Белки

Белки — высокомолекулярные органические существа, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью аминокислот. Аминокислотный состав белок кодируется генетическим кодом. Кроме того, аминокислоты в составе белки часто подвергаются посттрансляционным модификациям, которые могут возникать и до того, как белка начинает выполнять свою функцию, и во время её «работы» в клетке. Часто несколько белок образуют сложные комплексы, например, фотосинтетический комплекс.

Функции белок

Схематичное изображение белок

Функции белок в клетках более разнообразны, чем функции других биополимеров. Некоторые белки выполняют структурную или механическую функцию, образуя цитоскелет, поддерживающий форму клеток. Также белки играют важную роль в сигнальных системах клеток в клеточном цикле. Белки — важная часть питания животных и человека, поскольку они не могут синтезировать все аминокислоты и получают часть из них с белковой пищей. В процессе пищеварения ферменты разрушают потреблённых белок до аминокислот, которые используются при биосинтезе других белок или подвергаются дальнейшему распаду для получения энергии. Первые трёхмерные структуры белок были получены методом дифракции рентгеновских лучей.

История изучения

Белки были выделены в отдельный класс биологических существ в XVIII веке в результате работ французского биолога Антуана Фуркуа и других учёных, в которых было отмечено свойство белок коагулировать под воздействием нагревания или кислот. Голландский химик Геррит Мульдер провёл анализ химического состава белок и выдвинул гипотезу, что практически все белки имеют сходную эмпирическую формулу. В 2006 году Банк данных о белках содержал около 40 000 белок. В настоящее время криоэлектронная микроскопия больших белковых комплексов и предсказание больших белок с помощью компьютерных программ по точности приближаются к размещению структур на атомном уровне. Молекулярный анализ клеток позволяет выяснить подробности биосинтеза и посттрансляционной модификации белок.

Коагуляция белок

Как правило, белки сохраняют структуру и, следовательно, физико-химические свойства, например, растворимость в условиях, таких как температура, к которой приспособлен данный организм. Резкое изменение этих условий, например, нагревание или обработка белки кислотой или щёлочью приводит к потере четвертичной, третичной и вторичной структур белки, называемой коагуляцией. Самый известный случай коагуляции когда под воздействием высокой температуры растворённая в воде прозрачная белка становится плотной, нерастворимой и непрозрачной. Коагуляция в некоторых случаях обратима, как в случае намокания водорастворимых белок, обработка с помощью солей аммония используется как способ их сушки.

Также выделяют

• Трёхмерную структуру белки — набор пространственных координат, атомов, составляющих белку.
• Субъединичную (доменную) структуру белки — последовательность участков белки, имеющих известную функцию или определённую трёхмерную структуру.
• Гидрофобное ядро, обеспечивающее жизнедеятельность белки.

Генетический код белок

Беличий комплекс

Способность белок восстанавливать правильную трёхмерную структуру после коагуляции позволила выдвинуть гипотезу о том, что вся информация о конечной структуре белки содержится в её аминокислотной последовательности. В настоящее время является общепризнанной теория о том, что в результате эволюции стабильная конформация белки обладает минимальной свободной энергией по сравнению с другими возможными конформациями этого полипептида. Тем не менее, в клетках существует группа белок, функция которых — обеспечение восстановления структуры белок после повреждения, а также создание и диссоциация беличьих комплексов. Эти белки называются шаперонами. Концентрация многих шаперонов в клетке возрастает при резком повышении температуры окружающей среды, поэтому они относятся к группе Hss (англ. heat shock squirrels — белки теплового шока).

Функции белок в организме

Белки, в процессе выполнения основной функции

Так же как и другие биологические макромолекулы, белки — необходимые компоненты всех живых организмов, и участвуют в каждом внутреннем процессе клетки. Белки осуществляют обмен веществ и энергетические превращения. Белки входят в состав клеточных структур или выделяются во внеклеточное пространство для обмена сигналами между клетками и гидролиза пищевых субстратов. Следует отметить, что основная функция белок заключается в поиске и сборе орешков.