Белки и аминокислоты
расположены вблизи от места событий, которое
называют активным центром. А после завершения реакции фермент «отпускает на
волю» молекулы-продукты (см. статью «Ферменты — на все руки мастера»).
ОТКУДА БЕРЁТСЯ ИММУНИТЕТ
Белки выполняют в организме множество функций; они, например, защищают
клетки от нежелательных вторжений, предохраняют их от повреждений.
Специальные белки — антитела обладают способностью распознавать проникшие в
клетки бактерии, вирусы, чужеродные полимерные молекулы и нейтрализовывать
их.
У высших позвоночных от чужеродных частиц организм защищает иммунная
система. Она устроена так, что организм, в который вторглись такие
«агрессоры» — антигены, начинает вырабатывать антитела. Молекула антитела
прочно связывается с антигеном: у антител, как и у ферментов, тоже есть
центры связывания. Боковые цепи аминокислот расположены в центрах таким
образом, что антиген, попавший в эту ловушку, уже не сможет вырваться из
«железных лап» антитела. После связывания с антителом враг выдворяется за
пределы организма.
Можно ввести в организм небольшое количество некоторых полимерных
молекул, входящих в состав бактерий или вирусов-возбудителей какой-либо
инфекционной болезни.
В организме немедленно появятся соответствующие антитела. Теперь попавший
в кровь или лимфу «настоящий» болезнетворный микроб тотчас же подвергнется
атаке этих антител, и болезнь будет побеждена. Такой способ борьбы с
инфекцией есть не что иное, как нелюбимая многими прививка. Благодаря ей
организм приобретает иммунитет к инфекционным болезням.
ДЛЯ ЧЕГО В ГЕМОГЛОБИНЕ ЖЕЛЕЗО
В природе существуют белки, в которых помимо аминокислот содержатся
другие химические компоненты, такие, как липиды, сахара, ионы металлов.
Обычно эти компоненты играют важную роль при выполнении белком его
биологической функции. Так, перенос молекул и ионов из одного органа в
другой осуществляют транспортные белки плазмы крови. Белок гемоглобин (от
греч. «гема» — «кровь» и лат. globus — «шар», «шарик»), содержащийся в
кровяных клетках — эритроцитах (от греч. «эритрос» — «красный» и «китос» —
«клетка»), доставляет кислород от лёгких к тканям. В молекуле гемоглобина
есть комплекс иона железа Fe24" со сложной органической молекулой,
называемый гемам. Гемоглобин состоит из четырёх белковых субъединиц, и
каждая из них содержит по одному гему.
В связывании кислорода в лёгких принимает участие непосредственно ион
железа. Как только к нему хотя бы в одной из субъединиц присоединяется
кислород, сам ион тут же чуть-чуть меняет своё расположение в молекуле
белка. Движение железа «провоцирует» движение всей аминокислотной цепочки
данной субъединицы, которая слегка трансформирует свою третичную структуру.
Другая субъединица, ещё не присоединившая кислород, «чувствует», что
произошло с соседкой. Её структура тоже начинает меняться. В итоге вторая
субъединица связывает кислород легче, чем первая. Присоединение кислорода к
третьей и четвёртой субъединицам происходит с ещё меньшими трудностями. Как
видно, субъединицы помогают друг другу в работе. Для этого-то гемоглобину и
нужна четвертичная структура. Оксид углерода СО (в просторечии угарный газ)
связывается с железом в геме в сотни раз прочнее кислорода. Угарный газ
смертельно опасен для человека, поскольку лишает гемоглобин возможности
присоединять кислород.
А ЕЩЁ БЕЛКИ...
...Служат питательными веществами. В семенах многих растений (пшеницы,
кукурузы, риса и др.) содержатся пищевые белки. К ним относятся также
альбумин — основной компонент яичного белка и казеин — главный белок
молока. При переваривании в организме человека белковой пищи происходит
гидролиз пептидных связей. Белки «разбираются» на отдельные аминокислоты,
из которых организм в дальнейшем «строит» новые пептиды или использует для
получения энергии. Отсюда и название:
греческое слово «пептос» означает «переваренный». Интересно, что
гидролизом пептидной связи управляют тоже белки — ферменты.
...Участвуют в регуляции клеточной и физиологической активности. К
подобным белкам относятся многие гормоны (от греч. «гормао» — «побуждаю»),
такие, как инсулин, регулирующий обмен глюкозы, и гормон роста.
...Наделяют организм способностью изменять форму и передвигаться. За это
отвечают белки актин и миозин, из которых построены мышцы.
