Белки

Белком называют весьма сложные органические соединения, входящие в состав каждого организма и играющие в его жизненных процессах в высшей степени важную роль. Белок входит в состав протоплазмы и протоплазматических образований — клеточного ядра и хроматофор. Нет ни одной живой клетки, где не было бы белковых веществ. Сам белок, в свою очередь, состоит из аминокислот. Порядок, в котором они располагаются, зашифрован в нуклеиновых кислотах. Нуклеиновые кислоты реплицируются, то есть копируются. Благодаря этому наследственная информация передается от клетки к клетке при делении и от родителей детям.

Впервые белки как отдельный класс органических соединений были выделены в 20-40-ые годы 19 века. Большая роль в их открытии принадлежит немецкому химику Юстасу Либиху и нидерландскому химику Г. Мульдеру. Последний предложил назвать вновь полученную группу органических соединений протеинами. В середине 20 века, в связи с открытием новых типов и групп протеинов, группа была расширена и получила название группа белков. В настоящее время насчитывают свыше 10 миллиардов различных - естественных и искусственных - видов белков. Среди них протеины, ферменты, антитела, гормоны.

Физические свойства

Белки в твердом состоянии обычно белого цвета. В растворах они не имеют цвета, но прекрасно усваивают цвет окружающей среды. Исключение из этого правила составляет ряд белков, среди которых наиболее известен ярко-красный гемоглобин. Растворимость в воде у разных белков сильно различается. Она зависит от рН раствора и от концентрации солей в растворе. На этой основе построен метод «высаливания» белков: каждый белок осаждается только при определенных условиях. Часто осажденный белок имеет форму кристалла.

Для открытия белка в самих клетках существует несколько химических реакций:

• раствор йода окрашивает белковые вещества в желто-бурый цвет,
• азотная кислота - в желтый,
• крепкая серная кислота и раствор сахара - в розовый,
• смесь азотнокислой окиси и диоксида ртути - в красный,
• раствор медного купороса и едкого натрия - в фиолетовый цвет.

Нужно заметить, однако, что лишь совокупность многих реакций, а не каждая в отдельности может служить несомненным доказательством присутствия белковых веществ. Характерными для белковых веществ являются также жадное поглощение ими некоторых красящих веществ (например, аммиачного кармина) и наступающая вслед за тем интенсивная окраска.

Классификация растительных белков

Все белки распределяют в две группы:

• белки, перевариваемые пепсином (фермент желудочного сока),
• не перевариваемые пепсином.

Белки первой группы или уже сами по себе растворимы в воде, или становятся растворимыми после действия пепсина. Их подразделяют, в свою очередь, на растительные альбумины, растительные клейковины и казеины. К этой группе принадлежит большинство растительных белков.

Представители второй группы под влиянием пепсина не изменяются, не перевариваются. От других белков эти белки отличаются значительным содержанием фосфора в своей структуре. Сюда принадлежат нуклеины, входящие в состав клеточных ядер.

Этапы синтеза белка

Белок синтезируется в три этапа — транскрипция, процессинг и трансляция. Во время транскрипции, или считывания, на одной из цепочек ДНК синтезируется молекула РНК. Созревая, она выходит из ядра в цитоплазму, где на особых структурах — рибосомах — синтезируется полипетидная цепь, то есть цепочка связанных между собой аминокислот. Их последовательность определяется последовательностью нуклеотидов, составляющих ДНК и РНК.

Синтез белка в живой клетке. 1 — ядро. 2 — ДНК несет генетическую информацию: кодирует последовательность аминокислот в белке. 3 — гетероядерная РНК синтезируется на ДНК и получает от нее кодирующую последовательность для определенного белка, а также некодирующие участки — происходит транскрипция. 4 — процессинг — процесс созревания РНК, включающий сплайсинг — удаление из РНК некодирующих последовательностей. 5 — матричная РНК содержит только кодирующие белок участки. 6 — матричная РНК переходит из ядра в цитоплазму. 7 — трансляция, или синтез белка на рибосомах. 8 — первичная структура белка, представляющая собой последовательность аминокислот. 9 — укладка. 10 — белок

Генетический код система записи генетической информации. Генетический код един для всей живой природы нашей планеты. Совокупность генов конкретного организма — это генотип. А геном — совокупность генетического материала в наборе хромосом конкретного вида. Поэтому следует говорить: геном человека или собаки, генотип Ивана Ивановича или овчарки Рекса, генетический код всего живого.

Структура белков

Из 20 аминокислот синтезируются самые разные белки. Например, у цепочки из 100 аминокислотных остатков может существовать более чем 10¹³⁰ вариантов белков с разной последовательностью. При этом белки имеют первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Все зависит от того, как скручивается первоначальная цепочка.

Простая последовательность аминокислотных остатков - это первичная структура белка

Белок, скрученный в спираль, имеет вторичную структуру

Альбумин — белок, который есть в курином яйце, — имеет третичную структуру.

Гемоглобин — белок, который переносит кислород, — имеет очень сложную четвертичную структуру, то есть состоит из четырех молекул третичной структуры