XIV. Но­менк­ла­ту­ра и клас­си­фи­ка­ция бел­ков

XIV.1. Но­менк­ла­ту­ра бел­ков

Бел­ки не име­ют стро­гой на­уч­ной но­менк­ла­ту­ры. Обыч­но их на­зы­ва­ют, ис­хо­дя из ис­точ­ни­ка, из ко­то­ро­го они по­лу­че­ны. На­при­мер, ка­зе­ин – бе­лок мо­ло­ка (от ла­тин­ско­го на­зва­ния сы­ра), ави­дин – бе­лок яй­ца (от ла­тин­ско­го на­зва­ния птиц). Ино­гда учи­ты­ва­ет­ся рас­тво­ри­мость бел­ков в тех или иных рас­тво­ри­те­лях, фор­ма их мо­ле­ку­лы, ами­но­кис­лот­ный со­став и мно­гие дру­гие фак­то­ры. По­сколь­ку бел­ков ог­ром­ное ко­ли­че­ст­во, в по­след­ние де­ся­ти­ле­тия вновь от­кры­вае­мым бел­кам да­ют­ся ин­дек­сы.

XIV.2. Клас­си­фи­ка­ция бел­ков

В при­ро­де встре­ча­ет­ся гро­мад­ное ко­ли­че­ст­во бел­ков, очень раз­но­об­раз­ных по сво­ему строе­нию и био­ло­ги­че­ским свой­ст­вам, но близ­ких по хи­ми­че­ско­му со­ста­ву. Соз­дать строй­ную клас­си­фи­ка­цию бел­ков на ос­но­ва­нии их хи­ми­че­ско­го строе­ния по­ка не­воз­мож­но из-за не­дос­та­точ­но­сти зна­ний о струк­ту­ре мно­гих бел­ков, и в ча­ст­но­сти по­ряд­ка че­ре­до­ва­ния ами­но­кис­лот в мак­ро­мо­ле­ку­лах.

В на­стоя­щее вре­мя в ос­но­ву клас­си­фи­ка­ции бел­ков по­ло­же­ны сле­дую­щие их при­зна­ки:

1) Ис­точ­ник про­ис­хо­ж­де­ния

По ис­точ­ни­ку про­ис­хо­ж­де­ния все бел­ки под­раз­де­ля­ют­ся на рас­ти­тель­ные, жи­вот­ные и бел­ки мик­ро­ор­га­низ­мов.

2) Рас­тво­ри­мость

По от­но­ше­нию к не­ко­то­рым ус­лов­но вы­бран­ным рас­тво­ри­те­лям бел­ки под­раз­де­ля­ют на про­теи­нои­ды, аль­бу­ми­ны, гло­бу­ли­ны и про­ла­ми­ны.

а) Про­теи­нои­ды не рас­тво­ря­ют­ся в во­де, со­ле­вых и вод­но-спир­то­вых сме­сях, од­на­ко хо­ро­шо рас­тво­ри­мы в спе­ци­фи­че­ских рас­тво­ри­те­лях – р-ре ди­хло­рук­сус­ной ки­сло­ты, без­вод­ной HF, кон­цен­три­ро­ван­ных вод­ных р-рах LiCNS и KBr. К про­теи­нои­дам от­но­сят­ся поч­ти все фиб­рил­ляр­ные бел­ки.

б) Аль­бу­ми­ны хо­ро­шо рас­тво­ри­мы в во­де и со­ле­вых рас­тво­рах дос­та­точ­но вы­со­ких кон­цен­тра­ция (на­при­мер, в бо­лее чем 50% р-ре (NH₄)₂SO₄).

в) Гло­бу­ли­ны не рас­тво­ри­мы в во­де и со­ле­вых рас­тво­рах не­боль­ших кон­цен­тра­ций. Пол­но­стью оса­ж­дае­мы в по­лу­на­сы­щен­ном р-ре (NH₄)₂SO₄.

г) Про­ла­ми­ны рас­тво­ря­ют­ся в 60–80%-ном рас­тво­ре эта­но­ла.

3) Ами­но­кис­лот­ный со­став

По ами­но­кис­лот­но­му со­ста­ву бел­ки клас­си­фи­ци­ру­ют­ся на ос­нов­ные и не ос­нов­ные.

