Белки — это полимеры. Полимеры — это вещества, состоящие из мономеров. Мономеры белка — аминокислоты. Всего в составе белков 20 различных аминокислот: 10 из них человек может синтезировать (заменимые аминокислоты), а 10 незаменимы и потребляются с пищей.
Гетерополимеры — это полимеры, которые состоит из мономеров разного типа. Гетерополимеры могут быть регулярными и нерегулярными. Регулярный гетерополимер — вещество, в котором мономеры повторяются в определенной последовательности: А-Б-А-Б-А-Б.
Так как последовательность аминокислот закодирована в гене и нельзя найти какой-то закономерности в их расположении, то белок относится к нерегулярным гетерополимерам.
Так, белок — это цепь аминокислот , связанных друг с другом пептидной связью (она является ковалентно полярной). У каждой аминокислоты есть аминогруппа, карбоксигруппа и радикал.
С помощью крайних амино/карбоксигрупп аминокислоты связываются друг с другом, образуя пептиды/белки. Радикалы бывают разными, например, у глицина радикал -H, а у аланина — CH3.
У белков есть 4 уровня структуры. Структуры зависят от длины белка и его функции:
1) Первичная структура — обычная цепь аминокислот. Стабилизируется (удерживается) пептидными связями.
2) Вторичная структура — цепь аминокислот, закрученная в спираль. Такая «альфа-спираль» стабилизируется водородными связями, возникающими между азотом\кислородом и водородом в близлежащих аминокислотах. На рисунке водородные связи показаны красным пунктиром.
Другим вариантом вторичной структуры является «бета-складчатая структура». Она тоже стабилизируется водородными связями, но выглядит сбоку как зигзаг, а сверху — как сложенный в складки лист.
3) Третичная структура может быть глобулой или фибриллой. Если белок закручиваются в компактную структуру, похожую на шарик (globus — шар), то он является глобулярным. Если белок формирует длинные нити, или волокна, то он является фибриллярным. Глобулярная структура характерна для ферментов, а фибриллярная — для белков, формирующих механически прочные волокна (коллаген, кератин) или участвующих в сокращении мышц (актин, миозин). Третичная структура стабилизируется дисульфидными связями (дисульфидными мостиками), ионными, водородными связями и гидрофобными (неполярными) взаимодействиями.
4) Четвертичная структура — это система глобул. Несколько глобул соединяются между собой, образуя единую молекулу. Яркий пример белка с такой конфигурацией: гемоглобин. Он состоит из 2 альфа и 2 бета глобул. У каждой глобулы есть гем — часть молекулы, соединяющаяся с кислородом и углекислым газом. Гем способен присоединять к себе и угарный газ (CO). Такая связь гораздо прочнее связей с O2 и CO2, поэтому она опасна и может вызвать гипоксию (недостаток кислорода)
Функции белков
1) Структурная: коллаген в коже, кератин в волосах.
2) Энергетическая: 1 грамм белка при расщеплении даёт 17,6 кДж.
3) Ферментативная (!): Ускоряют химические реакции в нашем организме в тысячи раз.
4) Иммунная/защитная функция (!): Белки образуют антитела, которые защищают организм от патогенов.
5) Транспортная: интегральные белки плазматической мембраны переносят вещества с помощью активного транспорта (с затратой АТФ). Гемоглобин переносит кислород и углекислый газ.
6) Регуляторная: некоторые белки — гормоны. Гормоны регулируют жизнедеятельность организма и поддерживают гомеостаз. Гомеостаз — постоянство внутренней среды организма.
7) Двигательная: сократительные белки (актин и миозин) обеспечивают движение цитоплазмы и сокращение мышечных волокон.
8) Рецепторная: белки связывают сигнальные молекулы, получая информацию из внешней или внутренней среды.
(!) — Уникальная функция
Белки способны изменять свою конфигурацию. Денатурация — «разрушение» белка и переход на более простые структуры. Так, глобула может денатурировать до первичной структуры. Если первичная структура не повреждена, то белок способен восстановить свою прежнюю конфигурацию. Восстановление — это ренатурация. Денатурация может происходить из-за высокой температуры, влияние кислот, радиации, тяжелых металлов и т.д. Например, при варке яйца происходит сворачивание белка. Это пример необратимой денатурации.
На РЕШУ ЕГЭ (и только там) также есть одно задание на тему различия фибриллярных и глобулярных белков. Вот прекрасная таблица, представленная в комментариях к этому заданию. Для пытливых :)
Поздравляю с успешным освоением новой темы!
Хочешь узнать, как прошло поступление в этом году? Мы подготовили подборку проходных баллов медицинских вузов (тыкай и забирай полный файл ВКонтакте)
Получить тест по теме в ЛС →
Примерное время выполнения: 30 минут.
Полноценный тест с автоматической проверкой. Мы используем сервис «РЕШУ ЕГЭ» как самый удобный в коммуникации между учителем и учеником. На сервисе возможна авторизация через ВК.