).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 94.

    Gao, F. & Simon, A. E. Множественные цис-действующие элементы модулируют запрограммированный сдвиг рамки рибосомы -1 в вирусе мозаики гороха. Nucleic Acids Res. 44 , 878–895 (2016). Эта статья предоставляет увлекательный пример того, как комбинация свернутых РНК может быть использована для создания сложной стратегии регуляции .

    CAS Google ученый

  • 95.

    Moomau, C., Musalgaonkar, S., Khan, YA, Jones, JE & Dinman, JD. Структурная и функциональная характеристика сигналов запрограммированного сдвига рамки считывания рибосом в штаммах вируса Западного Нила показывает высокую структурную пластичность среди цис - действующие РНК элементы. J. Biol. Chem. 291 , 15788–15795 (2016).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 96.

    Ричи, Д. Б., Фостер, Д. А. и Вудсайд, М. Т. Эффективность программируемого сдвига кадра -1 коррелирует с конформационной пластичностью псевдоузла РНК, а не с сопротивлением механическому разворачиванию. Proc. Natl Acad. Sci. США 109 , 16167–16172 (2012).

    CAS Google ученый

  • 97.

    Музакис, К. Д., Ланг, А. Л., Вандер Мейлен, К. А., Истердей, П. Д. и Бутчер, С. Е. Эффективность сдвига рамки считывания ВИЧ-1 в первую очередь определяется стабильностью пар оснований, расположенных на входном канале мРНК рибосомы. Nucleic Acids Res. 41 , 1901–1913 (2013). Это исследование демонстрирует важность термодинамической стабильности в определенных частях элемента РНК для создания специфического события перекодирования трансляции .

    CAS Google ученый

  • 98.

    Chen, J. et al. Динамические пути -1 поступательного сдвига рамки. Природа 512 , 328–332 (2014). Эта статья представляет собой количественное передовое биофизическое исследование механики сдвига рамки на бактериальных рибосомах .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 99.

    Такьяр, С., Хикерсон, Р. П. и Ноллер, Х. Ф. мРНК-геликазная активность рибосомы. Cell 120 , 49–58 (2005).

    CAS Google ученый

  • 100.

    Li, Y. et al. Трансактивация запрограммированного сдвига рамки рибосом вирусным белком. Proc. Natl Acad. Sci.США 111 , E2172 – E2181 (2014).

    CAS Google ученый

  • 101.

    Fang, Y. et al. Эффективный сдвиг рамки считывания -2 рибосомами млекопитающих для синтеза дополнительного артеривирусного белка. Proc. Natl Acad. Sci. США 109 , E2920 – E2928 (2012).

    CAS Google ученый

  • 102.

    Napthine, S. et al. Новая роль поли (C) связывающих белков в запрограммированном сдвиге рамки считывания рибосом. Nucleic Acids Res. 44 , 5491–5503 (2016).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 103.

    Finch, L. K. et al. Характеристика рибосомного сдвига рамки у вируса мышиного энцефаломиелита Биллера. J. Virol. 89 , 8580–8589 (2015).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 104.

    Napthine, S. et al. Белок-направленное изменение рамки считывания рибосом во времени регулирует экспрессию генов. Nat. Commun. 8 , 15582 (2017).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 105.

    Loughran, G., Firth, A. E. & Atkins, J. F. Рибосомный сдвиг рамки считывания в перекрывающийся ген в 2B-кодирующей области генома кардиовируса. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , E1111 – E1119 (2011).

    CAS Google ученый

  • 106.

    Торк, С., Хатин, И., Руссет, Дж. П. и Фабрет, С. Главный 5'-детерминант при считывании стоп-кодона включает два соседних аденина. Nucleic Acids Res. 32 , 415–421 (2004).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 107.

    Нами, О., Хатин, И. и Руссет, Дж. П. Влияние шести нуклеотидов ниже стоп-кодона на терминацию трансляции. EMBO Rep. 2 , 787–793 (2001).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 108.

    Cassan, M. & Rousset, J. P. Считывание UAG в клетках млекопитающих: влияние контекста стоп-кодонов выше и ниже по течению выявляет разные сигналы. BMC Mol. Биол. 2 , 3 (2001).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 109.

    Харрелл Л., Мелчер У. и Аткинс Дж. Ф. Преобладание шести различных гексануклеотидных перекодирующих сигналов 3 'стоп-кодонов считывания. Nucleic Acids Res. 30 , 2011–2017 (2002).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 110.

    Скузески, Дж. М., Николс, Л. М., Гестеланд, Р. Ф. и Аткинс, Дж. Ф. Сигнал для протекающего стоп-кодона UAG в нескольких вирусах растений включает два нижележащих кодона. J. Mol. Биол. 218 , 365–373 (1991).

    CAS Google ученый

  • 111.

    Ферт, А. Э., Уиллс, Н. М., Гестеланд, Р. Ф. и Аткинс, Дж. Ф. Стимуляция считывания стоп-кодонов: частое присутствие удлиненного структурного элемента 3 'РНК. Nucleic Acids Res. 39 , 6679–6691 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 112.

    Napthine, S., Yek, C., Powell, M. L., Brown, T. D. K. и Brierley, I. Характеристика сигнала считывания стоп-кодона РНК сегмента 9 вируса клещевой лихорадки Колорадо. РНК 18 , 241–252 (2011).

    Google ученый

  • 113.

    Houck-Loomis, B. et al. Равновесно-зависимый переключатель мРНК ретровируса регулирует перекодирование трансляции. Nature 480 , 561–564 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 114.

    Wills, N.M., Gesteland, R.F. & Atkins, J.F. Доказательства того, что нижестоящий псевдоузел необходим для считывания трансляции стоп-кодона gag вируса лейкемии мышей Молони. Proc. Natl Acad. Sci. США 88 , 6991–6995 (1991).

