Тема 20. Концепция биологической информации

Выделяют четыре основных уровня укладки белковых молекул (уровни структуры белка):

1. Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи.   2. Вторичная структура — белковая нить свернутая в спираль (α –структура) или собранная в гормощку (β – структура) стабилизированная водородными связями и гидрофобными взаимодействиями.   3. Третичная структура — пространственное строение полипептидной цепи; взаимное расположение элементов вторичной структуры, стабилизированное различными типами связей. Они могут быть двух типов: - глобулярные: общая форма из молекулы более или менее сферическая (их большинство) - фибриллярные: их молекулы в работающем состоянии представляют собой сильно вытянутые волокна (например кератин и коллаген) 4. Четверичная структура — взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса

Свойства белков:

- имеют высокую молекулярную массу

- преимущественно растворимы в воде

- способны к набуханию

- характеризуются оптической активностью и подвижностью в электрическом поле

- термолабильны (проявляют свои свойства – активность, в узких температурных рамках)

Денатурация - это утрата белковой молекулой своей структурной организации и активности при: термической обработке (кипячение); химических воздействиях (кислоты, щелочи); радиоактивное излучение и т.д.

Ренатурация – это свойство белков полностью восстанавливать утраченную структуру и активность.

Функции белков:

1. Структурнаяфункция - заключается в том, что белки:

- участвуют в образовании практически всех органоидов клеток

- образуют цитоскелет, придающий форму клеткам и многим органоидам и обеспечивающий механическую форму ряда тканей;

- входят в состав межклеточного вещества, во многом определяющего структуру тканей и форму тела животных.

2.Транспортная функция — участвуют в переносе веществ в клетки и из клеток, в их перемещениях внутри клеток, а также в их транспорте кровью и другими жидкостями по организму.

3. Защитнаяфункция — способность белков обеспечивать защиту организмов от неблагоприятного воздействия различных факторов. Эту функцию белки могут выполнять несколькими различными способами:

- механическаязащита клеток или всего организма (из белков состоят: клеточная стенка одноклеточных водорослей и кутикула нематод; производными ороговевающего эпителия являются: роговые чешуи рептилий, перья и чехол клюва птиц, шерсть, копыта и рога млекопитающих и др.) + способность крови свертываться, что обеспечивается благодаря белку фибриногену, содержащийся в плазме крови.

-химическая защита (связывание токсинов белковыми молекулами и действие на токсины ферментов, например – ферменты печени обеспечивают детоксикацию крови)

- иммунная защита (антитела, которые связывают и обезвреживают возбудителей - вирусы или бактерии, например – белок интерферон).

-защитная функция токсинов (обеспечивают активную и пассивную ядовитость многих организмов, которая служит для защиты у от врагов или для нападения на добычу. Это основной компонент ядов большинства животных, а также некоторых грибов и бактерий).

4. Запасающая (энергетическая)функция – белки редко используются как специальные запасные вещества. Это связано с тем, что при «сжигании» белков в выделяются ядовитые «осколки» — аммиак, который в организме человека обезвреживается за счет превращения в менее токсичную мочевину.

Тем не менее, белки в качестве запасных веществ (белок яйца - это белок, и желток - тоже белок!). Белки в значительных количествах запасаются в семенах семенных растений; особенно высокий процент их содержится в семенах бобовых. Питательную (энергетическую) функцию выполняют белки молока (казеин и др.). При их использовании в организме выделяется всего около 4-4,1 ккал/г, а при полном окислении — сжигании в калориметре — около 5,6 ккал/г.

5. Рецепторная функция - служат для восприятия сигналов, получаемых клеткой, и запускают ответную реакцию клетки на тот или иной сигнал.

6. Сигнальная функция— способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между тканями, клетками или организмами. Ее выполняют белки-гормоны.

7. Регуляторная функция― осуществление белками регуляции процессов в клетке или в организме, что связано с их способностью к приему и передаче информации (например: факторы регуляции транскрипции и трансляции ДНК)

8. Каталитическая функция –способность ускорять химические реакции организма. Все биологические катализаторы - ферменты (или энзимы). Активность ферментов определяется их трёхмерной структурой.

9. Двигательная –участвуют в движении клеток и перемещении клеточных структур или входят в состав структурных компонентов, участвующих в движении.