Ос­нов­ные бел­ки бы­ва­ют двух ви­дов: про­та­ми­ны (со­дер­жат до 80–90% ар­ги­ни­на) и гис­то­ны (со­дер­жат не ме­нее 30% ар­ги­ни­на, ли­зи­на и гис­ти­ди­на).

Не ос­нов­ные бел­ки, на­при­мер про­ла­ми­ны бо­га­ты глу­та­ми­но­вой ки­сло­той (от 20 до 50%) и про­ли­ном (10–15%).

4) Фор­ма бел­ко­вых час­тиц

По фор­ме час­тиц бел­ки де­лят­ся, как уже упо­ми­на­лось, на во­лок­ни­стые (фиб­рил­ляр­ные) и кор­пус­ку­ляр­ные (гло­бу­ляр­ные).

5) Хи­ми­че­ский со­став

По хи­ми­че­ско­му со­ста­ву все бел­ки раз­де­ля­ют на две боль­шие груп­пы: про­теи­ны – про­стые бел­ки, в со­став ко­то­рых вхо­дят лишь ос­тат­ки ами­но­кис­лот и про­теи­ды – слож­ные бел­ки – со­еди­не­ние про­сто­го бел­ка (про­теи­на) с ка­ким-ли­бо ве­ще­ст­вом не­бел­ко­вой при­ро­ды. В свою оче­редь про­теи­ны и про­теи­ды под­раз­де­ля­ют­ся на ряд под­групп.

К про­теи­нам от­но­сят­ся:

а) Аль­бу­ми­ны. Име­ют от­но­си­тель­но не­боль­шую мо­ле­ку­ляр­ную мас­су. Аль­бу­ми­ны со­дер­жат­ся в сы­во­рот­ке кро­ви, спин­но­моз­го­вой жид­ко­сти, яич­ном бел­ке (оваль­бу­мин), мо­ло­ке (лак­то­аль­бу­мин), за­ро­ды­шах зё­рен (лей­ко­зин, ле­гу­ме­лин) и в др. объ­ек­тах.

б) Гло­бу­ли­ны. Под­раз­де­ля­ют­ся на эуг­ло­бу­ли­ны, не рас­тво­ри­мые в во­де, сво­бод­ной от со­ли, и псев­до­гло­бу­ли­ны, спо­соб­ные рас­тво­рять­ся в чис­той во­де. Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ные пред­ста­ви­те­ли: фиб­ри­но­ген плаз­мы кро­ви, a-, b- и g-гло­бу­ли­ны сы­во­рот­ки кро­ви, лак­тог­ло­бу­лин мо­ло­ка, гло­бу­ли­ны мы­шеч­ной тка­ни, ле­гу­мин го­ро­ха, фа­зе­о­лин фа­со­ли, гли­ци­нин сои и т.д.

в) Про­ла­ми­ны. Бел­ки се­мян зла­ков: глиа­дин пше­ни­цы и ржи, гор­де­ин яч­ме­ня, зе­ин ку­ку­ру­зы и т.д.

г) Глю­те­ли­ны. Со­дер­жат­ся в се­ме­нах зла­ков и зе­лё­ных час­тях рас­те­ний. Рас­тво­ри­мы толь­ко в рас­тво­рах ще­ло­чей (0,2%). К ним от­но­сят­ся: глю­те­нин пше­ни­цы, ори­зе­нин ри­са и глю­те­лин ку­ку­ру­зы. Не яв­ля­ют­ся го­мо­ген­ны­ми бел­ка­ми, а пред­став­ля­ют со­бой сме­си бел­ков со сход­ны­ми свой­ст­ва­ми.

д) Фос­фо­про­теи­ны – не­боль­шая груп­па бел­ков, ха­рак­тер­ной осо­бен­но­стью ко­то­рых яв­ля­ет­ся на­ли­чие в их со­ста­ве фос­фор­ной ки­сло­ты, свя­зан­ной слож­но­эфир­ной свя­зью с ок­си­груп­пой се­ри­на и тре­о­ни­на. К этой груп­пе от­но­сят­ся ка­зе­ин мо­ло­ка, ви­тел­лин яич­но­го желт­ка и их­ту­лин, со­дер­жа­щий­ся в ик­ре рыб.

е) Про­та­ми­ны. Бел­ки не­зна­чи­тель­ной мо­ле­ку­ляр­ной мас­сы, не пре­вы­шаю­щей 10000. Не со­дер­жат се­ры. Встре­ча­ют­ся толь­ко в мо­ло­ках рыб, на­при­мер, клу­пе­ин спер­мы сель­ди.