    CAS Google ученый

  • 115.

    Чимино, П. А., Николсон, Б. Л., Ву, Б., Сю, В. и Уайт, К. А. Многосторонняя регуляция считывания трансляции элементами репликации РНК в вирусе томбуса. PLOS Pathog. 7 , e1002423 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 116.

    Kuhlmann, M. M., Chattopadhyay, M., Stupina, V. A., Gao, F. & Simon, A. E. Элемент РНК, который способствует запрограммированному считыванию рибосом в вирусе морщинистости репы, принимает несколько конформаций. J. Virol. 90 , 8575–8591 (2016). Эта статья предоставляет пример того, как конформационные изменения в РНК влияют на биологическую функцию .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 117.

    Байер, Х. и Гримм, М. Неверное прочтение терминирующих кодонов у эукариот естественными тРНК-супрессорами нонсенс. Nucleic Acids Res. 29 , 4767–4782 (2001).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 118.

    Мейерс, Г. Характеристика элемента последовательности, управляющего повторной инициацией трансляции в РНК калицивирусного вируса геморрагической болезни кроликов. J. Virol. 81 , 9623–9632 (2007).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 119.

    Luttermann, C. & Meyers, G. Мотив двудольной последовательности индуцирует повторную инициацию трансляции в РНК калицивируса кошек. J. Biol. Chem. 282 , 7056–7065 (2007).

    CAS Google ученый

  • 120.

    Маккормик, К.J., Salim, O., Lambden, P. R. & Clarke, I. N. Повторная инициация терминации трансляции между открытой рамкой считывания 1 (ORF1) и ORF2 обеспечивает экспрессию капсида в бычьем норовирусе без необходимости продукции вирусной субгеномной РНК. J. Virol. 82 , 8917–8921 (2008).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 121.

    Luttermann, C. & Meyers, G. Важность меж- и внутримолекулярного спаривания оснований для повторной инициации трансляции на бицистронной мРНК эукариот. Genes Dev. 23 , 331–344 (2009).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 122.

    Зиновьев А., Хеллен К. У. Т. и Пестова Т. В. Множественные механизмы повторной инициации на мРНК бицистронного калицивируса. Мол. Ячейка 57 , 1059–1073 (2015).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 123.

    Николсон, Б. Л. и Уайт, К. А. 3 'кэп-независимые усилители трансляции вирусов растений с положительной цепью РНК. Curr. Opin. Virol. 1 , 373–380 (2011).

    CAS Google ученый

  • 124.

    Simon, A. E. & Miller, W. A. ​​3 'cap-независимые энхансеры трансляции вирусов растений. Annu. Rev. Microbiol. 67 , 21–42 (2013).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 125.

    Мирас М., Миллер В. А., Трунигер В. и Аранда М. А. Неканоническая трансляция в РНК-вирусах растений. Фронт. Plant Sci. 8 , 494 (2017). В этой статье сообщается о недавнем открытии нового класса вируса 3 '- CITE распределяется между вирусными семействами путем рекомбинации .

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 126.

    Трунигер В., Мирас М. и Аранда М. А. Структурное и функциональное разнообразие энхансеров трансляции, независимых от 3'-кэпов вирусов растений (3'-CITE). Фронт. Растение. Sci. 8 , 2047 (2017). Эта статья представляет собой превосходный недавний обзор разнообразия и структуры 3 ' -CITE .

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 127.

    Guo, L., Allen, E. & Miller, W. A. ​​Структура и функция независимого от кэп элемента трансляции, который функционирует в 3 'или 5' нетранслируемой области. РНК 6 , 1808–1820 (2000).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 128.

    Guo, L., Allen, E. M. и Miller, W. A. ​​Спаривание оснований между нетранслируемыми областями облегчает трансляцию не закрытой, неполиаденилированной вирусной РНК. Мол. Ячейка 7 , 1103–1109 (2001).

    CAS Google ученый

  • 129.

    Rakotondrafara, A. M., Polacek, C., Harris, E. & Miller, W. A. ​​Колеблющиеся целующиеся взаимодействия стебель-петля опосредуют 5'-зависимую от сканирования трансляцию с помощью вирусного 3'-кэп-независимого элемента трансляции. РНК 12 , 1893–1906 (2006).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 130.

    Николсон, Б. Л., Ву, Б., Чевченко, И. и Уайт, К. А. Рекрутирование томбусвируса в трансляционный аппарат хозяина через 3 'UTR. РНК 16 , 1402–1419 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 131.

    Wang, S., Browning, K. S. & Miller, W. A. ​​Вирусная последовательность в 3'-нетранслируемой области имитирует 5'-кэп, облегчая трансляцию не закрытой мРНК. EMBO J. 16 , 4107–4116 (1997).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 132.

    Gazo, BM, Murphy, P., Gatchel, JR & Browning, KS Новое взаимодействие Cap-связывающих белковых комплексов фактора инициации эукариот (eIF) 4F и eIF (iso) 4F с областью в 3'-нетранслируемой области вирус-спутник некроза табака. J. Biol. Chem. 279 , 13584–13592 (2004).

    CAS Google ученый

  • 133.

    Миллер В. А., Ван З. и Тредер К. Удивительное разнообразие кэп-независимых элементов трансляции в 3'-нетранслируемых областях вирусных РНК растений. Biochem. Soc. Пер. 35 , 1629–1633 (2007).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 134.

    Meulewaeter, F. et al. Сохранение структур РНК позволяет 5 'и 3' элементам TNV и BYDV взаимодействовать синергетически в кэп-независимой трансляции. Nucleic Acids Res. 32 , 1721–1730 (2004).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 135.