...Выполняют опорную и защитную функции, скрепляя биологические структуры
и придавая им прочность. Кожа представляет собой почти чистый белок
коллаген, а волосы, ногти и перья состоят из прочного нерастворимого белка
кератина.
ЧТО ЗАПИСАНО В ГЕНАХ
Последовательность аминокислот в белках кодируется генами, которые
хранятся и передаются по наследству с помощью молекул ДНК (см. статьи
«Хранитель наследственной информации. ДНК» и «Экспрессия генов»).
Пространственную структуру белка задаёт именно порядок расположения
аминокислот. Получается, что не только первичная, но и вторичная, третичная
и четвертичная структуры белков составляют содержание наследственной
информации. Следовательно, и выполняемые белками функции запрограммированы
генетически. Громадный перечень этих функций позволяет белкам по праву
называться главными молекулами жизни. Поэтому сведения о белках и есть то
бесценное сокровище, которое передаётся в природе от поколения к поколению.
Интерес человека к этим органическим соединениям с каждым годом только
увеличивается. Сегодня учёные уже расшифровали структуру многих белковых
молекул. Они выясняют функции самых разных белков, пытаются определить
взаимосвязь функций со структурой. Установление сходства и различий у
белков, выполняющих аналогичные функции у разных живых организмов,
позволяет глубже проникать в тайны эволюции.
АМИНОКИСЛОТЫ — ПОКАЗАТЕЛИ ВОЗРАСТА
D- и L-формы аминокислот обладают способностью очень медленно
превращаться друг в друга. За определённый (весьма длительный) период
времени чистая D- или I-форма может стать смесью равных количеств обеих
форм. Такая смесь называется раиемагом, а сам процесс —раие-мизаиией.
Скорость рацемизации зависит от температуры и типа аминокислоты. Данное
свойство можно использовать для определения возраста ископаемых остатков
организмов, а при необходимости — и живых существ. Например, в белке
дентина (дентин — костная ткань зубов) 1-ас-парагиновая кислота
самопроизвольно раиемизуется со скоростью 0,1 % в год. У детей в период
формирования зубов в дентине содержится только 1-аспарагиновая кислота.
Дентин выделяют из зуба и определяют В нём содержание 0-формы. Результаты
теста достаточно точны. Так, для 97-летней женщины, возраст которой был
документально засвидетельствован, тест показал возраст 99 лет. Данные
исследований, выполненных на ископаемых остатках доисторических животных —
слонов, дельфинов, медведей, — хорошо согласуются с результатами
датирования, полученными радионуклидным методом.
ЗА ЧТО СЕНГЕР ПОЛУЧИЛ НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ
При гидролизе белков до аминокислот (разрушении пептидной связи водой)
теряется информация о последовательности их соединения. Поэтому долгое
время считали, что определение первичной структуры белка представляет собой
совершенно безнадежную задачу. Но в 50-х гг. XX в. английский биохимик
Фредерик Сенгер (родился в 1918 г.) смог расшифровать последовательность
аминокислот в полипептидных цепях гормона инсулина. За эту работу, на
выполнение которой ушло несколько лет, в 1958 г. Сенгер был удостоен
Нобелевской премии по химии (двадцатью годами позже он совместно с У.
Гилбертом получил вторую премию за вклад в установление первичной структуры
ДНК).
Принципы определения аминокислотной последовательности, впервые
сформулированные Сенгером, используются и ныне, правда, со всевозможными
вариациями и усовершенствованиями. Процедура установления первичной
структуры белка сложна и многоступенчата: в ней около десятка различных
стадий. Сначала белок расщепляют до отдельных аминокислот и устанавливают
их тип и количество в данном веществе. На следующей стадии длинную белковую
молекулу расщепляют уже не полностью, а на фрагменты. Затем в этих
фрагментах определяют порядок соединения аминокислот, последовательно
отделяя их одну за другой. Расшепление белка на фрагменты проводят
несколькими способами, чтобы в разных фрагментах были перекрывающиеся
участки. Выяснив порядок расположения аминокислот во всех фрагментах,
получают полную информацию о том, как аминокислоты расположены в белке. К
концу XX в. созданы специальные приборы, определяющие последовательность
аминокислот в молекуле белка в автоматическом режиме — секвенаторы (от
англ. sequence — «последовательность»).
молоко
И КИСЛОМОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ
Молоко представляет собой коллоидный раствор жира в воде. Под микроскопом
хорошо видно, что оно неоднородно: в бесцветном растворе (сыворотке)
плавают жировые шарики.
В коровьем молоке обычно содержится от 3 до 6 % жиров (в основном это
сложные эфиры глицерина и насыщенных карбоновых кислот -
| | скачать работу |
Белки и аминокислоты |