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. Белков существует огромное разнообразие: даже короткие цепи аминокислот допускают астрономическое число возможных последовательностей. В живых организмах белки выполняют структурные, ферментативные, транспортные, сигнальные, защитные и многие другие функции.

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 обнаружения белков используют специальные качественные реакции. Например, биуретовая реакция основана на появлении фиолетовой окраски при взаимодействии пептидных связей с ионами меди(II) в щелочной среде, а ксантопротеиновая реакция выявляет некоторые ароматические аминокислотные остатки. Такие реакции проводят с лабораторными реактивами и соблюдением правил химической безопасности; применять для домашних опытов концентрированные кислоты, щёлочи или соединения ртути не следует.

Классификация белков

Белки классифицируют по разным признакам: по форме выделяют, например, глобулярные и фибриллярные белки; по функции — ферменты, транспортные, структурные, рецепторные, защитные и другие. По составу различают простые белки, состоящие только из аминокислотных остатков, и сложные белки, содержащие дополнительные небелковые компоненты.

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