Белки Белки - это макромолекулы. Белки - это биополимеры (жизнь, много, часть). Мономером белков являются аминокислоты. Известно много аминокислот, но в качестве мономеров любых природных белков известно только 20 аминокислот. Первым установил особенности строения белка немецкий биохимик Э. Фишер (1852 – 1919). Белки называют также протеинами (от греч. πρωτος – первый, элементарный, начальный). Они количественно преобладают над всеми другими органическими соединениями в живых организмах – 75-80 % сухой массы. В клетке присутствуют тысячи разных белков, каждый из которых выполняет специфическую функцию. Например, в организме человека свыше 10000 различных белков. В составе ныне живущих на Земле организмов содержится около 1 трлн т белков. От массы, например, животной клетки белки составляют 10-18%, т.е. половину сухого веса клетки. Строение белков Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладают одновременно свойствами кислоты и основания. Это обуславливает возможность соединения аминокислот дуг с другом в длинные цепочки с выделением воды. Такая реакция называется реакцией поликонденсации, она идет последовательно, путем образования дипептидов, трипептидов и полипептидов. Соединение аминокислот происходит за счет пептидных связей. Если белки состоят только из аминокислот, они называются протеины - простые белки. Если кроме аминокислот в состав белковых молекул входит и небелковая часть - это сложные белки - протеиды. Белки разного размера включают в себя от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч аминокислот. В среднем длина белка 300 аминокислот. Если в состав этого белка входят 12 из 20 важнейших аминокислот, то число возможных изомеров для этого белка оказывается равным 10300. В составе большинства исследованных белков всех живых организмов было выявлено 20 аминокислот, участвующих в их построении. При синтезе белковой молекулы разные аминокислоты присоединяются последовательно друг к другу, образуя цепочку, или полипептид (впоследствии она может сворачиваться в спираль или глобулу). Разнообразие белков определяется тем, какие аминокислоты, в каком количестве и в каком порядке входят в полипептидную цепь. Две молекулы, одинаковые по числу и составу аминокислот, но отличающиеся по порядку их расположения, представляют два разных белка. Не только виды, но и особи одного вида отличаются по целому ряду белков (с чем, например, связан феномен несовместимости при пересадке тканей и органов от одного животного другому). Где содержатся белки в организме животных? альбумин - яичный белок кератин - рога, шерсть коллаген - кожа гемоглобин - кровь фибрин, фибриноген - кровь пепсин - желудочный сок трипсин - поджелудочный сок миозин - мышцы родопсин - зрительный пурпур инсулин - поджелудочная железа Структуры белка Первичная - прямая цепочка из аминокислот, удерживается пептидными связями. Вторичная - скрученная в спираль первичная цепочка, удерживается водородными связями. Такую структуру имеют фибриллярные белки (коллаген, белок кожи; фибриноген, белок крови; миозин, белок мышц). Третичная - многократно скрученная спираль, глобула, удерживается слабыми дисульфидными связями. Такую структуру имеют глобулярные белки (альбумины, глобулины). Некоторые белки имеют четвертичную структуру - объединение нескольких глобул. Четыре глобулы, связанные атомом железа, имеет белок гемоглобин. Свойства белка При денатурации происходит как полное разрушение структур белка, так и частичное. Денатурация белка может происходить под влиянием различных факторов: температуры, кислоты, щелочи, солей и т.д. Если первичная структура не разрушена, то может произойти восстановление остальных структур - этот процесс ренатурации. Если разрушается и первичная структура белка – это процесс деструкции. Классификация белков Сложность строения белковых молекул и чрезвычайное разнообразие их функций крайне затрудняет создание единой четкой классификации белков на какой-либо одной основе. 1. Классификация белков по составу Простые белки (протеины) – состоят только из аминокислот (альбумины, глобулины, гистоны, склеропротеины). Сложные белки (протеиды) – состоят из глобулярных белков и небелкового материала. Небелковую часть называют простетической группой (фосфопротеиды, гликопротеиды, нуклеопротеиды, хромопротеиды, липопротеиды, металлопротеиды, флавопротеиды). 2. Классификация белков по их структуре Фибриллярные – образуют длинные волокна или слоистые структуры (коллаген, миозин, фиброин, кератин). Они нерастворимы в воде. Глобулярные – их полипептидные цепи свернуты в компактные глобулы (ферменты, антитела, гормон инсулин). Промежуточные – фибриллярной природы, но растворяются в воде (фибриноген). 3. Классификация белков по функциям Структурные – входят в различные структуры клетки и организма. Ферменты – являются биологическими катализаторами. Гормоны – являются регуляторами биологических функций. Транспортные – переносят различные вещества. Защитные – обеспечивают иммунные реакции организма. Сократительные – участвуют в сокращении мышечных волокон. Запасные – служат резервными веществами клетки и организма. Токсины – являются ядами, используемыми живыми существами в целях защиты или нападения. Функции белков В организме белки выполняют разнообразные функции: ♦ строительную (участвуют в формировании всех клеточных мембран, органоидов клетки, внеклеточных структур); ♦ каталитическую (белки-ферменты ускоряют протекание биохимических реакций, обладая узкой специфичностью и способностью осуществлять до нескольких миллионов операций в минуту); ♦ двигательную (специфические белки обеспечивают все формы движения, встречающиеся у живых организмов, – амебоидное, ресничное, мышечное и т. д.); ♦ транспортную (например, гемоглобин осуществляет транспорт газов, белки мембран – транспорт веществ внутрь или наружу клетки); ♦ регуляторную (белки-гормоны регулируют физиологические процессы в организме); ♦ рецепторную (восприятие различных сигналов специальными белками в мембранах клеток; к примеру – родопсин в клетках сетчатки глаза); ♦ защитную (выработка антител при проникновении в организм болезнетворных бактерий, выделение плесневыми грибами антибиотиков против бактерий; яды растений, предохраняющие их от объедания животными); ♦ энергетическую (обычно используются как источник энергии, когда все остальные ресурсы – углеводы, жиры – уже истощены). 1 г белка = 17,6 кДж энергии.