ж) Гис­то­ны. Про­ме­жу­точ­ная груп­па ме­ж­ду про­та­ми­на­ми и на­стоя­щи­ми бел­ка­ми. Мо­ле­ку­ляр­ная мас­са гис­то­нов от 5000 до 37000. Не со­дер­жат трип­то­фа­на. Со­дер­жат­ся в хро­мо­со­мах кле­точ­ных ядер и иг­ра­ют важ­ную роль в струк­ту­ре хро­ма­ти­на.

з) Про­теи­нои­ды. Не­рас­тво­ри­мые фиб­рил­ляр­ные бел­ки, вхо­дя­щие в со­став шел­ка (фиб­ро­ин), во­лос, ро­гов, ко­пыт (ке­ра­тин) и су­хо­жи­лий. Ха­рак­тер­ная осо­бен­ность про­теи­нои­дов – вы­со­кое со­дер­жа­ние в них се­ры.

Про­теи­ды или слож­ные бел­ки, пред­став­ля­ют со­бой со­еди­не­ние бел­ка с ве­ще­ст­вом не­бел­ко­вой при­ро­ды, ко­то­рое на­зы­ва­ют про­сте­ти­че­ской груп­пой. В за­ви­си­мо­сти от хи­ми­че­ской при­ро­ды про­сте­ти­че­ской груп­пы раз­ли­ча­ют: ли­по­прое­ти­ды, ме­тал­ло­про­теи­ды, хро­мо­про­теи­ды, гли­ко­про­теи­ды и нук­лео­про­теи­ды.

а) Ли­по­про­теи­ды. Роль про­сте­ти­че­ской груп­пы в них иг­ра­ют жи­ро­по­доб­ные ве­ще­ст­ва – ли­пи­ды. Со­дер­жат­ся в боль­шом ко­ли­че­ст­ве в про­то­плаз­ме, в со­ста­ве пла­стид рас­ти­тель­ной клет­ки.

б) Ме­тал­ло­про­теи­ды – слож­ные бел­ки, со­дер­жа­щие же­ле­зо, медь, цинк, ко­бальт, каль­ций, сви­нец и др. ме­тал­лы. Боль­шин­ст­во ме­тал­ло­про­теи­дов яв­ля­ют­ся фер­мен­та­ми. К ним от­но­сят­ся, на­при­мер, фер­ри­ти­ны пе­че­ни и се­ле­зен­ки, со­дер­жа­щие же­ле­зо и цинк; по­ли­фе­но­лок­си­да­за пе­че­ни, со­дер­жа­щая медь и др.

в) Хро­мо­про­теи­ды объ­е­ди­ня­ют раз­но­об­раз­ные бел­ки, про­сте­ти­че­ские груп­пы ко­то­рых ок­ра­ше­ны и мо­гут при­над­ле­жать к раз­лич­ным клас­сам ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний: хло­ро­филл, ге­мо­гло­бин, ми­ог­ло­бин, ге­мо­циа­нин, ге­мэ­рит­ри­ны и т.д.

г) Гли­ко­про­теи­ды, в ко­то­рых роль про­сте­ти­че­ской груп­пы иг­ра­ет уг­ле­вод, ко­ва­лент­но свя­зан­ный с ос­тат­ка­ми ас­па­ра­ги­на, тре­о­ни­на, се­ри­на, ок­си­ли­зи­на или ок­си­про­ли­на мо­ле­ку­лы бел­ка. При­ме­ра­ми мо­гут слу­жить ви­ци­лин фа­со­ли (в его со­став вхо­дят ман­но­за и N-аце­тилг­лю­ко­за­мин), пе­рок­си­да­за, глю­ко­зо­ок­си­да­за, лек­ти­ны, ри­цин, аб­рин и т.д.

д) Нук­лео­про­теи­ды. Иг­ра­ют пер­во­сте­пен­ную роль в жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов, в ча­ст­но­сти в пе­ре­да­че ге­не­ти­че­ской ин­фор­ма­ции и био­син­те­зе бел­ков, со­дер­жат­ся в боль­шом ко­ли­че­ст­ве в кле­точ­ных яд­рах. В нук­лео­про­теи­дах бел­ки свя­за­ны с нук­леи­но­вы­ми ки­сло­та­ми