    Fan, Q., Treder, K. & Miller, W. A. ​​Нетранслируемые области различных вирусных РНК растений сильно различаются по эффективности усиления трансляции. Biochem. Soc. Пер. 12 , 22 (2012).

    CAS Google ученый

  • 136.

    Wang, S. & Miller, W. A. ​​Последовательность, расположенная в 4,5–5 килобаз от 5'-конца генома вируса желтого карлика ячменя (PAV), сильно стимулирует трансляцию не кэпированной мРНК. Дж.Биол. Chem. 270 , 13446–13452 (1995).

    CAS Google ученый

  • 137.

    Wang, Z., Kraft, J. J., Hui, A. Y. & Miller, W. A. ​​Структурная пластичность элементов трансляции, подобных кэп-независимым от вируса желтого карлика ячменя, в четырех родах вирусных РНК растений. Вирусология 402 , 177–186 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 138.

    Das Sharma, S., Kraft, J. J., Miller, W. A. ​​& Goss, D. J. Рекрутирование субъединицы 40S рибосомы в 3'-нетранслируемую область (UTR) вирусной мРНК через комплекс eIF4 способствует независимой от кэп трансляции. J. Biol. Chem. 290 , 11268–11281 (2015).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 139.

    Крафт, Дж. Дж., Тредер, К., Петерсон, М. С. и Миллер, У. А. Катион-зависимое сворачивание 3'-кэп-независимых элементов трансляции облегчает взаимодействие 17-нуклеотидной консервативной последовательности с eIF4G. Nucleic Acids Res. 41 , 3398–3413 (2013).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 140.

    Zhao, P., Liu, Q., Miller, WA & Goss, DJ. Эукариотический фактор инициации трансляции 4G (eIF4G) координирует взаимодействия с eIF4A, eIF4B и eIF4E при связывании и трансляции вируса желтого карлика ячменя. 3 'независимый от крышки элемент трансляции (BTE). J. Biol. Chem. 292 , 5921–5931 (2017). В этой статье представлено подробное количественное исследование взаимодействий, лежащих в основе набора факторов трансляции в 3 ' -ЦИТАТ .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 141.

    Баттен, Дж. С., Десвойес, Б., Ямамура, Ю. и Шольтхоф, К.-Б. G. Элемент энхансера трансляции на 3'-проксимальном конце генома вируса мозаики Panicum. FEBS Lett. 580 , 2591–2597 (2006).

    CAS Google ученый

  • 142.

    Wang, Z., Treder, K. & Miller, W. A. ​​Структура независимого от вирусного кэп элемента трансляции, который функционирует посредством связывания с высоким сродством с субъединицей eIF4E в eIF4F. J. Biol. Chem. 284 , 14189–14202 (2009).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 143.

    Лю, К. и Госс, Д. Дж. Понимание роли 3 'нетранслируемой области мРНК вируса мозаики гороха в инициации трансляции [аннотация]. FASEB J. 28 (Приложение 1), 566,5 (2014).

    Google ученый

  • 144.

    Wang, Z., Parisien, M., Scheets, K. & Miller, W. A. ​​Фактор инициации трансляции связывания кэпа, eIF4E, связывает псевдоузел в вирусном кэп-независимом элементе трансляции. Структура 19 , 868–880 (2011). Это исследование дает подробную характеристику 3 ' -CITE, который связывает eIF4E, с убедительной структурной моделью того, как это происходит .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 145.

    Ступина В.А. и др. 3'-проксимальный энхансер трансляции вируса извилин репы связывается с 60S субъединицами рибосомы. РНК 14 , 2379–2393 (2008).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 146.

    McCormack, J. C. et al. Структурные домены в 3'-нетранслируемой области вируса морщинистости репы. J. Virol. 82 , 8706–8720 (2008).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 147.

    Ступина, В. А., Юань, X., Мескаускас, А., Динман, Дж. Д., Саймон, А.E. Связывание рибосомы с 5'-энхансером трансляции изменяется в присутствии 3'-нетранслируемой области при кэп-независимой трансляции вируса извилин репы. J. Virol. 85 , 4638–4653 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 148.

    Гао Ф. и Саймон А. Е. Дифференциальное использование 3'CITE субгеномной РНК вируса мозаики гороха 2. Virology 510 , 194–204 (2017).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 149.

    Gao, F., Kasprzak, WK, Szarko, C., Shapiro, BA & Simon, AE. 3'-нетранслируемая область вируса мозаики посевов гороха содержит два Т-образных, связывающихся с рибосомами, не зависящих от кепки усилители перевода. J. Virol. 88 , 11696–11712 (2014). Эта статья представляет собой иллюстрацию того, как вирус растения 3 ′ -CITEs могут существовать во множестве копий как часть сложной стратегии регуляции инициации трансляции .

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 150.

    Ду, З., Алехина, О. М., Василенко, К. С. и Саймон, А. Е. Согласованное действие двух 3'-кэп-независимых энхансеров трансляции увеличивает конкурентоспособность транслируемых вирусных геномов. Nucleic Acids Res. 45 , 9558–9572 (2017). В связи со ссылкой 152 это исследование показывает, как комбинация 3 ′ -CITE могут работать вместе сложным образом, чтобы увеличить успех вируса .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 151.

    Zuo, X. et al. Структура раствора кэп-независимого энхансера трансляции и связывающего рибосомы элемента в 3 'UTR вируса морщинистости репы. Proc. Natl Acad. Sci. США 107 , 1385–1390 (2010).

    CAS Google ученый

  • 152.

    Юань, X., Ши, К., Мескаускас, А.& Simon, A. E. 3'-конец вируса морщинистости репы содержит высоко интерактивную структуру, включающую усилитель трансляции, который нарушается связыванием с РНК-зависимой РНК-полимеразой. РНК 15 , 1849–1864 (2009).

