close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Белки. Их строение, функции, свойства

код для вставкиСкачать
Aвтор: Абрамов Антон Примечание:В работе всё очень подробно и в тоже время кратко описано. 2009г., Ростов-на-Дону, ГОУ НПО ПЛ №1, преп. Галько С.А., "5"
ÁÅËÊÈ́, âûñîêîìîëåêóëÿðíûå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, áèîïîëèìåðû, ïîñòðîåííûå èç 20 âèäîâ La-àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ, ñîåäèíåííûõ â îïðåäåëåííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè â äëèííûå öåïè.
Ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà áåëêîâ âàðüèðóåòñÿ îò 5 òûñ. äî 1 ìëí. Íàçâàíèå «áåëêè» âïåðâûå
áûëî äàíî âåùåñòâó ïòè÷üèõ ÿèö, ñâåðòûâàþùåìóñÿ ïðè íàãðåâàíèè â áåëóþ íåðàñòâîðèìóþ
ìàññó. Ïîçäíåå ýòîò òåðìèí áûë ðàñïðîñòðàíåí íà äðóãèå âåùåñòâà ñ ïîäîáíûìè ñâîéñòâàìè,
âûäåëåííûå èç æèâîòíûõ è ðàñòåíèé. Áåëêè ïðåîáëàäàþò íàä âñåìè äðóãèìè
ïðèñóòñòâóþùèìè â æèâûõ îðãàíèçìàõ ñîåäèíåíèÿìè, ñîñòàâëÿÿ, êàê ïðàâèëî, áîëåå ïîëîâèíû
èõ ñóõîãî âåñà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â ïðèðîäå ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî ìèëëèàðäîâ
èíäèâèäóàëüíûõ áåëêîâ (íàïðèìåð, òîëüêî â áàêòåðèè êèøå÷íîé ïàëî÷êè ïðèñóòñòâóåò áîëåå
3 òûñ. ðàçëè÷íûõ áåëêîâ). Áåëêè èãðàþò êëþ÷åâóþ ðîëü â ïðîöåññàõ æèçíåäåÿòåëüíîñòè
ëþáîãî îðãàíèçìà. Ê ÷èñëó áåëêîâ îòíîñÿòñÿ ôåðìåíòû, ïðè ó÷àñòèè êîòîðûõ ïðîòåêàþò âñå
õèìè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ â êëåòêå (îáìåí âåùåñòâ); îíè óïðàâëÿþò äåéñòâèåì ãåíîâ; ïðè èõ
ó÷àñòèè ðåàëèçóåòñÿ äåéñòâèå ãîðìîíîâ, îñóùåñòâëÿåòñÿ òðàíñìåìáðàííûé òðàíñïîðò, â òîì
÷èñëå ãåíåðàöèÿ íåðâíûõ èìïóëüñîâ. Îíè ÿâëÿþòñÿ íåîòúåìëåìîé ÷àñòüþ èììóííîé ñèñòåìû
(èììóíîãëîáóëèíû) è ñèñòåìû ñâåðòûâàíèÿ êðîâè, ñîñòàâëÿþò îñíîâó êîñòíîé è ñîåäèíèòåëüíîé
òêàíè, ó÷àñòâóþò â ïðåîáðàçîâàíèè è óòèëèçàöèè ýíåðãèè.
Èñòîðèÿ èññëåäîâàíèÿ áåëêîâ
Ïåðâûå ïîïûòêè âûäåëèòü áåëêè áûëè ïðåäïðèíÿòû åùå â 18 âåêå. Ê íà÷àëó 19 âåêà
ïîÿâëÿþòñÿ ïåðâûå ðàáîòû ïî õèìè÷åñêîìó èçó÷åíèþ áåëêîâ. Ôðàíöóçñêèå ó÷åíûå Æ.Ë. ÃåéËþññàê è Ë.Æ. Òåíàð ïîïûòàëèñü óñòàíîâèòü ýëåìåíòíûé ñîñòàâ áåëêîâ èç ðàçíûõ
èñòî÷íèêîâ, ÷òî ïîëîæèëî íà÷àëî ñèñòåìàòè÷åñêèì àíàëèòè÷åñêèì èññëåäîâàíèÿì, áëàãîäàðÿ
êîòîðûì áûë ñäåëàí âûâîä î òîì, ÷òî âñå áåëêè ñõîäíû ïî íàáîðó ýëåìåíòîâ, âõîäÿùèõ â èõ
ñîñòàâ. Â 1836 ãîëëàíäñêèé õèìèê Ã. ß. Ìóëüäåð ïðåäëîæèë ïåðâóþ òåîðèþ ñòðîåíèÿ
áåëêîâûõ âåùåñòâ, ñîãëàñíî êîòîðîé âñå áåëêè èìåþò íåêèé ãèïîòåòè÷åñêèé ðàäèêàë
(Ñ40H62N10O12), ñâÿçàííûé â ðàçëè÷íûõ ïðîïîðöèÿõ ñ àòîìàìè ñåðû è ôîñôîðà. Îí íàçâàë ýòîò
ðàäèêàë «ïðîòåèíîì» (îò ãðå÷. protein — ïåðâûé, ãëàâíûé). Òåîðèÿ Ìóëüäåðà
ñïîñîáñòâîâàëà óâåëè÷åíèþ èíòåðåñà ê èçó÷åíèþ áåëêîâ è ñîâåðøåíñòâîâàíèþ ìåòîäîâ áåëêîâîé
õèìèè. Áûëè ðàçðàáîòàíû ïðèåìû âûäåëåíèÿ áåëêîâ ïóòåì ýêñòðàêöèè ðàñòâîðàìè íåéòðàëüíûõ
ñîëåé, âïåðâûå áûëè ïîëó÷åíû áåëêè â êðèñòàëëè÷åñêîé ôîðìå (ãåìîãëîáèí, íåêîòîðûå áåëêè
ðàñòåíèé). Äëÿ àíàëèçà áåëêîâ ñòàëè èñïîëüçîâàòü èõ ïðåäâàðèòåëüíîå ðàñùåïëåíèå ñ
ïîìîùüþ êèñëîò è ùåëî÷åé.
