Белки в биохимии

Белки: история открытия и строение

В 19 веке колоссальное открытие было совершено Г.Я. Мульдером, который обратил внимание на процесс свертывания белка куриного яйца, крови, протоплазмы. Он пришел к выводу о схожести структур указанных веществ. Такое вещество с философских позиций было названо основой всего живого. Белки являются основным структурным материалом организма, тканей и каждой конкретной клетки.

Белки также называют протеинами, что в переводе означает главный и первый. Белки есть во всех клетках, они состоят из одного и того же набора аминокислот. Они, в свою очередь, связываются между собой в определенной характерной последовательности. Аминокислотный состав белков изучался весьма длительное время, но это позволило собрать исчерпывающее количество сведений об этих веществах.

В 1806 году была открыта первая аминокислота – аспаргин. Последней была обнаружена такая аминокислота, как треонин.

В состав любого белка входят:

• карбоксильная группа;
• аминогруппа;
• атом углерода.

Ближе к концу 20 века Э. Фишер расшифровал структуру белка и описал ее для животных и растительных клеток. Также Фишер поэтапно решил задачу о уточнении молекулярного строения протеинов. Ученый установил, что связь между карбоксильной и аминогруппой с отнятием молекулы воды называют пептидной.

Пептидные связи имеют простой характер и не зависят от каких-либо радикалов, что позволяет им создавать разнообразные последовательности аминокислот. При этом каждая аминокислота обладает индивидуальностью строения.

Впервые элементарная первичная структура была определена для инсулина. Следует отметить, что все функциональные свойства определяются для белков именно последовательностью аминокислот, а также их функциональным составом, который также может быть достаточно разнообразным.

Выделяют 4 класса аминокислот:

• неполярные или гидрофобные;
• полярные и гидрофильные без заряда;
• полярные и гидрофильные с отрицательным зарядом;
• полярные и гидрофильные с положительным зарядом.

Аминокислоты, входящие в состав белков, имеют различные радикальные группы. 5 аминокислот имеют алифатические аминогруппы, две включают в свой состав ароматические кольца, одна содержит серу. Семь аминокислот содержат полярные незаряженные радикалы. Такие аминокислоты лучше растворяются в воде, обладают больше степенью гидрофильности. Их функциональные группы образуют водородные связи с молекулами воды.

Восемь аминокислот имеют неполярные радикальные группы. Отрицательно заряженные кислые группы также содержат вторую карбоксильную группу и при нейтральном уровне рН несут суммарный отрицательный заряд.

Те аминокислоты, которые содержат положительно заряженные радикальные группы могут также иметь вторую аминогруппу или имидазольную группу.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают: полноценными — содержащими весь набор аминокислот; неполноценными — в которых какие-то аминокислоты в составе отсутствуют. Если белки состоят только из аминокислот, их называют простыми. Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент (простетическую группу), их называют сложными.

Белки могут иметь первичную или линейную структур, которая удерживается пептидной связью.

Вторичную структуру в виде спирали, которая удерживается водородной связью, а также третичную структуру «глобулу» и четвертичную структуру, удерживаемую сложными химическими связями. Белки могут распадаться и восстанавливать собственную структуру. Процесс распада белковой молекулы называется денатурацией. Он возможен для любой структуры белка. Ренатурация или восстановление белковой структуры возможна только со вторичной структуры белка. Процесс ренатурации первичной структуры протекает очень сложно, но возможен при некоторых условиях.

Таким образом, белки являются основными органическими веществами, которые составляют основу жизнедеятельности любого организма. Благодаря наличию белков происходит также качественное взаимодействие других классов живых организмов.

Основные функции белков

Белки выполняют несколько ключевых функций в организме. К ним относят ускорение химических реакций или каталитическую функцию. Также белки регулируют жизнедеятельность организма или являются ферментами.

Кроме того, белки входят в состав биологических мембран и других живых тканей организмов, выполняя тем самым строительную функцию. Белки богаты энергией, и она расходуется на обеспечение всех процессов жизнедеятельности организма.