    CAS Google ученый

  • 153.

    Le, M. T. et al. Сворачивание Т-образного энхансера трансляции, связывающегося с рибосомами, вовлечено в широко распространенный конформационный переключатель. eLife 6 , e22883 (2017).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 154.

    Dreher, T. W. Вирусные тРНК и тРНК-подобные структуры. Wiley Interdiscip. Rev. RNA 1 , 402–414 (2010).

    CAS Google ученый

  • 155.

    Дреер, Т. В., Уленбек, О. К. и Браунинг, К. С. Количественная оценка EF-1альфа. Связывание GTP с аминоацил-тРНК, аминоацил-вирусной РНК и тРНК показывает близкое соответствие свойствам связывания РНК EF-Tu. J. Biol. Chem. 274 , 666–672 (1999). Эта количественная оценка связывания вирусного TLS с eIF1A демонстрирует эндогенное тРНК-подобное сродство и подтверждает его важность для вируса .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 156.

    Colussi, T. M. et al. Структурная основа мимикрии транспортной РНК и конформационной пластичности вирусной РНК. Природа 511 , 366–369 (2014). В этой статье представлена ​​кристаллическая структура вирусного TLS, показывающая общую тРНК-подобную, но структурно отличную складку, которая представляет ключевые идеи аминоацилирования, а также доступность для репликации .

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 157.

    Хаммонд, Дж. А., Рэмбо, Р. П. и Кифт, Дж. С. Многодоменная упаковка в аминоацилируемом 3'-конце вирусной РНК растений. J. Mol. Биол. 399 , 450–463 (2010).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 158.

    Барендс, С., Бинк, Х. Х., ван ден Ворм, С. Х., Плей, С. В. и Краал, Б. Улавливающие рибосомы для вирусной трансляции: мимикрия тРНК как молекулярный троянский конь. Cell 112 , 123–129 (2003).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 159.

    Мацуда, Д. и Дреер, Т. В. Cap- и инициаторная тРНК-зависимая инициация синтеза полипротеина TYMV рибосомами: оценка модели троянского коня для трансляции РНК TYMV. РНК 13 , 129–137 (2006).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 160.

    Шен, Л. X. и Тиноко, И. младший. Структура псевдоузла РНК, который вызывает эффективный сдвиг рамки в вирусе опухоли молочной железы мышей. J. Mol. Биол. 247 , 963–978 (1995).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 161.

    Chattopadhyay, M., Shi, K., Yuan, X. & Simon, AE Взаимодействие с удаленными петлями поцелуев между 3 'проксимальной Y-образной структурой и апикальными петлями 5' шпилек усиливает трансляцию Saguaro кактус вирус. Вирусология 417 , 113–125 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Альфа-спираль - Протеопедия, жизнь в 3D

    Из Proteopedia

    Proteopedia linkproteopedia link

    An - это тип вторичной структуры, т.е.е. описание того, как основная цепь белка устроена в пространстве. Это повторяющаяся регулярная вторичная структура (как и бета-цепь), то есть все остатки имеют одинаковую конформацию и водородные связи, и она может иметь произвольную длину.

    Структура, водородные связи и состав

    В альфа-спирали основная цепь располагается в a с направлением от оси спирали. (Стерео 🙂 Далее боковые цепи обрезаются по бета-углероду (зеленый), чтобы лучше видеть основную цепь.Альфа-спираль стабилизируется (показаны пунктирными линиями) от одной аминокислоты до второй аминокислоты. Поскольку аминокислоты, соединенные каждой водородной связью, разделены на четыре части в первичной последовательности, эти водородные связи основной цепи называются «от n до n + 4». Есть . Если вы перейдете к представлению, заполняющему пространство, вы можете увидеть, насколько плотно упакована основная цепочка (нет места в середине). [Предыдущие сцены были вдохновлены прекрасным набором фигур из учебника биохимии Страйера.]

    Помимо характерных водородных связей, другой отличительной чертой альфа-спиралей являются торсионные углы главной цепи.Если вы построите график phi против psi для каждого остатка (так называемый график Рамачандрана), вы обнаружите, что комбинация phi / psi, обнаруженная в альфа-спиралях, попадает в одну из трех «разрешенных» (то есть наблюдаемых) областей для неглициновых остатков. Для более подробного объяснения с примерами участков Рамачандрана см. Учебное пособие: Осмотр участка Рамачандрана, Участок Рамачандрана или курс Биркбека PPS95.

    Какие аминокислоты находятся в альфа-спиралях?

    Некоторые аминокислоты обычно встречаются в альфа-спиралях, а другие - редко.Аминокислоты с боковой цепью, движение которых в значительной степени ограничено в альфа-спирали (разветвленные у бета-углерода, такие как треонин или валин), являются неблагоприятными, т.е. встречаются реже в альфа-спиралях, чем в других элементах вторичной структуры. Глицин с его многочисленными возможными конформациями основной цепи также редко встречается в спиралях. Зная, насколько вероятно появление аминокислоты в альфа-спирали (так называемая склонность к спирали), можно предсказать, где спирали встречаются в последовательности белка.

    Пролин считается разрушителем спирали, потому что азот его основной цепи не доступен для образования водородных связей.Вот пример () в позиции.

    Пролины часто встречаются около начала или конца альфа-спирали, как в этом примере (это структура сверхвысокого разрешения, где атомы водорода - белые - разрешены, а некоторые атомы показаны в нескольких положениях). В конце спирали находится пролин, который прерывает регулярную структуру водородных связей от n до n + 4. Вместо этого спираль заканчивается водородной связью от n до n + 3 (один виток так называемой спирали 3-10, см. Спирали в белках).Последующий пролин находится в центре витка, за ним следует глицин (который является частью водородной связи от n до n + 3, также типичной для витков).