Îäíîâðåìåííî âñå áîëüøåå âíèìàíèå ñòàëî óäåëÿòüñÿ èçó÷åíèþ ôóíêöèè áåëêîâ. É. ß.
Áåðöåëèóñâ 1835 ïåðâûì âûñêàçàë ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî îíè èãðàþò ðîëü
áèîêàòàëèçàòîðîâ. Âñêîðå áûëè îòêðûòû ïðîòåîëèòè÷åñêèå ôåðìåíòû— ïåïñèí (Ò. Øâàíí,
1836) è òðèïñèí (Ë. Êîðâèçàð, 1856), ÷òî ïðèâëåêëî âíèìàíèå ê ôèçèîëîãèè ïèùåâàðåíèÿè
àíàëèçó ïðîäóêòîâ, îáðàçóþùèõñÿ â õîäå ðàñùåïëåíèÿ ïèùåâûõ âåùåñòâ. Äàëüíåéøèå
èññëåäîâàíèÿ ñòðóêòóðû áåëêà, ðàáîòû ïî õèìè÷åñêîìó ñèíòåçó ïåïòèäîâ çàâåðøèëèñü
ïîÿâëåíèåì ïåïòèäíîé ãèïîòåçû, ñîãëàñíî êîòîðîé âñå áåëêè ïîñòðîåíû èç àìèíîêèñëîò. Ê êîíöó 19
âåêà áûëî èçó÷åíî áîëüøèíñòâî àìèíîêèñëîò, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ áåëêîâ.  íà÷àëå 20 âåêà
íåìåöêèé õèìèê Ý. Ã. Ôèøåð âïåðâûå ïðèìåíèë ìåòîäû îðãàíè÷åñêîé õèìèè äëÿ èçó÷åíèÿ
áåëêîâ è äîêàçàë, ÷òî áåëêè ñîñòîÿò èç a-àìèíîêèñëîò, ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé àìèäíîé
(ïåïòèäíîé) ñâÿçüþ. Ïîçæå, áëàãîäàðÿ èñïîëüçîâàíèþ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ìåòîäîâ àíàëèçà,
áûëà îïðåäåëåíà ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ìíîãèõ áåëêîâ, óñòàíîâëåíà ñôåðè÷åñêàÿ ôîðìà
ãëîáóëÿðíûõ áåëêîâ, ïðîâåäåí ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç àìèíîêèñëîò è ïåïòèäîâ, ðàçðàáîòàíû
ìåòîäû õðîìàòîãðàôè÷åñêîãî àíàëèçà (ñì. Õðîìàòîãðàôèÿ). Áûë âûäåëåí ïåðâûé áåëêîâûé
ãîðìîí — èíñóëèí (Ô. Ã. Áàíòèíã, Äæ. Äæ. Ìàêëåîä, 1922), äîêàçàíî ïðèñóòñòâèå ãàììà ãëîáóëèíîââ àíòèòåëàõ, îïèñàíà ôåðìåíòàòèâíàÿ ôóíêöèÿ ìûøå÷íîãî áåëêà ìèîçèíà (Â. À.
Ýíãåëüãàðäò, Ì. Í. Ëþáèìîâà, 1939). Âïåðâûå â êðèñòàëëè÷åñêîì âèäå áûëè ïîëó÷åíû
ôåðìåíòû — óðåàçà (Äæ. Á. Ñàëèíåð, 1926), ïåïñèí (Äæ. Õ. Íîðòðîí, 1929), ëèçîöèì
(Ý. Ï. Àáðàõàì, Ð. Ðîáèíñîí, 1937).
