Z czego składa się białko? Przykłady prostych i złożonych białek

Aby sobie wyobrazić znaczenie białek,wystarczy przywołać dobrze znane powiedzenie Fryderyka Engelsa: "Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych". W rzeczywistości na Ziemi substancje te wraz z kwasami nukleinowymi powodują wszelkie przejawy żywej materii. W tym artykule dowiemy się, z czego składa się białko, jaką funkcję będzie pełnić, a także określimy cechy struktury różnych gatunków.

Peptydy - wysoce zorganizowane polimery

Rzeczywiście, w żywej komórce jako roślina,zarówno zwierzęce, jak i zwierzęce, białka określają ilościowo inne substancje organiczne, a także wykonują największą liczbę różnych funkcji. Uczestniczą w wielu bardzo ważnych procesach komórkowych, takich jak ruch, obrona, sygnalizacja i tak dalej. Na przykład, w tkance mięśniowej zwierząt i ludzi, peptydy stanowią do 85% masy suchej masy, a w kości i skórze właściwej od 15-50%.

Wszystkie białka komórkowe i tkankowe składają się zaminokwasy (20 gatunków). Ich liczba w żywych organizmach jest zawsze równa dwudziestu rodzajom. Różne kombinacje monomerów peptydowych tworzą w naturze różne białka. Jest on obliczany przez liczbę astronomiczną 2x10¹⁸ możliwe gatunki. W biochemii polipeptydy nazywane są wysokocząsteczkowymi polimerami biologicznymi, makrocząsteczkami.

Aminokwasy - monomery białek

Wszystkie 20 rodzajów tych związków chemicznych to jednostki strukturalne białek i mają ogólny wzór NH₂-R-COOH. Są to amfoteryczne substancje organiczne, które mogą wykazywać zarówno właściwości zasadowe, jak i kwasowe. Nie tylko proste białka, ale również złożone, zawierają tak zwane nieistotne aminokwasy. Ale niezbędne monomery, na przykład walina, lizyna, metionina, można znaleźć tylko w niektórych rodzajach białek, które są nazywane pełnowartościowymi.

Dlatego charakterystyka polimeru bierze pod uwagę nie tylkoz ilu aminokwasów składa się białko, ale które monomery są połączone wiązaniami peptydowymi z makrocząsteczką. Dodajemy również, że wymienne aminokwasy, takie jak asparagina, kwas glutaminowy, cysteina mogą być syntetyzowane niezależnie w komórkach ludzkich i zwierzęcych. Niezastąpione monomery białek powstają w komórkach bakterii, roślin i grzybów. Wchodzą one do organizmów heterotroficznych tylko z pokarmem.

Jak powstaje polipeptyd

Jak wiadomo, 20 różnych aminokwasów możezjednoczyć się w wielu możliwych cząsteczkach białkowych. W jaki sposób wiąże się monomery między sobą? Okazuje się, że grupy karboksylowe i aminowe wielu leżących aminokwasów oddziałują ze sobą. Powstają tak zwane wiązania peptydowe, a cząsteczki wody są uwalniane jako produkt uboczny reakcji polikondensacji. Utworzone cząsteczki białka składają się z reszt aminokwasowych i wielokrotnie powtarzają wiązania peptydowe. Dlatego są one również nazywane polipeptydami.

Często białka mogą zawierać nie jeden, ale jednocześniekilka łańcuchów polipeptydowych i składa się z wielu tysięcy reszt aminokwasowych. Ponadto proste białka, jak również proteidy, mogą komplikować ich przestrzenną konfigurację. Stwarza to nie tylko pierwotną, ale także wtórną, trzeciorzędną, a nawet czwartorzędową strukturę. Rozważmy ten proces bardziej szczegółowo. Kontynuując badanie pytania: z czego składa się białko, jaka jest konfiguracja tej makrocząsteczki. Ustaliliśmy powyżej, że łańcuch polipeptydowy zawiera wiele kowalencyjnych wiązań chemicznych. To ta struktura nazywa się pierwotną.

Ważną rolę odgrywają ilościowe ijakościowy skład aminokwasów, a także sekwencja ich połączenia. Wtórna struktura występuje w momencie tworzenia się spirali. Jest stabilizowany przez wiele nowo powstających wiązań wodorowych.

Wyższe poziomy organizacji białka

Struktura trzeciorzędowa pojawia się w wynikupakując helisę w postaci kuleczki, na przykład białka tkanki mięśniowej, mioglobina ma właśnie taką strukturę przestrzenną. Jest on utrzymywany zarówno przez nowo utworzone wiązania wodorowe, jak i mostki dwusiarczkowe (jeśli kilka cząsteczek cysteiny dostaje się do cząsteczki białka). Czwartorzędowa postać jest wynikiem połączenia kilku globulek białkowych w jedną strukturę naraz za pomocą nowych rodzajów oddziaływań, na przykład hydrofobowych lub elektrostatycznych. Wraz z peptydami część niebiałkowa wchodzi również w strukturę czwartorzędową. Mogą to być jony magnezu, żelaza, miedzi lub pozostałości ortofosforanu lub kwasów nukleinowych, a także lipidy.