    Начало и конец спиралей называются N-cap и C-cap, соответственно, и у них есть интересные последовательности и структурные паттерны, включающие водородные связи основной или боковой цепи.

    Типы белков и складок, содержащих альфа-спирали

    Альфа-спирали в растворимых (глобулярных) белках

    Первые две структуры белка, которые предстоит определить, миоглобин и гемоглобин, состоят в основном из альфа-спиралей.Исследователи были удивлены, увидев, насколько случайной оказалась ориентация спиралей. Другие все альфа-спиральные белки показывают пучки почти параллельных (или антипараллельных) спиралей (например, бактериальный цитохром c '1e83). В структурах, которые имеют бета-листы и альфа-спирали, одна общая складка - это один бета-лист, который зажат слоями альфа-спиралей с обеих сторон (например, карбоксипептидаза А). Когда альфа-спираль проходит по поверхности белка, на одной его стороне будут показаны полярные боковые цепи (доступные для растворителя), а на другой стороне будут показаны неполярные боковые цепи (часть гидрофобного ядра).Альфа-спираль хорошо вписывается в большую бороздку ДНК. Многие распространенные ДНК-связывающие мотивы, такие как спираль-поворот-спираль (например, белок FIS) или мотив цинкового пальца (например, сконструированный белок цинкового пальца 2i13), имеют короткую альфа-спираль, которая связывается с большой бороздкой ДНК.

    Альфа-спирали в трансмембранных белках

    Обычная складка, обнаруженная в трансмембранных белках, представляет собой альфа-спиральные пучки, идущие от одной стороны к другой стороне мембраны. Альфа-спираль из 19 аминокислот (длиной около 30 ангстрем) имеет правильный размер, чтобы пересечь двойной слой типичной мембраны.Если спираль проходит под углом, а не перпендикулярно мембране, она должна быть немного длиннее. Есть статья об опиоидных рецепторах, которая иллюстрирует эту складку в серии «Молекула месяца» Дэвида Гудселла (http://pdb101.rcsb.org/motm/217).

    Альфа-спирали в бухтах

    Альфа-спирали названы в честь альфа-кератина, волокнистого белка, состоящего из двух альфа-спиралей, скрученных друг вокруг друга в спиральную спираль (см. Спиральную спираль). В белках лейциновой молнии (таких как Gcn4) концы двух альфа-спиралей связываются с двумя противоположными большими бороздками ДНК.Название «лейциновая молния» происходит от регулярно расположенных боковых цепей лейцина от обеих спиралей, которые образуют гидрофобное ядро ​​этих структур. Структура коллагена, самого распространенного человеческого белка, также волокнистая, но не состоит из альфа-спиралей.

    Экспериментальные доказательства

    Существует несколько спектроскопических методов, которые позволяют обнаруживать альфа-спирали в белках без определения их трехмерной структуры.

    а) КД-спектроскопия Этот метод использует так называемый круговой дихроизм (КД) белков для оценки содержания альфа-спиральных сегментов в образце.Эффект CD работает, потому что белки хиральны (они и их зеркальное отображение разные, как и наши руки). В зависимости от конформации основной цепи наблюдаются разные спектры, характерные для альфа-спиралей или других вторичных структур. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с курсом Биркбека по PPS2. Подобным образом инфракрасная спектроскопия может использоваться для оценки содержания альфа-спирали.

    б) Химические сдвиги ЯМР Спектроскопия ядерного магнитного резонанса измеряет магнитные свойства ядер атомов.Одно из этих свойств, так называемый химический сдвиг, незначительно изменяется в зависимости от химической среды, в которой находится атом. Измеряя химический сдвиг альфа- и бета-углерода в каждом аминокислотном остатке, можно предсказать вторичную структуру атома. остаток является частью.

    Роль альфа-спиралей в истории структурной биологии

    a) Хотя химическая (первичная) структура белков была известна в течение некоторого времени, конформация белков не была известна до тех пор, пока первые структуры белков не были определены с помощью рентгеновской кристаллографии в 1958 году (миоглобин) и в 1960-х годах.Однако, используя картину дифракции рентгеновских лучей альфа-кератина (обнаруженного, например, в конском волосе) и химические данные, полученные на основе структур меньших молекул (например, плоскости пептида, являющейся результатом характера частичной двойной связи пептидной связи, геометрия водородных связей), Полинг правильно предсказал структуру альфа-спирали много лет назад (paper1, paper2 и рисунок.

    b) Определение руки: В рентгеновской кристаллографии существует несколько методов, при которых кристаллографы получают электронную плотность, но не знают, правильна ли она или ее зеркальное отображение.Исторически сложилось так, что определение электронной плотности, которая соответствует спирали, использовалось для устранения этой неоднозначности. Если спираль была правой, плотность электронов использовалась как есть, но если спираль была левой, использовалось зеркальное отображение.

    c) Отслеживание цепочки: при построении модели электронной плотности первым шагом было поместить смежные атомы C-альфа в плотность (с правильным интервалом). Чтобы увидеть, в каком направлении идет альфа-спираль, вы посмотрите на плотность боковой цепи. Если он направлен вверх, N-конец находится сверху, в противном случае - снизу.(ищите елку в этом курсе)

    Викторина

    См. Также

    Список литературы

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    червей: Phyla Platyhelmintes, Nematoda и Annelida

    Знакомство с червями

    Большинство людей знакомы с дождевыми червями, обитающими в садовой почве. Хотя множество различных видов животных обычно называют «червями», есть несколько различных типов, которые подпадают под эту категорию. Черви, как правило, длинные и тонкие существа, которые эффективно передвигаются без ног. Разные типы червей различаются по размеру, сложности и строению тела. Плоские черви (тип Platyhelminthes) - простые животные, которые немного сложнее книдарий.У круглых червей (тип Nematoda) немного более сложный план тела. Сегментированные черви (тип Annelida) - самые сложные животные с червеобразным строением тела. Изучение червей может пролить свет на возможную историю эволюции некоторых систем органов и особенностей тела.


