Белки. Их строение, функции, свойства

Êëàññèôèêàöèÿ áåëêîâ

Ñëîæíîñòü ñòðîåíèÿ áåëêîâûõ ìîëåêóë, ÷ðåçâû÷àéíîå ðàçíîîáðàçèå âûïîëíÿåìûõ èìè ôóíêöèé çàòðóäíÿþò ñîçäàíèå åäèíîé è ÷åòêîé èõ êëàññèôèêàöèè, õîòÿ ïîïûòêè ñäåëàòü ýòî ïðåäïðèíèìàëèñü íåîäíîêðàòíî, íà÷èíàÿ ñ êîíöà 19 âåêà. Èñõîäÿ èç õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà áåëêè äåëÿò íà ïðîñòûå è ñëîæíûå (èíîãäà èõ íàçûâàþò ïðîòåèäàìè ). Ìîëåêóëû ïåðâûõ ñîñòîÿò òîëüêî èç àìèíîêèñëîò.  ñîñòàâå æå ñëîæíûõ áåëêîâ ïîìèìî ñîáñòâåííî ïîëèïåïòèäíîé öåïè èìåþòñÿ íåáåëêîâûå êîìïîíåíòû, ïðåäñòàâëåííûå óãëåâîäàìè (ãëèêîïðîòåèäû), ëèïèäàìè (ëèïîïðîòåèäû), íóêëåèíîâûìè êèñëîòû (íóêëåîïðîòåèäû), èîíàìè ìåòàëëà (ìåòàëëîïðîòåèäû), ôîñôàòíîé ãðóïïîé (ôîñôîïðîòåèäû), ïèãìåíòàìè (õðîìîïðîòåèäû) è ò. ä.

