Белки и их функцииРастения и некоторые бактерии способны синтезировать весь набор аминокислот, из которых состоят белки. В организмах животных и человека синтезируется лишь половина аминокислот. Различные комбинации аминокислот придают белкам широкий спектр физико-химических свойств.

Большинство белков – водорастворимые макромолекулы. Они приобретают биологическую активность только в растворах. Часть белков весьма устойчивы к температурным и химическим воздействиям, другие – крайне неустойчивы и при ничтожных изменениях в окружающей среде изменяют свою пространственную структуру. Эта их способность лежит в основе раздражимости – необходимого всем живым организмам умения адекватно реагировать на изменение внешних условий.

Некоторые белки содержат много гидрофобных аминокислот нерастворимы в воде, часть из них обладает большой прочностью. Белок коллаген входит в состав соединительных тканей. У высших животных на долю коллагенов приходится до трети белковой массы, эти белки находятся в коже, сухожилиях, хрящах и костях, и даже в роговице глаза. В коллагенах отсутствуют водородные связи, прочность их волокну придают более крепкие ковалентные связи. По мере старения в коллагене образуется все больше ковалентных связей, хрящи теряют пластичность, кости становятся ломкими, а роговица – менее прозрачной. Переплетенные многожильные структуры белков кератинов придают прочность волосам и ногтям человека, перьям птиц, копытам и рогам животных, а также шелку и паутине. Коллагены и кератины глобул не образуют, эти белки формируют фибриллы – переплетенные вытянутые нити.
На поверхности молекул белков может сосредоточиваться существенный электрический заряд, способствуя каталитической активности белковых молекул.
Белки способны функционировать только в узком диапазоне температур и кислотностей среды, благоприятном для жизни организмов. При сильном повышении температуры, химическом воздействии или облучении слабые связи, отвечающие за структуру белка, легко разрушаются, и белок теряет свою биологическую активность. Утрата белковыми молекулами своей пространственной структуры называется денатурацией. При частичной денатурации первичная структура сохраняется, и в благоприятных условиях белок восстанавливает свою пространственную организацию – ренатурируется. Необратимая денатурация ряда белков нашего организма происходит уже при 43.С, поэтому инфекционные заболевания, сопровождающиеся повышением температуры, представляют серьезную опасность.
Денатурация белка.
Полная денатурация белка с нарушением его первичной структуры наблюдается, например, при варке яиц. Денатурацию белков вызывает также и кислотная среда желудка. Денатурированные в нити белки становятся доступными для расщепления пищеварительными ферментами. Под действием молочнокислых бактерий повышается кислотность молока, молочный белок денатурируется и теряет раство- римость — молоко скисает.
Функции белков. В клетках организмов белки выполняют множество важных функций.
Строительная функция. Из белков состоит вся мембранная система клетки, ее органоиды.
Каталитическая функция – одна из главных функций белков. Тонкая организация живой клетки не позволяет ей содержать бурно реагирующие вещества в заметных концентрациях или существенно повышать температуру, как это делают в лабораториях с целью ускорения химических реакций. Тем не менее, клетка ведет активную жизнедеятельность. Она расщепляет и окисляет поступающие извне вещества, синтезирует органические, соединения.
Для ускорения химических реакций живые организмы используют белки-катализаторы. Их называют ферментами, или энзимами. В большинстве клеток их более 200. Известно более тысячи различных ферментов. С их участием реакции идут быстрее в сотни миллионов раз. Энзимы участвуют во всех биохимических процессах организма, каждый из них способен осуществлять до нескольких миллионов операций в минуту. Соединяясь с веществами, они ускоряют их взаимодействие, сами же остаются неизменными и не расходуются в ходе реакций.

Сложные процессы расщепления или синтеза требуют участия групп ферментов, составляющих биохимический «конвейер». Целые «бригады сборщиков» сменяются сотни раз в секунду, осуществляя ряд последовательных химических превращений. Каждый фермент выполняет только свои специфические функции. Ферменты, расщепляющие жиры, не действуют на белки или крахмал. В свою очередь другие ферменты расщепляют только крахмал или только белки.

Активный центр пространственной структуры белков-ферментов соответствует форме молекул реагирующих соединений, как ключ – замку. Такая геометрия полипептидной цепи активного центра обеспечивает максимальное сближение молекул, их строго определенную взаимную ориентацию и как следствие — интенсивное взаимодействие. Без ферментов реакции идут существенно медленней: очень редко молекулам удается столкнуться нужными частями и сохранять свое положение до завершения химической реакции.
Геометрия активного центра ферментов удивительно точно соответствует форме молекул.
В организмах живых существ белки выполняют множество функций.
При денатурации белка с нарушением пространственной структуры исчезают и его каталитические способности.
Регуляторную функцию в организмах осуществляют гормоны, (<греч. hormon движущий). Эти веще- ства управляют активностью ферментов, многие из них являются белками. Белковый гормон инсулин, синтезируемый поджелудочной железой, активирует усвоение клетками глюкозы. Если не хватает инсулина, глюкоза остается в крови с избытком, а клетки голодают. В этом причина заболевания сахар- ным диабетом.
Существуют гормоны и небелковой природы. К ним относят, например, адреналин, регулирующий потребление кислорода и концентрацию глюкозы в крови.

Двигательная функция белков не менее важна. Особые сократительные белки обеспечивают все виды движения клеток и организма в целом. Они участвуют в перемещении мембранных пузырьков в цитоплазме клеток, мерцании ресничек и вращении жгутиков у простейших, сокращении мышц у человека и животных. Сократительные белки раскрывают цветочки и разворачивают их навстречу солнцу. На осуществление двигательных функций расходуется энергия АТФ.

Транспортную функцию белкам позволяет выполнять способность присоединять химические элементы или гормоны и доставлять их к различным тканям и органам. Транспортные белки перемещают в цитоплазму клетки молекулы РНК, синтезированные в ядре. В состав эритроцитов крови входит белок гемоглобин. В капиллярах сосудов легких он присоединяет кислород и доставляет его ко всем клеткам организма. К транспортным белкам относится переносчик железа трансферин.

Сигнальную функцию белки выполняют благодаря способности изменять свою третичную структуру
в ответ на изменение внешних условий. Белки-рецепторы обычно встроены в наружную мембрану по
всей ее толщине. Они передают в клетку сигналы о температурных, световых, химических и
механических воздействиях.

Защитная функция белков. При попадании в организм чужеродных белков или микроорганизмов лимфоци- ты крови формируют особые белки – антитела. Они распознают несвойственные и вредные организму вещества и образуют в соединении с ними нетоксичный комплекс, который затем выводится из организма или переваривается другими клетками. Этот механизм получил название иммунитета. С целью предупреждения заболеваний людям и животным вводятся вакцины ослабленных или убитых бактерий и вирусов. Болезнь не возникает, но клетки вырабатывают антитела, надежно защищающие организм многие годы.

Энергетическую функцию белки выполняют в особых случаях, когда другого «топлива» нет. При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии. Запасающую функцию способен выполнять, например, белок казеин, накапливая аминокислоты, по- лучаемые в процессе пищеварения.

Многообразные и специфические свойства белков явным образом свидетельствует о том, что появление жизни было сознательным актом Творца, а вовсе не результатом случайного перебора возможных комбинаций молекул (их «самоорганизации») в материалистической модели самозарождения жизни.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+