    Черви - беспозвоночные животные с двусторонней симметрией. Черви имеют четко выраженный передний (головной) конец и задний (хвостовой) конец. вентральная поверхность червей и других организмов - это нижняя часть тела, часто самая близкая к земле.Спинная поверхность расположена на верхней части тела, обращенной к небу. Боковые поверхности находятся на левой и правой сторонах корпуса. На рис. 3.35 сравнивается двусторонняя симметрия китовой акулы и плавающего червя-плихеты. Органы восприятия света, прикосновения и обоняния сосредоточены в головах червей. Они могут определять виды окружающей среды, с которыми сталкиваются, двигаясь в переднем направлении.

    Существует шесть функций и систем, которые показывают возрастающую сложность строения тела большинства червей:

    1. мезодерма, промежуточный слой тела между внутренним (энтодерма) и внешним (эктодерма) слоями ткани, который формирует мышечную ткань
    2. Центральная нервная система, управляемая «мозгом»
    3. Выделительная система для удаления некоторых видов отходов
    4. Полная пищеварительная система от переднего рта до заднего прохода ануса
    5. целом, полость тела между пищеварительной трубкой и внешней стенкой тела, выстланная тканью
    6. кровеносная система, состоящая из ряда трубок (сосудов), заполненных жидкостью (кровью), для быстрой и эффективной транспортировки растворенных питательных веществ, кислорода и продуктов жизнедеятельности по телу

    Плоские черви: Phylum Platyhelminthes

    Тип Platyhelminthes состоит из простых червеобразных животных, называемых плоскими червями (рис.3.36). Название Platyhelminthes (произносится как «плат-и-хел-мин-тез») происходит от греческого корневого слова platy , означающего плоский , и греческого корневого слова гельминт , означающего червя . Плоские черви живут на суше, в пресной воде, в океане, а также внутри или на других животных как паразиты (например, ленточные черви). Паразитические плоские черви, которые живут на или внутри других животных, включая людей, могут повредить или даже убить организм-хозяин. Свободноживущие непаразитические плоские черви обычно имеют длину менее 10 сантиметров.Морские виды обитают в песке или под камнями на мелководье. Все свободноживущие плоские черви - хищники, активно охотящиеся за пропитанием. Некоторые живут в симбиозе с крабами, моллюсками, устрицами, креветками и ракушками. Некоторые морские плоские черви ярко окрашены (рис. 3.36 A), в то время как другие тусклые и сливаются с окружающей средой (рис. 3.36 B).




    Плоские черви сложнее книдарий.Книдарии имеют два слоя клеток: эктодерму и энтодерму; у плоских червей есть средний слой, называемый мезодерма , между двумя другими слоями (рис. 3.16). Этот дополнительный слой важен, потому что его клетки специализируются на мышечной системе, которая позволяет животному передвигаться. Начиная с плоских червей, все животные, которых мы в дальнейшем будем изучать, имеют мезодерму и мышечную систему. Клетки эктодермы и энтодермы также более организованы, чем аналогичные клетки книдарий.Впервые мы видим группы тканей, которые эволюционировали в органы, например, пищеварительной, нервной и выделительной систем.

    Подобно книдариям, у плоских червей пищеварительная система имеет только одно отверстие в пищеварительную полость, но у независимо живущих морских плоских червей эта полость разветвляется на все части тела (рис. 3.37 B). Эти плоские черви питаются через глотку. Глотка - длинная трубчатая часть рта, которая выходит из тела, окружает пищу и разрывает ее на очень мелкие кусочки (рис.3.37 C и D). Клетки, выстилающие пищеварительную полость, завершают переваривание пищи. Затем растворенные питательные вещества переходят в другие клетки тела. Непереваренная пища снова выходит через рот, как у книдарийцев. Паразитические ленточные черви обычно поглощают питательные вещества непосредственно от хозяина, в то время как паразитические сосальщики сохраняют пищеварительную систему.

    Как и большинство самодвижущихся животных, у независимых плоских червей есть центральная нервная система. Центральная нервная система состоит из массы нервных клеток, называемых ганглием (у более сложных организмов ганглии развиваются в головной мозг ) в передней части тела, и нервного шнура , продолжающегося . от мозга к заднему концу тела (рис.3.38). Сенсорные клетки в голове обнаруживают изменения в окружающей среде. У свободноживущих плоских червей сенсорные клетки, которые реагируют на свет, сгруппированы в двух глазных пятнах на голове. Сенсорные клетки, которые обнаруживают водные потоки, твердые предметы и химические вещества, находятся в двух выступах в виде лоскута на голове, которые называются ушными раковинами . У самодвижущихся животных эти органы чувств в голове являются первой частью животного, которая сталкивается с новым окружением. Ганглии получают информацию от сенсорных структур и посылают сигналы другим частям тела по двум нитям нервных клеток, идущим к хвосту.Поскольку нервные нити соединены поперечными нитями в форме стремянки, этот тип нервной системы часто называют «нервной лестницей».


    Выделительная система удаляет продукты жизнедеятельности и лишнюю воду из тканей плоских червей. У плоских червей есть удивительно сложная система избавления организма от шлаков (рис. 3.39). Эта сеть проходит по всей длине животного с каждой стороны и открывается наружу через небольшие поры в задней части тела.К трубкам присоединены крошечные клетки, которые перемещают отходы и воду из тканей в трубки. Эти клетки содержат жгутики, которые колеблются взад и вперед, создавая поток жидкости, который постоянно движется к выделительным порам. Под микроскопом движение жгутиков выглядит как мерцающий огонь, а структура называется пламенной лампой .