 çàâèñèìîñòè îò âûïîëíÿåìûõ ôóíêöèé ðàçëè÷àþò íåñêîëüêî êëàññîâ áåëêîâ. Ñàìûé ìíîãîîáðàçíûé è íàèáîëåå ñïåöèàëèçèðîâàííûé êëàññ ñîñòàâëÿþò áåëêè ñ êàòàëèòè÷åñêîé ôóíêöèåé — ôåðìåíòû, îáëàäàþùèå ñïîñîáíîñòüþ óñêîðÿòü õèìè÷åñêèå ðåàêöèè, ïðîòåêàþùèå â æèâûõ îðãàíèçìàõ.  ýòîì êà÷åñòâå áåëêè ó÷àñòâóþò âî âñåõ ïðîöåññàõ ñèíòåçà è ðàñïàäà ðàçëè÷íûõ ñîåäèíåíèè â õîäå îáìåíà âåùåñòâ, â áèîñèíòåçå áåëêîâ è íóêëåèíîâûõ êèñëîò, ðåãóëÿöèè ðàçâèòèÿ è äèôôåðåíöèðîâêè êëåòîê. Òðàíñïîðòíûå áåëêè îáëàäàþò ñïîñîáíîñòüþ èçáèðàòåëüíî ñâÿçûâàòü æèðíûå êèñëîòû, ãîðìîíû è äðóãèå îðãàíè÷åñêèå è íåîðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ è èîíû, à çàòåì ïåðåíîñèòü èõ ñ òîêîì êðîâè è ëèìôû â íóæíîå ìåñòî (íàïðèìåð, ãåìîãëîáèí ó÷àñòâóåò â ïåðåíîñå êèñëîðîäà îò ëåãêèõ êî âñåì êëåòêàì îðãàíèçìà). Òðàíñïîðòíûå áåëêè îñóùåñòâëÿþò òàêæå àêòèâíûé òðàíñïîðò ÷åðåç áèîëîãè÷åñêèå ìåìáðàíûèîíîâ, ëèïèäîâ, ñàõàðîâ è àìèíîêèñëîò. Ñòðóêòóðíûå áåëêè âûïîëíÿþò îïîðíóþ èëè çàùèòíóþ ôóíêöèþ; îíè ó÷àñòâóþò â ôîðìèðîâàíèè êëåòî÷íîãî ñêåëåòà. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû ñðåäè íèõ êîëëàãåí ñîåäèíèòåëüíîé òêàíè, êåðàòèí âîëîñ, íîãòåé è ïåðüåâ, ýëàñòèí êëåòîê ñîñóäîâ è ìíîãèå äðóãèå.  êîìïëåêñå ñ ëèïèäàìè îíè ÿâëÿþòñÿ ñòðóêòóðíîé îñíîâîé êëåòî÷íûõ è âíóòðèêëåòî÷íûõ ìåìáðàí. Ðÿä áåëêîâ âûïîëíÿåò çàùèòíóþ ôóíêöèþ. Íàïðèìåð, èììóíîãëîáóëèíû (àíòèòåëà) ïîçâîíî÷íûõ, îáëàäàÿ ñïîñîáíîñòüþ ñâÿçûâàòü ÷óæåðîäíûå ïàòîãåííûå ìèêðîîðãàíèçìû è âåùåñòâà, íåéòðàëèçóþò èõ áîëåçíåòâîðíîå âîçäåéñòâèå íà îðãàíèçì, ïðåïÿòñòâóåò ðàçìíîæåíèþ ðàêîâûõ êëåòîê. Ôèáðèíîãåí è òðîìáèí ó÷àñòâóþò â ïðîöåññå ñâåðòûâàíèÿ êðîâè. Ìíîãèå âåùåñòâà áåëêîâîé ïðèðîäû, âûäåëÿåìûå áàêòåðèÿìè, à òàêæå êîìïîíåíòû ÿäîâ çìåé è íåêîòîðûõ áåñïîçâîíî÷íûõ îòíîñÿòñÿ ê ÷èñëó òîêñèíîâ. Íåêîòîðûå áåëêè (ðåãóëÿòîðíûå) ó÷àñòâóþò â ðåãóëÿöèè ôèçèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòè îðãàíèçìà â öåëîì, îòäåëüíûõ îðãàíîâ, êëåòîê èëè ïðîöåññîâ. Îíè êîíòðîëèðóþò òðàíñêðèïöèþãåíîâ è ñèíòåç áåëêà; ê èõ ÷èñëó îòíîñÿòñÿ ïåïòèäíî-áåëêîâûå ãîðìîíû, ñåêðåòèðóåìûå ýíäîêðèííûìè æåëåçàìè. Çàïàñíûå áåëêè ñåìÿí îáåñïå÷èâàþò ïèòàòåëüíûìè âåùåñòâàìè íà÷àëüíûå ýòàïû ðàçâèòèÿ çàðîäûøà. Ê íèì îòíîñÿò òàêæå êàçåèíìîëîêà, àëüáóìèíÿè÷íîãî áåëêà (îâàëüáóìèí) è ìíîãèå äðóãèå. Áëàãîäàðÿ áåëêàì ìûøå÷íûå êëåòêè ïðèîáðåòàþò ñïîñîáíîñòü ñîêðàùàòüñÿ è â êîíå÷íîì èòîãå îáåñïå÷èâàòü äâèæåíèÿ îðãàíèçìà. Ïðèìåðîì òàêèõ ñîêðàòèòåëüíûõ áåëêîâ ìîãóò ñëóæèòü àêòèíè ìèîçèíñêåëåòíûõ ìûøö, à òàêæå òóáóëèí, ÿâëÿþùèåñÿ êîìïîíåíòîì ðåñíè÷åêè æãóòèêîâîäíîêëåòî÷íûõ îðãàíèçìîâ; îíè æå îáåñïå÷èâàþò ðàñõîæäåíèå õðîìîñîì ïðè äåëåíèè êëåòîê. Áåëêè-ðåöåïòîðû ÿâëÿþòñÿ ìèøåíüþ äåéñòâèÿ ãîðìîíîâ è äðóãèõ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ ñîåäèíåíèé. Ñ èõ ïîìîùüþ êëåòêîé âîñïðèíèìàåòñÿ èíôîðìàöèÿ î ñîñòîÿíèè âíåøíåé ñðåäû. Îíè èãðàþò âàæíóþ ðîëü â ïåðåäà÷å íåðâíîãî âîçáóæäåíèÿ è â îðèåíòèðîâàííîì äâèæåíèè êëåòêè (õåìîòàêñèñå). Ïðåîáðàçîâàíèå è óòèëèçàöèÿ ýíåðãèè, ïîñòóïàþùåé â îðãàíèçì ñ ïèùåé, à òàêæå ýíåðãèè ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ òîæå ïðîèñõîäèò ïðè ó÷àñòèè áåëêîâ áèîýíåðãåòè÷åñêîé ñèñòåìû (íàïðèìåð, çðèòåëüíîãî ïèãìåíòà ðîäîïñèíà, öèòîõðîìîâ äûõàòåëüíîé öåïè; ñì. Áèîýíåðãåòèêà). Ñóùåñòâóåò òàêæå ìíîæåñòâî áåëêîâ ñ äðóãèìè, ïîðîé äîâîëüíî íåîáû÷íûìè ôóíêöèÿìè (íàïðèìåð, â ïëàçìå êðîâè íåêîòîðûõ àíòàðêòè÷åñêèõ ðûá ñîäåðæàòñÿ áåëêè, îáëàäàþùèå ñâîéñòâàìè àíòèôðèçà).

