Белки и их функции в клетке

Структурными и функциональными элементами живого материала их органических веществ являются – белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы.

Белки – построены из аминокислот, имеющих одновременно аминогруппу и карбоксильную группу. Поэтому белки могут диссоциировать и как кислоты, и как основания, приобретая форму аниона, или катиона.

Величина рН при которой наблюдается равенство кислотной и основной диссоциации белка называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). В этом состоянии белок является электронейтральным. Вследствие чего обладает наименьшей устойчивостью и легко выпадает в осадок. Заряд белка (т.е. + или-) определяется соотношением аминных и карбоксильных групп. Об этом вы будете судить сами выполнив лабораторную работу по определению ИЭТ

Мир растений очень богат. Существует много тысяч разных белков, однако все это разнообразие достигается комбинациями последовательного соединения 20 аминокислот. Из растительных белков выделяют 20 аминокислот:

1. аланин

2. аргинин

3. аспарагиновая к-та

4. аспарагин

5. валин

6. гистидин

7. глицин

8. глутаминовая кислота

9. глутамин

10. изолейцин

11. лейцил

12. лизин

13. клетионин

14. пролин

15. серин

16. тирозин

17. треонин

18. трептофан

19. фенилаланин

20. цистеин

Число возможных сочетаний достигает 2х10¹⁸. Этим и определяется разнообразие растительного мира. Состав и последовательность расположения аминокислот образуют первичную структуру белка. Все существующие в природе белки различаются по первичной структуре. Эта структура сохраняется в поколениях.

Вторичная структура создается благодаря возникновению дополнительных связей:"водородных мостиков". Способ свертывания полипептидной цепи характеризует цепь белка.

Третичная: под третичной структурой понимают характер свертывания (длинной) полипептидной цепи. В модели по ходу пептидной цепи протягивают структуру, которая служит ориентиром. Модель третичной структуры белка может быть представлена в виде схемы.

В зависимости от укладки полипептидных цепей форма молекул белка может варьировать от фибриллярной (вытянутой) до глобулярной. Третичная структура определяет конформацию белка. Конформация белков – конформация от лат. Форма, построение, расположение) молекулы, геометрические формы которых могут принимать молекулы органических соединений, при сохранении неизменными - порядка хим. связи атомов (химического строения), длины связей и ****

Например: простая конформация молекул пентона.

Четвертичная. Многие белки образуют комплексы их нескольких молекул. Например, молекула гемоглобина имеющая молекулярную массу 68000 состоит из четырех скрученных в клубки полипептидных цепей, которые образуют строго упорядоченную систему, функционирующую как единое целое. такие комплексы или ассоциации называются четвертичной структурой. На уровне четвертичной структуры происходит своеобразная гибридизация молекул разных типов.

Связями, стабилизирующими пространственную структуру белков являются: водородная, ионная, гидрофильная, Ван-дер-Ваальсовые взаимодействия т.е. гидрофобные взаимодействия дисульфидная связь

1) Водородная связь. Энергия водородных связей в органических соединениях равна 3-7 ккал/моль.

2) Ионная. Энергия этих связей в органических соединениях равна 4-5 ккал/моль

3) Гидрофильная. Через гидратационную оболочку энергия этих связей от 1.6 до 8 ккал/моль

4) Ван-дер-Ваальсовая – это слабые притяжения между неполярными молекулами. Энергия связи равна 1.2-1.3 ккал/моль.

Для сравнения укажем, что энергия ковалентной связи (за счет общей пары электронов) исчисляется в 100 ккал/моль. Силы притяжения в гидрофобных, водородных и ионных связях изменяются обратно пропорционально расстоянию между взаимодействующими группировками. Отсюда следует, что даже простое механическое перемещение отдельных участков молекул может стать источником изменения конформации молекулы. В том же направлении может воздействовать тепловое движение, изменение оводненности, изменения концентрации водородных ионов и т.д.

Функции белков. Белки составляют материальную основу жизненных процессов. Жизнь – это способ существования белковых тел, писал Энгельс. Белки входят в состав цитоплазмы и различных органоидов клетки. Вместе с липидами белки участвуют в построении клеточных стенок, регулирующих проницаемость клетки и её органоидов.

Основные функции белков таковы:

1. Структурная функция – они являются основным строительным материалом клетки.

2. Транспортная – транспортную функцию выполняют белки, обнаруживающие АТФазную активность и сократительные свойства, принимающие участие в энергозависимом процессе перемещения веществ через мембрану.

3. Двигательная – эта функция белков обеспечивает все виды движений, на которые способны биологические объекты, разных уровней организации, начиная с цитоплазмы, органелл. *

4. Энергетическая – наиболее характерна для растительных организмов, в семенах которых накапливаются от 15-25 (злаки) до 45% (бобовые) белковых веществ. При расщеплении 1 гр. белка высвобождается 17.2 кДж *

5. * - молекулы белка способны реагировать на разнообразные воздействия среды, конформационными изменениями.

6. Ферментативная – эта функция белков реализуется в осуществлении и регуляции практически всех биологических реакций происходящих в организме при участии специфических ферментов.