 1950-õ ãã. áûëà äîêàçàíà òðåõóðîâíåâàÿ îðãàíèçàöèÿ áåëêîâûõ ìîëåêóë — íàëè÷èå ó
íèõ ïåðâè÷íîé, âòîðè÷íîé è òðåòè÷íîé ñòðóêòóðû; ñîçäàåòñÿ àâòîìàòè÷åñêèé àíàëèçàòîð
àìèíîêèñëîò (Ñ. Ìóð, Ó. Õ. Ñòàéí, 1950).  60-õ ãã. ïðåäïðèíèìàþòñÿ ïîïûòêè õèìè÷åñêîãî
ñèíòåçà áåëêîâ (èíñóëèí, ðèáîíóêëåàçà). Ñóùåñòâåííî óñîâåðøåíñòâîâàëèñü ìåòîäû
ðåíòãåíîñòðóêòóðíîãî àíàëèçà; áûë ñîçäàí ïðèáîð — ñåêâåíàòîð (Ï. Ýäìàí, Ã. Áýãã, 1967),
ïîçâîëÿâøèé îïðåäåëÿòü ïîñëåäîâàòåëüíîñòü àìèíîêèñëîò â ïîëèïåïòèäíîé öåïè. Ñëåäñòâèåì ýòîãî
ÿâèëîñü óñòàíîâëåíèå ñòðóêòóðû íåñêîëüêèõ ñîòåí áåëêîâ èç ñàìûõ ðàçíûõ èñòî÷íèêîâ.
Ñðåäè íèõ ïðîòåîëèòè÷åñêèå ôåðìåíòû (ïåïñèí, òðèïñèí, õèìîòðèïñèí, ñóáòèëèçèí,
êàðáîêñèïåïòèäàçû), ìèîãëîáèíû, ãåìîãëîáèíû, öèòîõðîìû, ëèçîöèìû, èììóíîãëîáóëèíû, ãèñòîíû,
íåéðîòîêñèíû, áåëêè âèðóñíûõ îáîëî÷åê, áåëêîâî-ïåïòèäíûå ãîðìîíû (ñì. Ðåãóëÿòîðíûå ïåïòèäû).
 ðåçóëüòàòå ïîÿâèëèñü ïðåäïîñûëêè äëÿ ðåøåíèÿ àêòóàëüíûõ ïðîáëåì ýíçèìîëîãèè, èììóíîëîãèè,
ýíäîêðèíîëîãèè è äðóãèõ îáëàñòåé áèîëîãè÷åñêîé õèìèè.
 êîíöå 20 âåêà çíà÷èòåëüíûå óñïåõè áûëè äîñòèãíóòû â èçó÷åíèè ðîëè áåëêîâ â õîäå
ìàòðè÷íîãî ñèíòåçà áèîïîëèìåðîâ, ïîíèìàíèÿ ìåõàíèçìîâ èõ äåéñòâèÿ â ðàçëè÷íûõ ïðîöåññàõ
æèçíåäåÿòåëüíîñòè îðãàíèçìîâ, óñòàíîâëåíèÿ ñâÿçè ìåæäó èõ ñòðóêòóðîé è ôóíêöèåé. Îãðîìíîå
çíà÷åíèå ïðè ýòîì èìåëî ñîâåðøåíñòâîâàíèå ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ, ïîÿâëåíèå íîâûõ ñïîñîáîâ äëÿ
ðàçäåëåíèÿ áåëêîâ è ïåïòèäîâ. Ðàçðàáîòêà ýôôåêòèâíîãî ìåòîäà àíàëèçà ïîñëåäîâàòåëüíîñòè
ðàñïîëîæåíèÿ íóêëåîòèäîââ íóêëåèíîâûõ êèñëîòàõ ïîçâîëèëà çíà÷èòåëüíî îáëåã÷èòü è óñêîðèòü
îïðåäåëåíèå àìèíîêèñëîòíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè â áåëêàõ. Ýòî îêàçàëîñü âîçìîæíûì ïîòîìó, ÷òî
ïîðÿäîê ðàñïîëîæåíèÿ àìèíîêèñëîò â áåëêå îïðåäåëÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ íóêëåîòèäîâ â
êîäèðóþùåì ýòîò áåëîê ãåíå (ôðàãìåíòå ÄÍÊ). Ñëåäîâàòåëüíî, çíàÿ ðàññòàíîâêó íóêëåîòèäîâ
â ýòîì ãåíå è ãåíåòè÷åñêèé êîä, ìîæíî áåçîøèáî÷íî ïðåäñêàçàòü, â êàêîì ïîðÿäêå
ðàñïîëàãàþòñÿ àìèíîêèñëîòû â ïîëèïåïòèäíîé öåïè áåëêà. Íàðÿäó ñ óñïåõàìè â ñòðóêòóðíîì
àíàëèçå áåëêîâ çíà÷èòåëüíûå ðåçóëüòàòû áûëè äîñòèãíóòû â èçó÷åíèè èõ ïðîñòðàíñòâåííîé
îðãàíèçàöèè, ìåõàíèçìîâ îáðàçîâàíèÿ è äåéñòâèÿ íàäìîëåêóëÿðíûõ êîìïëåêñîâ, â òîì ÷èñëå
ðèáîñîìè äðóãèõ êëåòî÷íûõ îðãàíåëë, õðîìàòèíà, âèðóñîâ è ò. ä.