    Плоские черви не имеют кровеносной системы. Животные без системы кровообращения имеют ограниченные возможности доставлять кислород и питательные вещества к клеткам своего тела из-за поведения молекул.Когда молекулы распространяются в воде, они становятся менее концентрированными по мере удаления от источника. Это известно как диффузия . Морское животное шарообразной формы не получит достаточного количества кислорода и питательных веществ для своих внутренних клеток, потому что клетки находятся слишком далеко от поверхности тела, чтобы молекулы могли перемещаться (диффундировать) к ним (рис. 3.40 A). Но у книдарийцев нет проблем с диффузией, потому что большинство клеток их мешковидных тел находятся в прямом контакте с водой, облегчая обмен кислорода и питательных веществ (рис.3,40 В). Плоские черви, имеющие форму мешка, но сплющенные, также легко доставляют кислород и питательные вещества к клеткам своего тела, потому что все их клетки расположены близко либо к их внешней поверхности, либо к их пищеварительной полости (рис. 3.40 C). По мере того, как животные становятся крупнее и сложнее, диффузия часто становится невозможной, и тогда мы начинаем наблюдать развитие кровеносной и дыхательной систем.


    Круглые черви: Phylum Nematoda

    Виды филума Nematoda (от греческого корня nema , означающего нить ) более известны как круглые черви (рис.3.41). Существует около 25 000 видов нематод, официально описанных учеными. Нематоды встречаются почти в каждой среде обитания на Земле. Один вид был впервые обнаружен живущим внутри войлочных пивных подставок в немецких пивных. Исследования сельскохозяйственных угодий обнаружили до 10 000 нематод в 100 кубических сантиметрах (9 · 1049 3 9 · 1052 см) почвы. Нематоды также широко распространены в морских и пресноводных отложениях, где они служат важными хищниками, разрушителями и добычей для других видов, таких как крабы и улитки.



    Как и плоские черви, аскариды ведут свободный или паразитический образ жизни. К паразитическим нематодам (рис. 3.41 A, C, D и E) относятся сердечные черви, заражающие домашних собак, а также анкилостомы и острицы, которые обычно заражают маленьких детей. Многие нематоды, паразитирующие на растениях, могут опустошать посевы. Некоторые нематоды являются криптобиотиками и продемонстрировали замечательную способность оставаться в состоянии покоя в течение десятилетий, пока условия окружающей среды не станут благоприятными.

    Как и плоские черви, нематоды двусторонне симметричны. Они получили свое название от круглой формы поперечного сечения тела. В отличие от плоских червей, у которых пища и отходы входят и выходят через одно и то же отверстие, у нематод есть полноценная пищеварительная система. Животное с полной пищеварительной системой имеет рот на одном конце, длинную трубку со специализированными частями в середине и анус на другом конце. Полноценная пищеварительная система наблюдается у более сложных организмов и предлагает много преимуществ по сравнению с методом пищеварения плоских червей.С полноценной пищеварительной системой животное может есть, пока переваривается его предыдущая еда. Части пищеварительной системы могут специализироваться на выполнении различных функций, переваривая пищу поэтапно (рис. 3.42). По мере продвижения пищи она разбивается на молекулы и поглощается клетками, выстилающими трубку. Мышцы, окружающие трубку, сокращаются, сжимая пищу и подталкивая ее в процессе, называемом перистальтикой . Неперевариваемые отходы выходят через задний проход.


    В отличие от плоских червей, нематоды тонкие и покрыты защитной кутикулой.Кутикула представляет собой восковое покрытие, секретируемое эпидермисом или внешней клеточной тканью. Из-за этого покрытия газообмен не может происходить непосредственно через кожу, как у плоских червей. Скорее, газообмен и выведение шлаков у нематод происходит за счет диффузии через стенку кишечника. Хотя у нематод действительно есть пространство в теле между пищеварительным трактом и стенкой тела, оно не выстлано тканью и не считается истинным целом . Таким образом, нематоды иногда называют псевдоеломатами (рис.3.17 C).

    У большинства червей есть две группы мышц: продольных мышц, , которые проходят по всей длине тела, и круговых мышц, , которые образуют круглые группы вокруг тела. В отличие от других червей, у которых есть две группы мышц, у нематод есть только продольные мышцы. Этим объясняется их характерное стремительное движение, поскольку они могут двигаться, только сокращая длинные мышцы с обеих сторон своего тела и извиваясь вперед. Нервная система нематод состоит из набора нервов, которые проходят по всему телу и соединяются с передними ганглиями.Свободноживущие нематоды способны воспринимать свет глазками, и большинство нематод обладают довольно сложными хемосенсорными способностями. Большинство нематод не являются гермафродитами , с представителями обоих полов в одной особи, а известны как раздельнополые - особи разных полов. Их химиосенсорные способности очень полезны, поскольку они полагаются на феромоны, чтобы найти потенциальных партнеров.


    Сегментированные черви: Тип Annelida

    Черви типа Annelida (от латинского корневого слова annelus , означающего кольцо ) обычно имеют сложные сегментированные тела (рис.3.43). Тело кольчатого червя делится на повторяющиеся части, называемые сегментами, с множеством внутренних органов, повторяющихся в каждом сегменте. Дождевые черви (класс Oligochaeta) - известные наземные представители этого типа, а пиявки (класс Hirudinea) - хорошо известные паразитические представители этого типа, чаще всего встречающиеся в пресной воде. Многощетинковые черви или «щетинистые черви» (класс Polychaeta) - самая большая группа в филуме Annelida. Они встречаются в основном в морских и солоноватоводных местообитаниях.



