Уровни организации белковой молекулы.

Первичная структура, самая простая структура полипептидная цепь, т. е. нить аминокислот, связанных между собой пептидными связями. В первичной структуре все связи между аминокислотами являются ковалентными и, следовательно, прочными.

Вторичная структура, белковая нить закручена в виде спирали. Между группами –С=О, находящимися на одном витке спирали, и группами -N-H на другом витке образуются водородные связи.

Третичная структура, нить аминокислот (полипептид) свертывается, образуя клубок, или фибриллу, для каждого белка специфичную. Связи поддерживающие третичную структуру белка, также слабые. Они возникают, в частности, вследствие гидрофобных взаимодействий. Это силы притяжения между неполярными молекулами или между неполярными участками молекул в водной среде. Существенную роль играют электростатические связи между электроотрицательными и электроположительными радикалами аминокислотных остатков. Имеется также небольшое число ковалентных дисульфидных связей (-S-S-), возникающих между атомами серы серосодержащих аминокислот.

Четвертичная структура, соединение нескольких молекул белков между собой. Если пептидные цепи уложены в виде клубка, то такие белки называются глобулярными. Если полипептидные цепи уложены в пучки нитей, они носят название фибриллярных белков.

Начиная со вторичной структуры пространственное устройство (конформация) макромолекул белка, как мы выяснили, поддерживается в основном слабыми химическими связями. Под влиянием внешних факторов (изменение температуры, солевого состава среды, рН, под действием радиации и иных факторов) слабые связи, стабилизирующие макромолекулу, рвутся, и структура белка, а следовательно, и его свойства изменяются. Этот процесс называется денатурацией.

Разрыв части слабых связей, изменения конформации и свойств белка происходят и под действием физиологических факторов (например, под действием гормонов). Таким образом регулируются свойства белков: ферментов, рецепторов, транспортеров. Эти изменения структуры белка обычно легко обратимы - ренатурация.

Огромное разнообразие в строении белков обеспечивает им выполнение множества функций.

Функции белков.

ФЕРМЕНТАТИВНАЯБыстрое протекание биохимических реакций обеспечивают катализаторы (ускорители реакций) – ферменты. Почти все ферменты являются белками (но не все белки - ферменты!). Каждый фермент обеспечивает одну или несколько реакций одного типа. Каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в минуту. В ходе этих операций ферментный белок не расходуется. Он соединяется с реагирующими веществами, ускоряет их превращения и выходит из реакции неизменным. Известно более 2 тыс. ферментов, и количество их продолжает увеличиваться.

РЕГУЛЯТОРНАЯИзвестно, что в специальных клетках животных и растений производятся регуляторы физиологических процессов - гормоны. Многие гормоны - белки. Следует заметить, что не все гормоны - белки. Некоторые гормоны - производные аминокислот, например адреналин, мелатонин, три- и тетраиодтиронин (гормоны щитовидной железы) и др. Известны гормоны - производные нуклеотидов и липидов. Ряд гормонов усиливает или подавляет активность уже готовых, предсуществующих в клетке ферментов.

ТРАНСПОРТНАЯВкрови, в наружных клеточных мембранах, в цитоплазме и ядрах клеток есть различные транспортные белки. В крови имеются белки-транспортеры, которые узнают и связывают определенные гормоны и несут их к клеткам-мишеням. Такие клетки оснащены рецепторами, узнающими эти гормоны. В цитоплазме и ядрах есть рецепторы гормонов, через которые они осуществляют свое действие. В наружных клеточных мембранах имеются белки-транспортеры, которые обеспечивают активный и строго избирательный транспорт внутрь и наружу клетки сахаров, аминокислот, различных ионов. Известны и другие белки-транспортеры.

ЗАЩИТНАЯБелки служат средствами защиты человека, животных, растений от вызывающих заболевания микроорганизмов. У человека и животных одна из таких главных систем - это иммунная защита. В лимфоидных тканях (вилочковая железа, лимфатические железы, селезенка) производятся лимфоциты - клетки, способные синтезировать огромное разнообразие защитных белков - антител. Такие антитела носят название иммуноглобулинов. Иммуноглобулины состоят из четырех белковых цепей. Они имеют участок, узнающий «пришельца», и участок, обеспечивающий «расправу» с ним. Антитела узнают чужеродные белки и иные биополимеры (полисахариды, полинуклеотиды) и их комплексы, в свободном виде растворенные в жидких средах организма или в составе бактерий и вирусов.

В клетках человека и животных синтезируются также специальные противовирусные белки - интерфероны. Синтез таких белков начинается после встречи клетки с вирусной нуклеиновой кислотой. Интерферон через систему посредников активирует в клетке фермент, расщепляющий вирусные нуклеиновые кислоты, и включает синтез фермента, блокирующего аппарат синтеза вирусных белков.

ДВИГАТЕЛЬНАЯобеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех движениях, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных, движение листьев у растений и т.д.

СТРУКТУРНАЯ или строительная Белки участвуют в образовании всех мембранных и не мембранных органелл клетки, а также внеклеточных структур.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯБелки служат одним из источников энергии в клетке. При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется около 17 кДж. Однако белки используются как источник энергии, обычно, когда истощаются иные источники, такие, как углеводы и жиры.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

АТФ, СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ

План лекции:

1. Определение, значение, виды НК

2. Строение и функции ДНК

3. Строение и функции РНК:

4. АТФ - одно из органических соединений клетки.