Ñòðîåíèå áåëêîâ
Ïðàêòè÷åñêè âñå áåëêè ïîñòðîåíû èç 20 a-àìèíîêèñëîò, ïðèíàäëåæàùèõ ê L-ðÿäó, è
îäèíàêîâûõ ïðàêòè÷åñêè ó âñåõ îðãàíèçìîâ. Àìèíîêèñëîòû â áåëêàõ ñîåäèíåíû ìåæäó ñîáîé
ïåïòèäíîé ñâÿçüþ—СО—NH—, êîòîðàÿ îáðàçóåòñÿ êàðáîêñèëüíîé è a-àìèíîãðóïïîé ñîñåäíèõ
àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ: äâå àìèíîêèñëîòû îáðàçóþò äèïåïòèä, â êîòîðîì îñòàþòñÿ ñâîáîäíûìè
êîíöåâûå êàðáîêñèëüíàÿ (—СООН) è àìèíîãðóïïà (H2N—), ê êîòîðûì ìîãóò ïðèñîåäèíÿòüñÿ
íîâûå àìèíîêèñëîòû, îáðàçóÿ ïîëèïåïòèäíóþ öåïü.
Ó÷àñòîê öåïè, íà êîòîðîì íàõîäèòñÿ êîíöåâàÿ Í2N-ãðóïïà, íàçûâàþò N-êîíöåâûì, à
ïðîòèâîïîëîæíûé åìó — Ñ-êîíöåâûì. Îãðîìíîå ðàçíîîáðàçèå áåëêîâ îïðåäåëÿåòñÿ
ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ ðàñïîëîæåíèÿ è êîëè÷åñòâîì âõîäÿùèõ â íèõ àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ. Õîòÿ
÷åòêîãî ðàçãðàíè÷åíèÿ íå ñóùåñòâóåò, êîðîòêèå öåïè ïðèíÿòî íàçûâàòü ïåïòèäàìè èëè
îëèãîïåïòèäàìè (îò îëèãî...), à ïîä ïîëèïåïòèäàìè (áåëêàìè) ïîíèìàþò îáû÷íî öåïè, ñîñòîÿùèå èç
50 è áîëåå àìèíîêèñëîò. Íàèáîëåå ÷àñòî âñòðå÷àþòñÿ áåëêè, âêëþ÷àþùèå 100-400
àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ, íî èçâåñòíû è òàêèå, ìîëåêóëà êîòîðûõ îáðàçîâàíà 1000 è áîëåå
îñòàòêàìè. Áåëêè ìîãóò ñîñòîÿòü èç íåñêîëüêèõ ïîëèïåïòèäíûõ öåïåé. Â òàêèõ áåëêàõ
êàæäàÿ ïîëèïåïòèäíàÿ öåïü íîñèò íàçâàíèå ñóáúåäèíèöû.
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà áåëêîâ
Ïîëèïåïòèäíàÿ öåïü ñïîñîáíà ñàìîïðîèçâîëüíî ôîðìèðîâàòü è óäåðæèâàòü îñîáóþ ïðîñòðàíñòâåííóþ
ñòðóêòóðó. Èñõîäÿ èç ôîðìû áåëêîâûõ ìîëåêóë áåëêè äåëÿò íà ôèáðèëëÿðíûå è
ãëîáóëÿðíûå. Â ãëîáóëÿðíûõ áåëêàõ îäíà èëè íåñêîëüêî ïîëèïåïòèäíûõ öåïåé ñâåðíóòû â
êîìïàêòíóþ ñòðóêòóðó ñôåðè÷åñêîé ôîðìû, èëè ãëîáóëó. Îáû÷íî ýòè áåëêè õîðîøî ðàñòâîðèìû
â âîäå. Ê èõ ÷èñëó îòíîñÿòñÿ ïî÷òè âñå ôåðìåíòû, òðàíñïîðòíûå áåëêè êðîâè è ìíîãèå
çàïàñíûå áåëêè. Ôèáðèëëÿðíûå áåëêè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íèòåâèäíûå ìîëåêóëû, ñêðåïëåííûå
äðóã ñ äðóãîì ïîïåðå÷íûìè ñâÿçÿìè è îáðàçóþùèå äëèííûå âîëîêíà èëè ñëîèñòûå ñòðóêòóðû.
Îíè îáëàäàþò âûñîêîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòüþ, íåðàñòâîðèìû â âîäå è âûïîëíÿþò ãëàâíûì îáðàçîì
ñòðóêòóðíûå è çàùèòíûå ôóíêöèè. Òèïè÷íûìè ïðåäñòàâèòåëÿìè òàêèõ áåëêîâ ÿâëÿþòñÿ
êåðàòèíû âîëîñ è øåðñòè, ôèáðîèí øåëêà, êîëëàãåí ñóõîæèëèé.
Ïîðÿäîê ðàñïîëîæåíèÿ êîâàëåíòíî ñâÿçàííûõ àìèíîêèñëîò â ïîëèïåïòèäíîé öåïè íàçûâàþò
àìèíîêèñëîòíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ, èëè ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðîé áåëêîâ. Ïåðâè÷íàÿ ñòðóêòóðà
êàæäîãî áåëêà, êîäèðóåìàÿ ñîîòâåòñòâóþùèì ãåíîì, ïîñòîÿííà è íåñåò â ñåáå âñþ èíôîðìàöèþ,
íåîáõîäèìóþ äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ñòðóêòóð áîëåå âûñîêîãî óðîâíÿ. Ïîòåíöèàëüíî âîçìîæíîå ÷èñëî
áåëêîâ, êîòîðûå ìîãóò îáðàçîâàòüñÿ èç 20 àìèíîêèñëîò, ïðàêòè÷åñêè íå îãðàíè÷åíî.
 ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ áîêîâûõ ãðóïï àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ îòäåëüíûå îòíîñèòåëüíî
íåáîëüøèå ó÷àñòêè ïîëèïåïòèäíîé öåïè ïðèíèìàþò òó èëè èíóþ êîíôîðìàöèþ (òèï óêëàäêè),
èçâåñòíóþ êàê âòîðè÷íàÿ ñòðóêòóðà áåëêîâ. Íàèáîëåå õàðàêòåðíûìè ýëåìåíòàìè åå ÿâëÿþòñÿ
ïåðèîäè÷åñêè ïîâòîðÿþùèåñÿ a-ñïèðàëü è b-ñòðóêòóðà. Âòîðè÷íàÿ ñòðóêòóðà âåñüìà
ñòàáèëüíà. Òàê êàê îíà â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îïðåäåëÿåòñÿ àìèíîêèñëîòíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ
ñîîòâåòñòâóþùåãî ó÷àñòêà áåëêà, ñòàíîâèòñÿ âîçìîæíûì åå ïðåäñêàçàíèå ñ îïðåäåëåííîé
ñòåïåíüþ âåðîÿòíîñòè. Òåðìèí «a -ñïèðàëü» áûë ââåäåí àìåðèêàíñêèì áèîõèìèêîì Ë. Ïîëèíãîì,
îïèñàâøèì óêëàäêó ïîëèïåïòèäíîé öåïè â áåëêå a -êåðàòèíå â âèäå ïðàâîñòîðîííåé ñïèðàëè
(a -ñïèðàëü ìîæíî ñðàâíèòü ñî øíóðîì îò òåëåôîííîé òðóáêè). Íà êàæäûé âèòîê òàêîé
ñïèðàëè â áåëêå ïðèõîäèòñÿ 3,6 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ãðóïïà —С= Î
îäíîé ïåïòèäíîé ñâÿçè îáðàçóåò âîäîðîäíóþ ñâÿçü ñ ãðóïïîé —NH äðóãîé ïåïòèäíîé ñâÿçè,
îòñòîÿùåé îò ïåðâîé íà ÷åòûðå àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêà.  ñðåäíåì êàæäûé a -ñïèðàëüíûé
ó÷àñòîê âêëþ÷àåò äî 15 àìèíîêèñëîò, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò 3-4 îáîðîòàì ñïèðàëè. Íî â êàæäîì
îòäåëüíîì áåëêå äëèíà ñïèðàëè ìîæåò ñèëüíî îòëè÷àòüñÿ îò ýòîé âåëè÷èíû.  ïîïåðå÷íîì
ñå÷åíèè a -ñïèðàëü èìååò âèä äèñêà, îò êîòîðîãî íàðóæó íàïðàâëåíû áîêîâûå öåïè
àìèíîêèñëîò.
b-ñòðóêòóðà, èëè b -ñêëàä÷àòûé ñëîé, ìîæåò áûòü îáðàçîâàíà íåñêîëüêèìè ó÷àñòêàìè
ïîëèïåïòèäíîé öåïè. Ýòè ó÷àñòêè ðàñòÿíóòû è óëîæåíû ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó, ñâÿçûâàÿñü
ìåæäó ñîáîé âîäîðîäíûìè ñâÿçÿìè, êîòîðûå âîçíèêàþò ìåæäó ïåïòèäíûìè ñâÿçÿìè. Îíè ìîãóò áûòü
îðèåíòèðîâàíû â îäíîì è òîì æå èëè â ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ (íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ
âäîëü ïîëèïåïòèäíîé öåïè ïðèíÿòî ñ÷èòàòü îò N-êîíöà ê Ñ-êîíöó).  ïåðâîì ñëó÷àå
ñêëàä÷àòûé ñëîé íàçûâàþò ïàðàëëåëüíûì, âî âòîðîì — àíòèïàðàëëåëüíûì. Ïîñëåäíèé
îáðàçóåòñÿ, êîãäà ïåïòèäíàÿ öåïü äåëàåò ðåçêèé ïîâîðîò âñïÿòü, îáðàçóÿ èçãèá (b èçãèá). Áîêîâûå öåïè àìèíîêèñëîò îðèåíòèðîâàíû ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè b -ñëîÿ.
Îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå a -ñïèðàëüíûõ ó÷àñòêîâ è b -ñòðóêòóð ìîæåò øèðîêî
âàðüèðîâàòüñÿ â ðàçíûõ áåëêàõ. Ñóùåñòâóþò áåëêè ñ ïðåîáëàäàíèåì a-ñïèðàëåé (îêîëî
75% àìèíîêèñëîò â ìèîãëîáèíå è ãåìîãëîáèíå), à îñíîâíûì òèïîì óêëàäêè öåïè âî ìíîãèõ
ôèáðèëëÿðíûõ áåëêàõ (â òîì ÷èñëå ôèáðîèí øåëêà, b-êåðàòèí) ÿâëÿåòñÿ b -ñòðóêòóðà.
