Будова та структура білків.

Тема: БІЛКИ

План

1. Білки – основа життя
2. Будова та структура білків.
3. Властивості білків.
4. Функції білків.

БІЛКИ – ОСНОВА ЖИТТЯ

В Біблії сказано: "Спочатку було слово". Сучасна наука за аналогією починається фразою: "Спочатку був білок". Більше 4 мільярдів років тому на Землі з маленьких неорганічних молекул незбагненним чином виникли білки, які стали будівельними блоками живих організмів. Своїм нескінченним різноманітністю все живе зобов'язана саме унікальним молекул білка, і інші форми життя у Всесвіті науці поки невідомі.

Білки, або протеїни (від грец.protos — перший, первинний), — це природні органічні сполуки, які забезпечують всі життєві процеси організму.

У природі існує приблизно 10¹⁰-10¹² різних білків. Білками є ферменти, антитіла, багато гормони та інші біологічно активні речовини. Все живе на землі містить білки. Вони складають близько 50% сухої ваги тіла всіх організмів. У вірусів зміст білків коливається в межах від 45 до 95%. Жодна речовина з усіх речовин біологічного походження не має настільки великого значення і не має стільки багатогранних функцій в житті організму, як білки. З білків побудовані кришталик ока і павутина, панцир черепахи і отруйні речовини грибів... За допомогою білків ми переварюємо їжу і боремося з хворобами. Завдяки особливим білкам ночами світяться світлячки, а в глибинах океану мерехтять таємничим світлом медузи.

Близько 30% всіх білків людського тіла знаходиться в м'язах, близько 20% - в кістках і сухожиллях і близько 10% - в шкірі. Але найважливішими білками всіх організмів є ферменти, які, хоча і присутні в їх тілі і в кожній клітці тіла у малій кількості, проте управляють поряд істотно важливих для життя хімічних реакцій. Всі процеси, що відбуваються в організмі: переварення їжі, окислювальні реакції, активність залоз внутрішньої секреції, м'язова діяльність і робота мозку регулюється ферментами. Різноманітність ферментів в тілі організмів величезно. Навіть в маленькій бактерії їх налічуються багато сотень.

Вперше білок був виділений (у вигляді клейковини схожою на білок яйця) у 1728 р. італійцем Якопо Бартоломео Беккарі (1682— 1766) з пшеничного борошна. Цю подію прийнято вважати народженням хімії білка. З тих пір майже за три століття з природних джерел отримані тисячі різних білків та досліджено їх властивості.

БУДОВА ТА СТРУКТУРА БІЛКІВ.

До складу молекул білків входять атоми Карбону, Оксигену, Нітрогену, Гідрогену, Сульфуру, а також Фосфору, Феруму та ін. Найбільш характерно для білка наявність в його молекулі азоту. Інші органічні сполуки азоту не містять. Тому білок називають азотовмісною сполукою.

Залежно від особливостей будови білки поділяють на прості (протеїни) та складні (протеїди).Протеїни складаються лише з амінокислот, а протеїди у своєму складі мають також залишки фосфатної та нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів, атоми Феруму, Цинку, Купруму та ін.

Молекула білка дуже довга. Такі молекули називаються полімерами, а її складові – мономерами. Дійсно, довга молекула полімеру складається з безлічі маленьких молекул, пов'язаних одна з одною. Так нанизуються на нитку намистинки в намисто. Роль намистинок (мономерів) у молекулі білку виконують амінокислоти, а роль нитки відіграють хімічні зв'язки між намистинками-молекулами.

В даний час в різних об'єктах живої природи виявлено до 200 різних амінокислот. В організмі людини їх, наприклад, близько 60. Але частіше інших зустрічаються в білках всього 20 різних амінокислот.

Деякі з них можуть бути синтезовані в клітинах самого організму (їх називають замінними), всі інші — повинні надходити в готовому вигляді з харчових продуктів(такі амінокислоти мають назву незамінних).

Молекули білків мають складну просторову структуру.

Лінійна послідовність амінокислот у складі поліпептидного ланцюга представляє первинну структуру білка. Вона унікальна для будь-якого білка і визначає його форму, властивості і функції.

Вторинна структура білків являє собою спіраль або гармошку.

Третинна структура являє собою химерну, але для кожного білка специфічну конфігурацію, що має вигляд клубка (глобулу).

Четвертинна структура характерна не для всіх білків. Вона виникає в результаті з'єднання декількох глобул у складний комплекс. Наприклад, гемоглобін крові людини є комплекс із чотирьох таких субодиниць, інсулін – з двох.

ВЛАСТИВОСТІ БІЛКІВ.

Денатурація та ренатурація білка

Одна з основних властивостей білків — це їхня здатність під впливом різних факторів (дія концентрованих кислот і лугів, важких металів, високої температури тощо) змінювати свою структуру і властивості.

Денатурація - процес порушення природної структури білків, який супроводжується розгортанням поліпептидного ланцюга без зміни його первинної структури. Як правило, денатурація має необоротний характер. Проте на початкових стадіях денатурації за умови припинення дії факторів, що спричиняють цей процес, білок може відновити свій початковий стан. Це явище має назву ренатурації

Деструкція - процес порушення первинної структури білків. Він завжди має необоротний характер.

Залежно від розчинності або нерозчинності у воді білки поділяють на гідрофільні та гідрофобні. Серед білків є активні у хімічному відношенні (наприклад, ферменти) і малоактивні. Деякі білки стійкі до дії різних факторів (наприклад, температури, хімічних чинників), інші - нестійкі. Наприклад, кератин, який входить до складу волосся, кігтів, нігтів, копит, здатний витримувати високу й низьку температуру. Натомість білок яйця птахів (овальбумін) при нагріванні змінює свою структуру.

ФУНКЦІЇ БІЛКІВ.

Каталітична функція. Всі відомі в даний час біологічні каталізатори - ферменти - є білками.

Живильна (резервна) функція. Цю функцію здійснюють так звані резервні білки, які є джерелами живлення для розвитку плоду, наприклад білки яйця. Основний білок молока (казеїн) також виконує головним чином живильну функцію.

Захисна функція. Основну функцію захисту в організмі виконує імунна система, яка забезпечує синтез специфічних захисних білків-антитіл у відповідь на надходження в організм бактерій, токсинів або вірусів. Захисна функція білків виявляється і в здібності ряду білків крові до згортання. Згортання білка плазми крові фібриногену приводить до утворення згустку крові, що оберігає від втрати крові при пораненнях.

Скорочувальна функція. У акті м'язового скорочення і розслаблення бере участь безліч білкових речовин.

Структурна функція. Білки, що виконують структурні функції, по кількості на першому місті серед білків людини. Це колаген в сполучній тканині, кератин у волоссі, нігтях, шкірі, еластин в судинній стінці і ін. В комплексі з ліпідами білки беруть участь в утворенні біомембран кліток.

Гормональна функція. Гормони гіпофіза, підшлункової залози і ін. є білками.

Транспортна функція. Перенесення кисню кров’ю здійснюється молекулами гемоглобіну - білка еритроцитів. У транспорті ліпідів беруть участь альбуміни сироватки крові.

Енергетична функція. За повного розщеплення 1 г білків у середньому звільняється 17,2 кДж енергії.