Биология в лицее

Органические вещества. Белки. Конформации белковой молекулы. Классификация белков. Функции белков. Ферменты

Основные вопросы теории

Органические вещества клетки. Белки (пептиды, протеины, протеиды)

Белки – азотсодержащие органические соединения, макромолекулы, гетерополимеры, мономером является аминокислота.

NH₂– аминогруппа (определяет основные свойства); COOH– карбоксильная группа (определяет кислотные свойства); R– радикал

Аминокислоты – амфотерные соединения. В состав белков входят 20 аминокислот.

Специфичная последовательность чередования аминокислот в белке определяется генетически.

Аминогруппа одной аминокислоты способна вступать в реакцию с карбоксильной группой другой аминокислоты посредством пептидной связи (С-N).

Если соединяется много аминокислот (более 10), то получается полипептид.

Конформации белковой молекулы

1. Первичная структура (линейная) – полипептид, связанный пептидными связями (связь между C-N, между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой аминокислоты). Специфична, определяется последовательностью нуклеотидов ДНК, кодирующей данный белок.
2. Вторичная структура – a-спираль (пружина), β-слой (складчатый слой): водородные связи (связь между Н аминогруппы и О карбоксильной группы) между витками спирали или цепями складчатого слоя. Кератин (a-спираль), фиброин (b-слой).
3. Третичная структура – суперспираль, глобула: связи между радикалами: дисульфидные (S-S связи), ионные, водородные связи, гидрофобные взаимодействия. Инсулин, иммуноглобулины, миоглобин.
4. Четвертичная структура – несколько третичных структур: слабые взаимодействия между радикалами и Ван-дер-Ваальсовы силы между субъединицами. Гемоглобин (2a- и 2b-цепи), лактатдегидрогеназа, гексокиназа.

Денатурация – утрата конформации, присущей данной белковой молекуле.

Денатурацию вызывают: нагревание, воздействие излучений, сильные кислоты, щелочи, концентрированные растворы солей, тяжелые металлы, органические растворители, детергенты.

Если сохраняется первичная структура белка, то возможна ренатурация, т. е. восстановление конформации белка.

Классификация белков

Функции белков. Ферменты

1. Структурная: клеточные мембраны органоидов клеток и внеклеточных структур; кератин (волосы), фиброин (шелк), коллаген (хрящ, сухожилия), эластин (связки).
2. Двигательная: сократительные белки: актин (неподвижные нити миофибриллы) и миозин (подвижные нити миофибриллы).
3. Транспортная: гемоглобин (транспорт О₂ и СО₂ в крови), трансферрин (транспорт железа), миоглобин (транспорт О₂ в мышцах).
4. Защитная: антитела (иммуноглобулины), фибриноген, тромбин.
5. Регуляторная: гормоны инсулин, глюкагон, АКТГ, соматотропин.
6. Рецепторная: в составе мембранных рецепторов обеспечивают ответ клетки на раздражение (родопсин).
7. Запасающая: резервные источники энергии: яичный альбумин, казеин молока.
8. Энергетическая (в самую последнюю очередь): при расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.
9. Токсины (змеиный яд, дифтерийный токсин), антибиотики (неокарциностатин).
10. Каталитическая: белки-ферменты – биологические катализаторы, вещества, ускоряющие реакции.

Свойства ферментов

• все ферменты – глобулярные белки (исключение: рибозим – РНК-фермент);
• увеличивают скорость реакции, но сами не расходуются; активность меняется в зависимости от t, рН, давления, концентрации;
• для эффективной работы необходимы небелковые компоненты – кофакторы;

• обладают специфичностью, т. е. один фермент катализирует только одну реакцию.

Специфичность работы фермента объясняется взаимоотношением субстрата и активного центра (3 - 12 аминокислотных остатков, непосредственно взаимодействующих с субстратом). На это существует 2 точки зрения:

1. Гипотеза «ключа и замка» – Э. Фишер, 1890 г.

2. Гипотеза индуцированного соответствия – Д. Кошланд, 1959 г.

Классификация ферментов

1. Оксидоредуктазы (перенос атомов Н и О или электронов).
2. Трансферазы (перенос группы атомов).
3. Гидролазы (реакции гидролиза).
4. Лиазы (присоединение или отщепление группы атомов).
5. Изомеразы (внутримолекулярные перестройки).
6. Лигазы (соединение двух молекул).