Белки выполняют первостепенную роль в построении живых организмов и в обеспечении процессов жизнедеятельности. Они встречаются везде, где есть жизнь.

 

Еще в XIX веке при изучении химического состава различных животных и растений учеными были выделены вещества, которые напоминали по некоторым свойствам яичный белок. Так, при нагревании они сворачивались и приобретали белого цвета. Название «белок» происходит от немецкого слова «Eiwei?», что означает яичный белок или белок вообще. В 1838 г. голландский химик и врач О.Мульдер первым попытался дать научное обоснование белкам, определил в них содержание азота и дал им название «протеины», как обязательному компоненту живых организмов.

 

Белки являются основными структурными компонентами живых организмов и в количественном отношении занимают первое место среди всех макромолекул, которые содержатся в живой клетке. В организме животных белков содержится от 40 до 50% и более от сухой массы, меньше у растений - до 2030%. В тканях млекопитающих белки составляют - 18-20%, тогда как нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды - 1-15%. Сухая масса организма человека состоит на 45-50% из белков, при этом их содержание достигает: в мышцах - 80%, в сердце - 60%, печени - 72%, легких - 82%, почках - 72%, селезенке - 84%, в костях - 28%.

 

Но не только количественные показатели свидетельствуют о важной роли белков. Они имеют ряд особенностей, не свойственных другим органическим соединениям, а именно:

 

- Белки - сложные органические соединения в природе, количество возможных разновидностей белковых молекул может быть бесконечной, что необходимо для реализации видовой, органов и тканевой специфичности организмов;

 

- Белковые соединения, благодаря совокупности большого количества функциональных групп и множества конформационных состояний, обеспечивающих разнообразие химических и других преобразований, которые лежат в основе биологических функций организмов;

 

- Возможность взаимодействия друг с другом и с другими соединениями с образованием белок-небелковых комплексов и внутриклеточных биологических структур, позволяет белкам распознавать среди множества различных молекул клетки определенную молекулу и избирательно сочетаться с ней. Это предопределяет структурную организацию вещества в живой клетке, направленность и последовательность химических превращений в процессе метаболизма веществ;

 

- Способность отвечать на внешние и внутренние воздействия закономерной изменением конформации молекулы, и восстанавливать исходное состояние после прекращения их действия;

 

- Наличие биокаталитический (ферментативных) свойств и другие качества обеспечивают совместно с нуклеиновыми кислотами передачу генетической информации, биосинтез белков и его регуляцию, рост, дифференцировку клеток и воспроизводства живых организмов.

 

Белки выполняют разнообразные и чрезвычайно важные функции, приведены ниже.

 

1. Строительная (структурная, пластическая) функция. Макромолекулы белков составляют костяк тканей и органов, образуют основу протоплазмы любой живой клетки.

 

2. Каталитическая, или ферментативная функция - одна из главных функций белковых соединений. Она заключается в ускорении химических превращений распада и синтеза веществ, переносе отдельных групп атомов, электронов, протонов от одного вещества к другой и т.. Как биокатализаторы ферменты-белки участвуют в тысячах взаимосвязанных и взаимообусловленных преобразований, происходящих в живой клетке и составляют основу ее метаболизма. Эта функция позволяет считать белки важнейшим классом био-регуляторов.

 

3. Двигательная (механическая) функция. Любые формы движения в живой природе обеспечиваются белковыми структурами клеток. Белки участвуют в обеспечении различных форм механического движения - в сокращении и расслаблении мышц, в работе внутренних органов (сердца, легких, желудка и др..). Эти процессы происходят с участием таких белков, как актин, миозин, тропомиозин и ряда других.

 

4. Транспортная функция. Отдельные группы белков способны взаимодействовать с различными соединениями и переносить их. Так транспортируются в организме нерастворимые в воде вещества (кислород, диоксид углерода, ионы металлов, липиды и др..) И токсические продукты (билирубин и др.).. Перенос многих веществ через клеточные мембраны осуществляется за счет особых белков-переносчиков.

 

5. Защитная функция. Ряд белковых соединений помогает организму бороться с возбудителями болезней и некоторыми патологиями. Процесс свертывания крови, который защищает организм от чрезмерной ее потери, проходит при участии многих белковых факторов. Внутренние стенки органов пищеварения выстланы защитным слоем слизистых белков-муцинов. Основу кожи, предохраняет организм от многих внешних воздействий, составляют белки (коллаген).

 

6. Регуляторная функция. Она обеспечивает регуляцию обмена веществ в клетках и интеграцию обмена в разных клетках всего организма. Ряд гормонов по своему строению относятся к белкам или продуктов их превращения, они участвуют в регуляции различных процессов, протекающих в организме. Регуляторная действие белков не ограничивается только каталитической и гормональной. Некоторые белки играют роль ингибиторов активности ферментов и таким путем регулируют их действие. Известная группа белков - регуляторов генома. В последние годы выделены и широко изучаются специфические белки и пептиды, связанные с процессами памяти, обезболивания, сна, поведения и некоторыми психическими состояниями.

 

7. Рецепторная функция. Много белковых соединений выполняют важную функцию выборочного распознавания и присоединение отдельных веществ. На поверхности клеточных мембран, а также внутри клетки располагаются рецепторы - белковые образования, способные избирательно взаимодействовать с различными регуляторами (гормонами, медиаторами и другими биологически активными соединениями), вызывая целый ряд специфических эффектов.

 

8. Питательная функция. Эту функцию выполняют так называемые резервные, запасные белки, которые являются источником питания плода, клеток, которые развиваются. Белки - важнейшая составная часть пищи человека и корма животных. Белка и его компонентам отводится центральное место и в проблеме создания синтетической пищи, над решением которой работают многие лаборатории мира.

 

9. Обезвреживающих функция. Благодаря разнообразным функциональным группам белки могут связывать различные токсичные соединения (тяжелые металлы, алкалоиды, токсины и др..) И обезвреживать их. На этом основано их применение в качестве антидотов.

 

10. Энергетическая функция. При полном распаде одного грамма белка выделяется 17,1 кДж энергии, что указывает на способность белков участвовать в обеспечении организма энергией. Но использование белков с этой целью происходит только в случае нехватки основных источников энергии - углеводов и липидов.

 

11. Когенетична функция (префикс «ко» в переводе с латинского означает совместимость действия). Эта функция выполняется сложными белками - нуклеопротеиды. Сами белки - это негенетические (ненаследственными) материал, но они помогают нуклеиновым кислотам реализовать переносимость генетической информации и воспроизведения.

 

Наряду с приведенными, белки выполняют еще и другие функции: енерготрансформуючу - участвуют в трансформации электрической и осмотической энергии в химическую (АТФ); енергоосмотичну - обеспечивают образование разности электрических зарядов и градиента концентрации ионов на мембране, создают онкотическое давление; входят в состав буферных систем организма, воздействуя на кислотно-основное равновесие крови, на рН.

 

На сегодня достигнуты значительные успехи в раскрытии структуры большого количества белков, в изучении взаимосвязи структуры и функции белков, механизма их участия в важнейших процессах жизнедеятельности организма, в понимании основ патогенеза многих болезней. Белки, пептиды, аминокислоты и их производные, которые проявляют биологическую активность, нашли применение в фармации в качестве лекарственных средств. Белки имеют большое народнохозяйственное значение. Они являются важнейшими компонентами пищи человека и сельскохозяйственных животных. Недостаток белков приводит к различным заболеваниям, уменьшая тем самым среднюю продолжительность жизни.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+