Ó÷àñòêè ïîëèïåïòèäíîé öåïè, êîòîðûå íåëüçÿ îòíåñòè íè ê îäíîé èç âûøåîïèñàííûõ êîíôîðìàöèé,
íàçûâàþò ñîåäèíèòåëüíûìè ïåòëÿìè. Èõ ñòðóêòóðà îïðåäåëÿåòñÿ ãëàâíûì îáðàçîì
âçàèìîäåéñòâèÿìè ìåæäó áîêîâûìè öåïÿìè àìèíîêèñëîò, è â ìîëåêóëå ëþáîãî áåëêà îíà
óêëàäûâàåòñÿ ñòðîãî îïðåäåëåííûì îáðàçîì.
Òðåòè÷íîé ñòðóêòóðîé íàçûâàþò ïðîñòðàíñòâåííîå ñòðîåíèå ãëîáóëÿðíûõ áåëêîâ. Íî ÷àñòî ýòî
ïîíÿòèå îòíîñÿò ê õàðàêòåðíîìó äëÿ êàæäîãî êîíêðåòíîãî áåëêà ñïîñîáó ñâîðà÷èâàíèÿ
ïîëèïåïòèäíîé öåïè â ïðîñòðàíñòâå. Òðåòè÷íàÿ ñòðóêòóðà ôîðìèðóåòñÿ ïîëèïåïòèäíîé öåïüþ
áåëêà ñàìîïðîèçâîëüíî, ïî-âèäèìîìó, ïî îïðåäåëåííîìó ïóòè (ïóòÿì) ñâåðòûâàíèÿ ñ
ïðåäâàðèòåëüíûì îáðàçîâàíèåì ýëåìåíòîâ âòîðè÷íîé ñòðóêòóðû. Åñëè ñòàáèëüíîñòü âòîðè÷íîé
ñòðóêòóðû îáóñëîâëåíà âîäîðîäíûìè ñâÿçÿìè, òî òðåòè÷íàÿ ñòðóêòóðà ôèêñèðóåòñÿ
ðàçíîîáðàçíîé ñèñòåìîé íåêîâàëåíòíûõ âçàèìîäåéñòâèé: âîäîðîäíûìè, èîííûìè, ìåæìîëåêóëÿðíûìè
âçàèìîäåéñòâèÿìè, à òàêæå ãèäðîôîáíûìè êîíòàêòàìè ìåæäó áîêîâûìè öåïÿìè íåïîëÿðíûõ
àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ.  íåêîòîðûõ áåëêàõ òðåòè÷íàÿ ñòðóêòóðà äîïîëíèòåëüíî
ñòàáèëèçèðóåòñÿ çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ äèñóëüôèäíûõ ñâÿçåé (—S—S—-ñâÿçåé) ìåæäó
îñòàòêàìè öèñòåèíà. Êàê ïðàâèëî, âíóòðè áåëêîâîé ãëîáóëû ðàñïîëîæåíû áîêîâûå öåïè
ãèäðîôîáíûõ àìèíîêèñëîò, ñîáðàííûå â ÿäðî (èõ ïåðåíîñ âíóòðü ãëîáóëû áåëêà âûãîäåí
òåðìîäèíàìè÷åñêè), à íà ïåðèôåðèè íàõîäÿòñÿ ãèäðîôèëüíûå îñòàòêè è ÷àñòü ãèäðîôîáíûõ.
Áåëêîâóþ ãëîáóëó îêðóæàåò íåñêîëüêî ñîòåí ìîëåêóë ãèäðàòíîé âîäû, íåîáõîäèìîé äëÿ
ñòàáèëüíîñòè ìîëåêóëû áåëêà è íåðåäêî ó÷àñòâóþùåé â åãî ôóíêöèîíèðîâàíèè. Òðåòè÷íàÿ
ñòðóêòóðà ïîäâèæíà, îòäåëüíûå åå ó÷àñòêè ìîãóò ñìåùàòüñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê êîíôîðìàöèîííûì
ïåðåõîäàì, êîòîðûå èãðàþò çíà÷èòåëüíóþ ðîëü âî âçàèìîäåéñòâèè áåëêà ñ äðóãèìè
ìîëåêóëàìè. Òðåòè÷íàÿ ñòðóêòóðà ÿâëÿåòñÿ îñíîâîé ôóíêöèîíàëüíûõ ñâîéñòâ áåëêà. Îíà
îïðåäåëÿåò îáðàçîâàíèå â áåëêå àíñàìáëåé ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï — àêòèâíûõ öåíòðîâ è çîí
ñâÿçûâàíèÿ, ïðèäàåò èì íåîáõîäèìóþ ãåîìåòðèþ, ïîçâîëÿåò ñîçäàòü âíóòðåííþþ ñðåäó,
ÿâëÿþùóþñÿ ïðåäïîñûëêîé ïðîòåêàíèÿ ìíîãèõ ðåàêöèé, îáåñïå÷èâàåò âçàèìîäåéñòâèå ñ äðóãèìè
áåëêàìè.
Òðåòè÷íàÿ ñòðóêòóðà áåëêîâ îäíîçíà÷íî ñîîòâåòñòâóåò åãî ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðå; âåðîÿòíî,
ñóùåñòâóåò åùå íåðàñøèôðîâàííûé ñòåðåîõèìè÷åñêèé êîä, îïðåäåëÿþùèé õàðàêòåð
ñâåðòûâàíèÿ áåëêà. Îäíàêî îäèí è òîò æå ñïîñîá óêëàäêè â ïðîñòðàíñòâå îáû÷íî
ñîîòâåòñòâóåò íå åäèíñòâåííîé ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðå, à öåëîìó ñåìåéñòâó ñòðóêòóð, â
êîòîðûõ ñîâïàäàòü ìîæåò ëèøü íåáîëüøàÿ äîëÿ (äî 20-30%) àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ, íî ïðè
ýòîì â îïðåäåëåííûõ ìåñòàõ öåïè ñõîäñòâî àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ ñîõðàíÿåòñÿ. Ðåçóëüòàòîì
ÿâëÿåòñÿ îáðàçîâàíèå îáøèðíûõ ñåìåéñòâ áåëêîâ, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ áëèçêîé òðåòè÷íîé è
áîëåå èëè ìåíåå ñõîäíîé ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðîé è, êàê ïðàâèëî, îáùíîñòüþ ôóíêöèè. Òàêîâû,
íàïðèìåð, áåëêè îðãàíèçìîâ ðàçíûõ âèäîâ, íåñóùèå îäèíàêîâóþ ôóíêöèþ è ýâîëþöèîííî
ðîäñòâåííûå: ìèîãëîáèíû è ãåìîãëîáèíû, òðèïñèí, õèìîòðèïñèí, ýëàñòàçà è äðóãèå ïðîòåèíàçû
æèâîòíûõ.
Íåðåäêî, îñîáåííî â êðóïíûõ áåëêàõ, ñâîðà÷èâàíèå ïîëèïåïòèäíîé öåïè ïðîõîäèò ÷åðåç
ôîðìèðîâàíèå îòäåëüíûìè ó÷àñòêàìè öåïè áîëåå èëè ìåíåå àâòîíîìíûõ ýëåìåíòîâ ïðîñòðàíñòâåííîé
ñòðóêòóðû — äîìåíîâ, êîòîðûå ìîãóò îáëàäàòü ôóíêöèîíàëüíîé àâòîíîìèåé, áóäó÷è
îòâåòñòâåííûìè çà òó èëè èíóþ áèîëîãè÷åñêóþ àêòèâíîñòü áåëêà. Òàê, N-êîíöåâûå äîìåíû
áåëêîâ ñèñòåìû ñâåðòûâàíèÿ êðîâè îáåñïå÷èâàþò èõ ïðèñîåäèíåíèå ê êëåòî÷íîé ìåìáðàíå.
Ñóùåñòâóåò ìíîãî áåëêîâ, ìîëåêóëû êîòîðûõ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé àíñàìáëü èç ãëîáóë
(ñóáúåäèíèö), óäåðæèâàåìûõ âìåñòå çà ñ÷åò ãèäðîôîáíûõ âçàèìîäåéñòâèé, âîäîðîäíûõ èëè
èîííûõ ñâÿçåé. Òàêèå êîìïëåêñû íàçûâàþò îëèãîìåðíûìè, ìóëüòèìåðíûìè èëè ñóáúåäèíè÷íûìè
áåëêàìè. Óêëàäêó ñóáúåäèíèö â ôóíêöèîíàëüíî àêòèâíîì áåëêîâîì êîìïëåêñå íàçûâàþò
÷åòâåðòè÷íîé ñòðóêòóðîé áåëêà. Íåêîòîðûå áåëêè ñïîñîáíû îáðàçîâûâàòü ñòðóêòóðû áîëåå
âûñîêèõ ïîðÿäêîâ, íàïðèìåð, ïîëèôåðìåíòíûå êîìïëåêñû, ïðîòÿæåííûå ñòðóêòóðû (áåëêè îáîëî÷åê
áàêòåðèîôàãîâ), íàäìîëåêóëÿðíûå êîìïëåêñû, ôóíêöèîíèðóþùèå êàê åäèíîå öåëîå (íàïðèìåð,
ðèáîñîìû èëè êîìïîíåíòû äûõàòåëüíîé öåïè ìèòîõîíäðèé). ×åòâåðòè÷íàÿ ñòðóêòóðà ïîçâîëÿåò
ñîçäàòü ìîëåêóëû íåîáû÷íîé ãåîìåòðèè. Òàê, ó ôåððèòèíà, îáðàçîâàííîãî 24 ñóáúåäèíèöàìè,
èìååòñÿ âíóòðåííÿÿ ïîëîñòü, áëàãîäàðÿ êîòîðîé áåëêó óäàåòñÿ ñâÿçàòü äî 3000 èîíîâ
æåëåçà. Êðîìå òîãî, ÷åòâåðòè÷íàÿ ñòðóêòóðà ïîçâîëÿåò â îäíîé ìîëåêóëå âûïîëíÿòü íåñêîëüêî
ðàçëè÷íûõ ôóíêöèé.  òðèïòîôàíñèíòåòàçå ñîâìåùåíû ôåðìåíòû, îòâåòñòâåííûå çà íåñêîëüêî
ïîñëåäîâàòåëüíûõ ñòàäèé ñèíòåçà àìèíîêèñëîòû òðèïòîôàíà.
Ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ ñòðóêòóðû áåëêîâ
Ïåðâè÷íàÿ ñòðóêòóðà áåëêîâ îïðåäåëÿåò âñå îñòàëüíûå óðîâíè îðãàíèçàöèè áåëêîâîé
ìîëåêóëû. Ïîýòîìó ïðè èçó÷åíèè áèîëîãè÷åñêîé ôóíêöèè ðàçëè÷íûõ áåëêîâ âàæíî çíàíèå ýòîé
ñòðóêòóðû. Ïåðâûì áåëêîì, äëÿ êîòîðîãî áûëà óñòàíîâëåíà àìèíîêèñëîòíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü,
áûë ãîðìîí ïîäæåëóäî÷íîé æåëåçû — èíñóëèí. Ýòà ðàáîòà, ïîòðåáîâàâøàÿ 11 ëåò, áûëà
âûïîëíåíà àíãëèéñêèì áèîõèìèêîì Ô. Ñåíãåðîì (1954). Îí îïðåäåëèë ðàñïîëîæåíèå 51
àìèíîêèñëîòû â ìîëåêóëå ãîðìîíà è ïîêàçàë, ÷òî îíà ñîñòîèò èç 2-õ öåïåé, ñîåäèíåííûõ
äèñóëüôèäíûìè ñâÿçÿìè. Ïîçæå áîëüøàÿ ÷àñòü ðàáîò ïî óñòàíîâëåíèþ ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðû
áåëêîâ áûëà àâòîìàòèçèðîâàíà. Ñ ðàçâèòèåì ìåòîäîâ ãåíåòè÷åñêîé èíæåíåðèèïîÿâèëàñü
âîçìîæíîñòü åùå áîëåå óñêîðèòü ýòîò ïðîöåññ, îïðåäåëÿÿ ïåðâè÷íóþ ñòðóêòóðó áåëêîâ â
ñîîòâåòñòâèè ñ ðåçóëüòàòàìè àíàëèçà íóêëåîòèäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè â ãåíàõ, êîäèðóþùèõ
ýòè áåëêè. Âòîðè÷íóþ è òðåòè÷íóþ ñòðóêòóðó áåëêîâ èññëåäóþò ñ ïîìîùüþ äîñòàòî÷íî
ñëîæíûõ ôèçè÷åñêèõ ìåòîäîâ, íàïðèìåð, êðóãîâîãî äèõðîèçìà èëè ðåíòãåíîñòðóêòóðíîãî àíàëèçà
áåëêîâûõ êðèñòàëëîâ. Òðåòè÷íàÿ ñòðóêòóðà áûëà âïåðâûå óñòàíîâëåíà àíãëèéñêèì
áèîõèìèêîì Äæ. Ê. Êåíäðþ (1957) äëÿ áåëêà ìûøö — ìèîãëîáèíà.
Äåíàòóðàöèÿ áåëêîâ
Ñðàâíèòåëüíî ñëàáûå ñâÿçè, îòâåòñòâåííûå çà ñòàáèëèçàöèþ âòîðè÷íîé, òðåòè÷íîé è
÷åòâåðòè÷íîé ñòðóêòóð áåëêà, ëåãêî ðàçðóøàþòñÿ, ÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîòåðåé åãî
áèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòè. Ðàçðóøåíèå èñõîäíîé (íàòèâíîé) ñòðóêòóðû áåëêà, íàçûâàåìîå
äåíàòóðàöèåé, ïðîèñõîäèò â ïðèñóòñòâèè êèñëîò è îñíîâàíèé, ïðè íàãðåâàíèè, èçìåíåíèè èîííîé
ñèëû è äðóãèõ âîçäåéñòâèÿõ. Êàê ïðàâèëî, äåíàòóðèðîâàííûå áåëêè ïëîõî èëè ñîâñåì íå
ðàñòâîðÿþòñÿ â âîäå. Ïðè íåïðîäîëæèòåëüíîì äåéñòâèè è áûñòðîì óñòðàíåíèè äåíàòóðèðóþùèõ
ôàêòîðîâ âîçìîæíà ðåíàòóðàöèÿ áåëêà ñ ïîëíûì èëè ÷àñòè÷íûì âîññòàíîâëåíèåì èñõîäíîé
ñòðóêòóðû è áèîëîãè÷åñêèõ ñâîéñòâ.
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. Â 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. Â 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.
Документ
Категория
Биология
Просмотров
50
Размер файла
163 Кб
Теги
рефераты
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа