1.4. Белки, их строение и функции
Белки — это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Полимеры, состоящие из аминокислот, называют полипептидами. Белки синтезируются в живых организмах и выполняют в них определенные функции.
Белки — это активные полипептиды. В состав белков может входить 20 различных аминокислот. Чередование разных аминокислот в полипептидной цепи позволяет получать огромное количество разных белков.
Белки отличаются друг от друга последовательностью аминокислот, которая образует его первичную структуру. Она, в свою очередь, зависит от последовательности нуклео-тидов в участке молекулы ДНК (гене), кодирующем данный белок.
Лиз—глу—тре—ала—ала—ала—лиз—фен—глу—арг—глн—гис—мет—
—асп—сер—сер—тре—сер—ала—ала—сер—сер—сер—асн—тир—цис—асн—
—глу—ме—мет—лиз—сер—арг—асн—лей—тре—лиз—асп—арг—цис—лиз—
—про—вал—асн—тре—фен—вал—гис—глу—сер—лей—ала—асп—вал—глн—
—ала—вал—цис—сер—глн—лиз—асн—вал—ала—цис—лиз—асн—гли—глн—
—тре—асн—цис—три—глн—сер—три—сер—тре—мет—сер—иле—тре—асп—
—цис—арг—глу—тре—гли—сер—сер—лиз—тир—про—асн—цис— ала—тир—
—лиз—тре—тре—глн—ала—асн—лиз—гис—иле—иле—вал—ала—цис—глу—
—гли—асн—про—тир—вал—про—вал—гис—фен—асп—ала—сер—вал.
Рис. 3. Фрагмент первичной структуры молекулы белка
Во вторичной структуре молекула белка имеет вид спирали. Между СО и NH — группами аминокислотных остатков соседних витков спирали возникают водородные связи, удерживающие цепь.
Молекула белка, имеющая сложную конфигурацию в виде глобулы, приобретает третичную структуру. Прочность этой структуры обеспечивается гидрофобными, водородными, ионными и дисульфидными связями.
Некоторые белки имеют четвертичную структуру, образованную несколькими полипептидными цепями (третичными структурами). Четвертичная структура также удерживается слабыми нековалентными связями — ионными, водородными, гидрофобными. Однако прочность этих связей невелика и структура может быть легко нарушена.
Нарушение (денатурация) четвертичной, третичной и вторичной структур обратимо. Разрушение первичной структуры необратимо.
Рис. 4. Вторичная структура Рис. 6. Четвертичная молекулы белка структура белковой молекулы
Функции белков:
- структурная — белки входят в состав клеточных мембран, белок кератин образует волосы и ногти, белки коллаген и эластин — хрящи и сухожилия;
- каталитическая (ферментативная) — белки ускоряют расщепление питательных веществ в пищеварительном тракте, фиксацию углерода при фотосинтезе, участвуют в реакциях матричного синтеза.
Ферменты — это специфические белки, обладающие активным центром — участком молекулы, соответствующим по геометрической конфигурации молекулам субстрата. Каждый фермент ускоряет одну, и только одну реакцию (как в прямом, так ив обратном направлении). Скорость ферментативных реакций зависит от температуры среды, уровня ее рН, а также концентраций реагирующих веществ и фермента;
Рис. 7—9. Влияние концентрации фермента, температуры и реакции среды на скорость ферментативной реакции
Концентрация фермента
- транспортная — белки обеспечивают активный транспорт ионов через клеточные мембраны, кислорода и углекислого газа (гемоглобин), жирных кислот (сывороточный альбумин);
- защитная — антитела обеспечивают иммунную защиту организма, фибриноген и фибрин защищают организм от кровопотерь;
- сократительная — обеспечивается сократительными белками — актином и миозином;
- сигнальная — белковые молекулы могут принимать сигналы и служить их переносчиками в организме (гормонами).