Физико - химические свойства белка
· Определяются свойствами , входящих в белок аминокислот ( их радикалами )
· Большинство белков растворимо в воде ( имеют в составе гидрофильные радикалы ) ; растворимость белка обратно пропорциональна его молекулярной массе
· Растворы , содержащие белки с большой молекулярной массой , образуют коллоидные растворы
· Белки амфотерны ( как и аминокислоты )
· При физических и химических воздействиях денатурируют
Денатурация - процесс потери белком своей природной структуры ( утрата трёхмерной структуры , присущей данной белковой молекуле )
· происходит под действием физических и химических факторов ( денатурирующих )
q высокая температура , соли тяжёлых металлов , сильные кислоты , сильные щёлочи, концентрированные растворы солей , разные виды облучения ( например , ионизирующего , ультрафиолетового , инфракрасного ) , органические растворители - спирт ультразвук , дезинфицирующие средства и т .п. .
q вызывает разрыв стабилизирующих структуры связей - водородных , ионных , дисульфидных и др .
q при денатурации молекула белка разворачивается , теряя последовательно IV , III и II структуры ( аминокислотная последовательность - I структура остаётся постоянной )
q приводит к утрате биологической активности белка
q носит временный или постоянный характер
q при сильном и длительном действии денатурирующих факторов – необратима , т . к. приводит к разрыву пептидных связей и утрате первичной структуры - коагуляциябелка
q при мягком воздействии денатурирующих факторов денатурация обратима ( белковая молекула спонтанно , самопроизвольно вновь приобретает последовательно усложняющуюся структуру - ренатурация )
q ренатурация доказывает , что все структуры определяются первичной структурой
Биологические функции нативных белков
· Могут быть положены в основу классификации белков
· Являются важнейшими по значимости химическими компонентами клетки ( принимают участие во всех процессах в клетке )
1 . Ферментативная
· является главной функцией белков ( 90 % клеточных белков - ферменты )
Ферменты
· биологические катализаторы , регулирующие скорость и направление всех биохимических процессов , происходящих в клетке и организме
· ускоряют метаболические реакции в миллионы раз
Причины низкой скорости химических реакций в клетке
а ) низкая концентрация реагентов
б ) низкая химическая активность реагентов
в ) мягкие физические условия реакции ( to , P )
· ускоряют реакции при обычных условиях в отличие от химических катализаторов
· все ферменты являются веществами белковой природы ( проявляют все характерные для белков свойства - денатурация , ренатурация , коагуляция и др . )
· сейчас известно , что некоторые молекулы РНК имеют свойства ферментов
· образуются во всех живых клетках ( только в случае , когда в клетке имеется соответствующий субстрат , запускающий синтез адекватного фермента -индуцибельность фермента )
· действуют в очень малых концентрациях ( катализируют реакции больших количеств веществ - субстрата )
· функционируют только при определённых физических условиях - to , P , pH среды ( гомеостаз ) ; при изменении гомеостаза изменяется каталитическая активность фермента
· не изменяют своего химического состава , не разрушаются в процессе ферментативной реакции и не расходуется
· каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в секунду
· обладают исключительной специфичностью действия - расщепляют строго определённые связи , катализируют только определённые реакции и превращения соответствующих субстратов
· от набора ферментов в клетке зависят индивидуальные особенности проявления её жизнедеятельности ( известно более 2 тыс. . ферментов и количество их продолжает увеличиваться )
· сущность действия фермента заключается в снижении энергии активации, т . е. . снижении уровня дополнительной энергии , необходимой для придания реакционной способности молекуле , поскольку собственной внутренней энергии недостаточно
Энергия активации - дополнительная энергия , которую необходимо сообщить молекулам реагирующих веществ , помимо своей собственной энергии , для проведения реакции
· ферменты обладают большими размерами молекул , благодаря чему возникает сильное электрическое поле , ориентирующее молекулы субстрата , придавая им асимметрическую форму , что ослабляет химические связи
· в клетках содержатся ферменты , катализирующие разные , иногда взаимоисключающие реакции , поэтому ферментативные реакции локализуются в разных органеллах или разделённых мембранами компартаментах клетки
· часто ферменты образуют биологические конвейеры : конечный продукт реакции служит субстратом для другого фермента
· название ферментов производится от названия субстрата или реакции с добавлением окончания «аза » ( гидролаза , мальтаза , ревертаза , оксидо - редуктаза ,изомераза , трансфераза и др . )
· наука о ферментах - энзимология ( важнейший раздел молекулярной биологии )
· ферменты широко используются в различных отраслях промышленности , сельского хозяйства , медицине и научных исследованиях
Строение ферментов
· представляют собой глобулярные белки III или IV структуры
· разделяются на простые ( однокомпонентные ) и сложные ( двухкомпонентные )