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 нуклеотидов в участке молекулы ДНК (гене), кодирующем данный белок.

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

• 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).