Áèîñèíòåç áåëêà

Âñÿ èíôîðìàöèÿ î ñòðóêòóðå òîãî èëè èíîãî áåëêà «õðàíèòñÿ» â ñîîòâåòñòâóþùèõ ãåíàõ â âèäå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè íóêëåîòèäîâ è ðåàëèçóåòñÿ â ïðîöåññå ìàòðè÷íîãî ñèíòåçà. Ñíà÷àëà èíôîðìàöèÿ ñ ïîìîùüþ ôåðìåíòà ÄÍÊ-çàâèñèìîé ÐÍÊ-ïîëèìåðàçû ïåðåäàåòñÿ (ñ÷èòûâàåòñÿ) ñ ìîëåêóëû ÄÍÊ íà ìàòðè÷íóþ ÐÍÊ (ìÐÍÊ), à çàòåì â ðèáîñîìå íà ìÐÍÊ, êàê íà ìàòðèöå â ñîîòâåòñòâèè ñ ãåíåòè÷åñêèì êîäîì ïðè ó÷àñòèè òðàíñïîðòíûõ ÐÍÊ, äîñòàâëÿþùèõ àìèíîêèñëîòû, ïðîèñõîäèò ôîðìèðîâàíèå ïîëèïåïòèäíîé öåïè (ñì. Òðàíñëÿöèÿ). Âûõîäÿùèå èç ðèáîcoìû ñèíòåçèðîâàííûå ïîëèïåïòèäíûå öåïè, ñàìîïðîèçâîëüíî ñâîðà÷èâàÿñü, ïðèíèìàþò ñâîéñòâåííóþ äàííîìó áåëêó êîíôîðìàöèþ è ìîãóò ïîäâåðãàòüñÿ ïîñòòðàíñëÿöèîííîé ìîäèôèêàöèè. Ìîäèôèêàöèÿì ìîãóò ïîäâåðãàòüñÿ áîêîâûå öåïè îòäåëüíûõ àìèíîêèñëîò (ãèäðîêñèëèðîâàíèþ, ôîñôîðèëèðîâàíèþ è ò. ä.). Èìåííî ïîýòîìó â êîëëàãåíå, íàïðèìåð, âñòðå÷àåòñÿ ãèäðîêñèïðîëèí è ãèäðîêñèëèçèí (ñì. Àìèíîêèñëîòû). Ìîäèôèêàöèÿ ìîæåò ñîïðîâîæäàòüñÿ è ðàçðûâîì ïîëèïåïòèäíûõ ñâÿçåé. Òàêèì ïóòåì, íàïðèìåð, ïðîèñõîäèò îáðàçîâàíèå àêòèâíîé ìîëåêóëû èíñóëèíà, ñîñòîÿùåãî èç äâóõ öåïåé, ñîåäèíåííûõ äèñóëüôèäíûìè ñâÿçÿìè.

Çíà÷åíèå áåëêîâ â ïèòàíèè

Áåëêè ÿâëÿþòñÿ âàæíåéøèìè êîìïîíåíòàìè ïèùè æèâîòíûõ è ÷åëîâåêà. Ïèùåâàÿ öåííîñòü áåëêîâ îïðåäåëÿåòñÿ ñîäåðæàíèåì â íèõ íåçàìåíèìûõ àìèíîêèñëîò, êîòîðûå â ñàìîì îðãàíèçìå íå îáðàçóþòñÿ.  ýòîì îòíîøåíèè ðàñòèòåëüíûå áåëêè ìåíåå öåííû, ÷åì æèâîòíûå: îíè áåäíåå ëèçèíîì, ìåòèîíèíîì è òðèïòîôàíîì, òðóäíåå ïåðåâàðèâàþòñÿ â æåëóäî÷íî-êèøå÷íîì òðàêòå. Îòñóòñòâèå íåçàìåíèìûõ àìèíîêèñëîò â ïèùå ïðèâîäèò ê òÿæåëûì íàðóøåíèÿì àçîòèñòîãî îáìåíà.  ïðîöåññå ïèùåâàðåíèÿ áåëêè ðàñùåïëÿþòñÿ äî ñâîáîäíûõ àìèíîêèñëîò, êîòîðûå ïîñëå âñàñûâàíèÿ â êèøå÷íèêå ïîñòóïàþò â êðîâü è ðàçíîñÿòñÿ êî âñåì êëåòêàì. ×àñòü èç íèõ ðàñïàäàåòñÿ äî ïðîñòûõ ñîåäèíåíèé ñ âûäåëåíèåì ýíåðãèè, èñïîëüçóåìîé íà ðàçíûå íóæäû êëåòêîé, à ÷àñòü èäåò íà ñèíòåç íîâûõ áåëêîâ, ñâîéñòâåííûõ äàííîìó îðãàíèçìó.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6