Белки являются строительным материалом организма и играют важную роль в обмене веществ. Функции белков разнообразны и имеют огромное значение для поддержания процесса жизнедеятельности.
- углерод;
- водород;
- азот;
- кислород.
Радикал может включать серу и другие элементы.
В соответствии с возможностью синтезироваться внутри организма выделяют два вида аминокислот:
- заменимые – синтезируются в организме;
- незаменимые – не синтезируются в организме и должны поступать из внешней среды.
Известно около 200 аминокислот. Однако в построении белков участвуют только 20.
Синтез
Биосинтез белков происходит в цитоплазме клетки на рибосомах. Это сложный процесс, состоящий из трех стадий:
- транскрипция – образование на участке ДНК информационной (матричной) РНК с информацией о последовательности аминокислот в белковой молекуле;
- трансляция – синтез на основе матричной РНК полипептидной цепи из аминокислот;
- модификация белка.
Синтез полипептидной цепи происходит на рибосоме с помощью матричной и транспортной РНК. Матричная РНК содержит информацию о последовательности аминокислот в белковой молекуле. Транспортные РНК доставляют на рибосому аминокислоты и осуществляют сверку их с информацией на матричной РНК. Этот процесс называется трансляцией. Модификация белка включает «работу над ошибками». Части синтезированного белка заменяются, удаляются или удлиняются.
Функции
Биологические функции белков представлены в таблице.
|
Функция |
Описание |
Примеры |
|
Транспортная |
Переносят вещества (малые молекулы) через клеточную мембрану, а также участвуют в их транспорте кровью и другими жидкостями по организму. |
Гемоглобин переносит кислород и углекислый газ, транскортин – транспортные белки, встроенные в мембраны клеток, участвуют в поступлении в клетку глюкозы, аминокислот. |
|
Двигательная |
Обеспечивают сокращение мышечных клеток многоклеточных животных, участвуют в движении жгутиков и ресничек |
Актин, миозин |
|
Структурная (строительная) |
Участвуют в образовании цитоскелета, органоидов клетки, межклеточного вещества. Обеспечивают прочность тканей и клеточных структур. |
Коллаген и эластин в хрящевой ткани, кератин волос и ногтей |
|
Сигнальная |
Передают информацию между клетками, тканями, органами |
Цитокины |
|
Ферментативная или каталитическая |
Большинство ферментов в живых организмах имеют белковое происхождение. Они являются катализаторами, ускоряя биохимические реакции |
Пепсин, каталаза, рибонуклеаза |
|
Регуляторная или гормональная |
Гормоны белкового происхождения контролируют и регулируют процессы метаболизма |
Инсулин, тиротропин |
|
Генно-регуляторная |
Регулируют функции нуклеиновых кислот при переносе генетической информации |
Гистоны регулируют репликацию и транскрипцию ДНК |
|
Энергетическая |
Используется как дополнительный источник энергии. При распаде 1 г высвобождается 17,6 кДж |
В качестве источника энергии белки используются организмом после углеводов и липидов. |
|
Защитная |
Специфичные белки – антитела – предохраняют организм, уничтожая чужеродные частицы. Особые белки участвуют в свертывании крови, останавливая кровотечения |
Иммуноглобулины, фибриноген, тромбин |
|
Запасающая |
Запасаются для питания клеток. Удерживают необходимые организму вещества |
Ферритин удерживает железо, казеин, глютен, альбумин запасаются в организме |
|
Рецепторная |
Удерживают различные регуляторы (гормоны, медиаторы) на поверхности или внутри клетки |
Глюкагоновый рецептор, протеинкиназа |
Белки могут оказывать отравляющее и обезвреживающее действие. Например, палочка ботулизма выделяет токсин белкового происхождения, а белок альбумин связывает тяжёлые металлы.
Ферменты
Стоит сказать кратко о каталитической функции белков. Ферменты или энзимы выделяют в особую группу белков. Они осуществляют катализ – ускорение протекания химической реакции.
В соответствии со строением ферменты могут быть:
- простыми – содержат только аминокислотные остатки;
- сложными – помимо белкового остатка включают небелковые структуры, которые называются кофактором (витамины, катионы, анионы).
Молекулы ферментов имеют активную часть (активный центр), связывающую белок с веществом – субстратом. Каждый фермент «узнаёт» определённый субстрат и связывается именно с ним как “ключ с замком”. Активный центр обычно представляет собой «карман», в который попадает субстрат.
Связывание активного центра и субстрата описывается моделью индуцированного соответствия (модель «рука-перчатка»). Модель показывает, что фермент «подстраивается» под субстрат. Благодаря изменению структуры снижается энергия активации реакции.
Активность ферментов зависит от нескольких факторов:
- температуры;
- концентрации фермента и субстрата;
- кислотности.
Различают 6 классов ферментов, каждый из которых взаимодействует с определёнными веществами. Например, трансферазы переносят фосфатную группу от одного вещества к другому.
Ферменты могут ускорять реакцию в 1000 раз.
Что мы узнали?
Выяснили, какие функции выполняют белки в клетке, как они устроены и как синтезируются. Белки представляют собой полимерные цепочки, состоящие из аминокислот. Всего известно 200 аминокислот, но белки могут образовывать только 20. Белковые полимеры синтезируются на рибосомах. Белки выполняют важные функции в организме: переносят вещества, ускоряют биохимические реакции, регулируют процессы, происходящие в организме.