    Polychaete (от греческих корневых слов poly , означающих многие и chaeta , что означает щетины ) кольчатые черви названы так потому, что большинство их сегментов имеют щетинки, называемые chatae или щетинками .На рис. 3.44 показаны два примера многощетинковых щетинок. Свободно движущиеся (не сидячие) полихеты имеют мышечные лоскуты, называемые параподиями (от греческого para , что означает около и podia , что означает футов ) по бокам, а щетинки на этих параподиях впиваются в песок. для передвижения. Огненные черви - это тип полихет, которые получили свое название от жалящих щетинок на каждой параподии (рис. 3.44 A). Эти щетинки могут проникать в кожу человека, вызывая раздражение, боль и отек, подобное раздражению, вызванному воздействием стекловолокна.


    Трубчатые черви - это сидячие полихеты, которые живут в трубках, которые они строят, выделяя материал трубок. Трубки, прикрепленные к камням или погруженные в песок или грязь, могут быть кожистыми, известковыми или покрытыми песком в зависимости от вида червя (рис. 3.45). Трубчатые черви питаются, вытягивая щупальца из трубки. Кусочки пищи продвигаются по бороздкам в щупальцах ко рту. Некоторые трубчатые черви втягивают свои щупальца, когда на них попадает пища.Трубчатые черви используют свои параподии для создания потоков воды, которые текут по трубкам, чтобы помочь в дыхании и помочь очистить трубки. Напротив, свободноживущие или подвижные многощетинковые черви имеют хоботок , который может выходить изо рта для ловли добычи. Это питающий орган, который часто вооружен маленькими зубами или челюстями на кончике. Обладая активным образом жизни и хорошей защитой, свободно передвигающиеся полихеты могут зарабатывать себе на жизнь в различных средах обитания, таких как грязь, песок, губки, живые кораллы и водоросли.



    Подобно плоским червям, кольчатые черви имеют мезодерму с мышцами, центральную нервную систему и выделительную систему. Каждая из этих систем более сложна у кольчатых червей, чем у плоских червей или нематод. В дополнение к более специализированной полной пищеварительной системе кольчатые черви также развили черты тела, которых нет у плоских червей или нематод. Эти особенности в той или иной форме проявляются у всех более крупных и сложных животных:

    1. a целом , полость тела между пищеварительной трубкой и внешней стенкой тела, которая выстлана тканью
    2. a кровеносная система , состоящая из ряда трубок (сосудов), заполненных жидкостью (кровью) для быстрой и эффективной транспортировки растворенных питательных веществ, кислорода и продуктов жизнедеятельности


    Напомним, что целом представляет собой заполненную жидкостью полость, лежащую между пищеварительной трубкой и внешней трубкой тела и окруженную мезодермальной тканью.Пищеварительная трубка находится внутри внешней трубки тела. Такое расположение называется конструкцией «труба в трубе» (рис. 3.46). Жидкость в целоме поддерживает мягкие ткани стенки тела так же, как и гидростатический скелет книдарийцев. Мезодермальные мышцы в стенке трубки тела и пищеварительной трубки могут оказывать давление на жидкость, чтобы способствовать движению. В стенке тела кольчатых червей расположены мышцы двух типов: круговые и продольные. Когда круговые мышцы сокращаются, сегмент становится длиннее и уже.Когда продольные мышцы сокращаются, сегмент становится короче и толще (рис. 3.47). Эти сокращения вызывают ползание червей. Напомним, что у нематод нет круговых мышц, и они могут двигаться, только сокращая свои продольные мышцы, поэтому они скорее извиваются и извиваются, чем ползут. Щетинки на теле полихет прилипают к субстрату, удерживая части червя на месте, в то время как другие части движутся вперед.

    Аннелид имеет замкнутую систему кровообращения , в которой кровь перекачивается мышцами в кровеносных сосудах (рис.3.48). Кровь течет через микроскопические капилляры, собирая молекулы пищи из пищеварительного тракта и кислород из кожи и транспортируя их к клеткам тела. Параподии, лоскуты по бокам сегментов, увеличивают площадь поверхности кожи для дыхания. В такой эффективной системе кровообращения внутренние ткани животного не обязательно должны находиться рядом с его органами пищеварения и дыхания, потому что кровь доставляет питательные вещества и кислород. Такая система позволяет животным расти намного крупнее, чем это возможно в случае плоских червей, которые должны полагаться на диффузию.

    Нервная система также более сложна у кольчатых червей, чем у других червеобразных типов. У аннелид есть простой орган мозга, состоящий из пары нервных кластеров в области головы (рис. 3.49). Нервы связывают мозг с органами чувств в голове, которые обнаруживают окружающую среду перед червем. Дождевые черви безглазые, но у многощетинковых кольчатых червей есть глаза, которые могут различать свет и темноту. Глаза некоторых многощетинковых червей могут даже распознавать формы. Нервы также отходят от мозга вокруг пищеварительной трубки и вдоль брюшной поверхности.Ганглий , или кластер нервных клеток управляет органами в каждом сегменте.

    Экскреторная система кольчатых червей состоит из пары небольших трубок в каждом сегменте. Эти трубки, называемые нефридией (от греческого корня нефрус , означающего почка ), открыты с обоих концов. Они фильтруют целомическую жидкость, которая содержит полезные молекулы питательных веществ вместе с молекулами отходов. Когда жидкость движется по трубке, полезные молекулы возвращаются в целом, а молекулы отходов переходят в воду.Хотя эта система кажется менее сложной, чем у плоских червей, нефридии на самом деле являются более эффективным методом обращения с продуктами жизнедеятельности, поскольку они фильтруют жидкость, удерживая полезные молекулы внутри тела (рис. 3.50).

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *