Белки — определение, структура, свойства белков

Белки структура аминокислоты свойства и функции

Белки — это высокомолекулярные соединения (биополимеры), мономерами которых являются аминокислоты, соединенные пептидными связями.

Аминокислоты

Аминокислотой называют органическое соединение, имеющее карбоксильную и амино-группу, а также радикал. В природе встречается около 200 аминокислот, которые различаются взаимным расположением функциональных групп и радикалами, но только 20 из них входят в состав белков. Такие аминокислоты называют протеиногенными.

Общая формула аминокислоты
Общая формула аминокислоты

Не все протеиногенные аминокислоты могут синтезироваться в организме человека. Аминокислоты, которые образуются в организме человека в необходимом количестве, называют заменимыми (их насчитывается 12), а аминокислоты, которые не синтезируются и должны поступать с пищей, — незаменимыми. К незаменимым аминокислотам относятся:

  • валин,
  • изолейцин,
  • лейцин,
  • лизин,
  • метионин,
  • треонин,
  • триптофан,
  • фенилаланин.

Последовательность из двух аминокислот, связанных пептидными связями, называются дипептидом, из трех — трипептидом и так далее. Среди пептидов встречаются такие важные соединения, как гормоны (окситоцин, вазопрессин), антибиотики и другие.

Пептидная связь
Пептидная связь

Цепочка из более чем десяти аминокисслот называется полипептидом, а полипептиды, содержащие более 60 аминокислотных остатков, — это белки.

Уровни структурной организации белка

У белков различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры.

Первичная структура белка — это последовательность аминокислот, соединенных пептидной связью. Особенности аминокислотного состава белка обуславливают его пространственную укладку — возникновение вторичной и третичной структур. Изменение расположения хотя бы одной аминокислоты в первичной структуре влечет за собой изменение более высоких структур, а также свойств белка в целом.

Первичная структура белка
Первичная структура белка

Вторичная структура белка представляет собой упорядоченную пространственную структуру белковой молекулы в виде спиралей и складок, поддерживаемых водородными связями, которые возникают между атомами кислорода и водорода. Более-менее длинные участки со вторичной структурой имеют, например, кератины волос и ногтей, фиброин шелка.

Вторичная структура белка
Вторичная структура белка

Третичная структура белка является формой пространственной укладки полипептидной цепи в виде глобулы (клубка), поддерживаемой гидрофобными, водородными, дисульфидными (S-S) и ионными связями. Она характерна для большинства белков организма, например, миоглобина мышц.

Третичная структура белка
Третичная структура белка

Четвертичная структура — это пространственная организация нескольких глобул, которая поддерживается слабыми взаимодействиями (гидрофобными, ионными, водородными и другими). Четвертичная структура характерна для гемоглобина и хлорофилла.

Четвертичная структура белка
Четвертичная структура белка

По форме молекулы различают фибриллярные и глобулярные белки. Первые из них вытянуты, как, например, коллаген соединительной ткани или кератины волос и ногтей. Глобулярные же белки имеют форму глобулы, как миоглобин мышц.

Простые и сложные белки

Простые белки состоят только из аминокислот, а сложные (липопротеины, хромопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины), кроме белковой, содержат небелковую часть. Хромопротеины имеют неокрашенную небелковую часть. К ним относятся гемоглобин, миоглобин, хлорофилл, цитохромы и другие. Так, в составе гемоглобина каждая из четырех полипептидных цепей белка глобина связана с небелковой частью — гемом, в центре которого находится ион железа, придающий гемоглобину красную окраску.

Небелковой частью липопротеинов является липид, а гликопротеинов — углевод. Как липопротеины, так и гликопротеины входят в состав клеточных мембран. Нуклеопротеины представляют собой комплексы белков и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Они выполняют важнейшие функции в процессах хранения и передачи наследственной информации.

Свойства белков

Одни белки хорошо растворимы в воде, а другие растворяются только в растворах солей, щелочей, кислот или органических растворителях. Структура молекулы белка и его функциональная активность зависят от условий окружающей среды. Утрата белковой молекулой структуры, вплоть до первичной, называется денатурацией. Денатурация происходит вследствие изменения температуры, pH, атмосферного давления, под действием кислот, щелочей, солей тяжелых металлов, органических растворителей и других факторах. Обратный процесс восстановления структуры называется ренатурацией, однако он не всегда возможен.

Денатурация белка
Денатурация белка

Полное разрушение белковой молекулы называется деструкцией.

Белки выполняют в клетке ряд функций:

  • пластическую (строительную),
  • каталитическую (ферментативную),
  • энергетическую,
  • сигнальную (рецепторную),
  • сократительную (двигательную),
  • транспортную,
  • защитную,
  • регуляторную,
  • запасающую.

Строительная функция белков связана с их наличием в клеточных мембранах и структурных компонентах клетки. Энергетическая обусловлена тем, что при расщеплении 1 г белка высвобождается 17,2 кДж энергии.

Белки — рецепторы мембран принимают участие в восприятии сигналов окружающей среды и их передаче в клетке, а также в межклеточном узнавании. Без белков невозможно движение клеток и организма в целом. Они составляют основу жгутиков и ресничек, а также обеспечивают сокращение мышц и перемещение внутриклеточных компонентов.

В крови человека и многих животных белок гемоглобин переносит кислород и часть углекислого газа, другие белки транспортируют ионы и электроны. Защитная роль белков связана с иммунитетом: белок интерферон способен уничтожать многие вирусы, а белки-антитела участвуют в иммунных реакциях.

Среди белков и пептидов есть регуляторы, например, гормон поджелудочной железы, инсулин, регулирующий концентрацию глюкозы в крови.

У некоторых организмов белки могут откладываться в запас, как у бобовых в семенах, или у птиц и пресмыкающихся в яйцах.

Спасибо:
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Литература, математика, русский язык, физика, география, история, астрономия и обществознание
Подписаться
Уведомить о
1 Комментарий
Старые
Новые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Мира

Белки основа жизни, как и вода.