Cechy biosyntezy białka

Wcześniej dowiedzieliśmy się, z czego składa się białko. Jest zbudowany z sekwencji aminokwasów. Ich montaż w łańcuchu polipeptydowym zachodzi w rybosomach - dla membrany organelli komórki, roślinnych i zwierzęcych. Cząsteczki informacji i RNA transportowego również uczestniczą w procesie biosyntezy. Te pierwsze są matrycą do składania białek, a te ostatnie przenoszą różne aminokwasy. Istnieje dylemat w procesie biosyntezy komórkowych, a mianowicie białko składa się z nukleotydów lub aminokwasów? Odpowiedź jest prosta - polipeptydy zarówno proste jak i skomplikowane obejmują amfoterycznych związków organicznych - aminokwasów. W cyklu życiowym komórki występują okresy jego aktywności, gdy synteza białek jest szczególnie aktywna. Są to tak zwane etapy J1 i J2 interfazy. W tym czasie komórka aktywnie się rozwija i potrzebuje dużo materiału budowlanego, jakim jest białko. Ponadto, w wyniku mitotycznych tworzą zakończenie dwie komórki córki, z których każda potrzebuje duże ilości substancji organicznych, przy czym w kanałach siateczce śródplazmatycznej gładkiej jest aktywny syntezy lipidów i węglowodanów, a w EPM ziarnistej zachodzi biosyntezy białek.

Funkcje białek

Wiedząc, z czego składa się białko, możesz wyjaśnić, w jaki sposóbogromna różnorodność ich gatunków i unikalne właściwości związane z tymi substancjami. Białka przeprowadzić w klatce różnych funkcji, takich jak na budowę, w ramach błony wszystkich komórek i organelli: chloroplasty, mitochondria, lizosomy, kompleksu Golgiego, i tak dalej. Takie peptydy jak gamoglobuliny lub przeciwciała są przykładami prostych białek, które pełnią funkcję ochronną. Innymi słowy, odporność komórkowa jest wynikiem działania tych substancji. Kompleks białko - dziurka wraz z hemoglobiną, wykonuje funkcję transportu zwierząt, czyli przenosi tlenu we krwi. Białka sygnałowe, które tworzą błony komórkowej, informacje komórka dostarczyć w sprawie substancji, próbując dostać się w jej cytoplazmie. Albumina peptydowa jest odpowiedzialna za podstawową morfologię krwi, na przykład ze względu na jej zdolność do krzepnięcia. Białko jaja kurzego owalbuminę przechowuje się w klatce i służy jako główne źródło składników odżywczych.

Białka są podstawą cytoszkieletu komórki

Jedną z ważnych funkcji peptydów jest wsparcie. Jest to bardzo ważne dla zachowania kształtu i objętości żywych komórek. Tak zwane struktury pod-błony - przeplatające się mikrotubule i mikropłytki tworzą wewnętrzny szkielet komórkowy. Białka, które składają się na ich skład, na przykład tubulina, mogą z łatwością się kurczyć i rozciągać. Pomaga to komórce zachować swój kształt przy różnych odkształceniach mechanicznych.

W komórkach roślinnych, wraz z białkamihialoplazmy, funkcja wspierająca jest również wykonywana przez pasma cytoplazmatyczne-plazmoproteaty. Przechodząc przez pory w ścianie komórkowej, powodują związek między wieloma leżącymi strukturami komórkowymi tworzącymi tkankę roślinną.

Enzymy są substancjami o charakterze białkowym

Jedną z najważniejszych właściwości białek jest ich wpływo tempie reakcji chemicznych. Główne białka są zdolne do częściowej denaturacji - proces odwijania makrocząsteczki w strukturze trzeciorzędowej lub czwartorzędowej. Sam łańcuch polipeptydowy się nie rozkłada. Częściowa denaturacja leży u podstaw zarówno funkcji sygnałowej, jak i katalitycznej białka. Ostatnią właściwością jest zdolność enzymów do wpływania na szybkość reakcji biochemicznych w jądrze komórkowym i cytoplazmie komórki. Peptydy, które, przeciwnie, zmniejszają szybkość procesów chemicznych zwane są zwykle nie inhibitorami, ale enzymami. Na przykład, proste białko katalazy jest enzymem, który przyspiesza rozszczepianie toksycznej substancji nadtlenku wodoru. Powstaje jako produkt końcowy wielu reakcji chemicznych. Katalaza przyspiesza jej wykorzystanie do substancji neutralnych: wody i tlenu.

Właściwości białek

Peptydy są klasyfikowane według wielu cech. Na przykład w odniesieniu do wody można je podzielić na hydrofilowe i hydrofobowe. Temperatura wpływa również na strukturę i właściwości cząsteczek białka na różne sposoby. Na przykład białko keratynowe - składnik gwoździ i włosów może wytrzymać zarówno niskie, jak i wysokie temperatury, to znaczy jest termolabilne. Ale białko owoalbumina, już wspomniano wcześniej, po podgrzaniu do 80-100 ° C całkowicie zniszczone. Oznacza to, że jego podstawowa struktura jest podzielona na reszty aminokwasowe. Ten proces nazywa się zniszczeniem. Niezależnie od warunków, które tworzymy, białko nie może powrócić do formy natywnej. Białka motoryczne - aktyna i milosyna są obecne we włóknach mięśniowych. Ich naprzemienne skurcze i rozluźnienie są podstawą pracy tkanki mięśniowej.