Ответьте на вопросы:Ответьте на вопросы:

Слово "протеин" (белок) Слово "протеин" (белок) происходит от происходит от греческого слова греческого слова "протейос", что "протейос", что означает "занимающий означает "занимающий первое место". И в первое место". И в самом деле, все живое самом деле, все живое на земле содержит на земле содержит белки. Они составляют белки. Они составляют около 50 % сухого веса около 50 % сухого веса тела всех организмов. У тела всех организмов. У вирусов содержание вирусов содержание белков колеблется в белков колеблется в пределах от 45 до 95 %. пределах от 45 до 95 %.

Белки — это биополимеры сложного Белки — это биополимеры сложного строения, макромолекулы (протеины) строения, макромолекулы (протеины) которых, состоят из остатков аминокислот, которых, состоят из остатков аминокислот, соединенных между собой амидной соединенных между собой амидной (пептидной) связью. Кроме длинных (пептидной) связью. Кроме длинных полимерных цепей, построенных из полимерных цепей, построенных из остатков аминокислот (полипептидных остатков аминокислот (полипептидных цепей), в макромолекулу белка могут цепей), в макромолекулу белка могут входить также остатки или молекулы входить также остатки или молекулы других органических соединений. других органических соединений.

Уровни организации Уровни организации белкабелка

Вторичная структура — локальное Вторичная структура — локальное упорядочивание фрагмента упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, полипептидной цепи, стабилизированное водородными стабилизированное водородными связями. Ниже приведены самые связями. Ниже приведены самые распространённые типы распространённые типы вторичной структуры белков: вторичной структуры белков:

• α-спирали — плотные витки α-спирали — плотные витки вокруг длинной оси молекулы, вокруг длинной оси молекулы, один виток составляют 3,6 один виток составляют 3,6 аминокислотных остатка, и шаг аминокислотных остатка, и шаг спирали составляет 0,54 нм(так спирали составляет 0,54 нм(так что на один аминокислотный что на один аминокислотный остаток приходится 0,15 нм), остаток приходится 0,15 нм), спираль стабилизирована спираль стабилизирована водородными связями между H и водородными связями между H и O пептидных групп, отстоящих O пептидных групп, отстоящих друг от друга на 4 звена.друг от друга на 4 звена.

• β-листы (β-листы (складчатые слоискладчатые слои) — ) — несколько зигзагообразных несколько зигзагообразных полипептидных цепей, в которых полипептидных цепей, в которых водородные связи образуются между водородные связи образуются между относительно удалёнными друг от относительно удалёнными друг от друга (0,347 нм на аминокислотный друга (0,347 нм на аминокислотный остаток) в первичной структуре остаток) в первичной структуре аминокислотами или разными цепями аминокислотами или разными цепями белка, а не близко расположенными, белка, а не близко расположенными, как имеет место в α-спирали. как имеет место в α-спирали.

• π-спирали; π-спирали; • 310-спирали; 310-спирали; • неупорядоченные фрагменты. неупорядоченные фрагменты.

Третичная структура — Третичная структура — пространственное строение пространственное строение полипептидной цепи (набор полипептидной цепи (набор пространственных пространственных координат составляющих координат составляющих белок атомов). Структурно белок атомов). Структурно состоит из элементов состоит из элементов вторичной структуры, вторичной структуры, стабилизированных стабилизированных различными типами различными типами взаимодействий, в которых взаимодействий, в которых гидрофобные гидрофобные взаимодействия играют взаимодействия играют важнейшую роль.важнейшую роль.

В стабилизации третичной В стабилизации третичной структуры принимают участие: структуры принимают участие:

• ковалентные связи (между двумя ковалентные связи (между двумя остатками цистеина — дисульфидные остатками цистеина — дисульфидные мостики); мостики);

• ионные связи между противоположно ионные связи между противоположно заряженными боковыми группами заряженными боковыми группами аминокислотных остатков; аминокислотных остатков;

• водородные связи; водородные связи; • гидрофильно-гидрофобные гидрофильно-гидрофобные

взаимодействия. При взаимодействии с взаимодействия. При взаимодействии с окружающими молекулами воды окружающими молекулами воды белковая молекула «стремится» белковая молекула «стремится» свернуться так, чтобы неполярные свернуться так, чтобы неполярные боковые группы аминокислот боковые группы аминокислот оказались изолированы от водного оказались изолированы от водного раствора; на поверхности молекулы раствора; на поверхности молекулы оказываются полярные гидрофильные оказываются полярные гидрофильные боковые группы.боковые группы.

Четверичная структураЧетверичная структура (или субъединичная, (или субъединичная, доменная) — взаимное расположение нескольких доменная) — взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса. Белковые молекулы, входящие в состав комплекса. Белковые молекулы, входящие в состав белка с четвертичной структурой, образуются на белка с четвертичной структурой, образуются на рибосомах по отдельности и лишь после окончания рибосомах по отдельности и лишь после окончания синтеза образуют общую надмолекулярную синтеза образуют общую надмолекулярную структуру. В состав белка с четвертичной структуру. В состав белка с четвертичной структурой могут входить как идентичные, так и структурой могут входить как идентичные, так и различающиеся полипептидные цепочки. В различающиеся полипептидные цепочки. В стабилизации четвертичной структуры принимают стабилизации четвертичной структуры принимают участие те же типы взаимодействий, что и в участие те же типы взаимодействий, что и в стабилизации третичной. Надмолекулярные стабилизации третичной. Надмолекулярные белковые комплексы могут состоять из десятков белковые комплексы могут состоять из десятков молекул. молекул.

Денатурация белков  — Денатурация белков  — термин биологической химии, термин биологической химии, означающий потерю белками означающий потерю белками их естественных свойств их естественных свойств (растворимости, (растворимости, гидрофильности и др.) гидрофильности и др.) вследствие нарушения вследствие нарушения пространственной структуры пространственной структуры их молекул.их молекул.Процесс денатурации Процесс денатурации отдельной белковой отдельной белковой молекулы, приводящий к молекулы, приводящий к распаду её «жёсткой» распаду её «жёсткой» трёхмерной структуры, трёхмерной структуры, иногда называют иногда называют плавлениемплавлением молекулы.молекулы.

Денатурация яичного белка сульфатом меди.

Практически любое заметное изменение внешних Практически любое заметное изменение внешних условий, например, нагревание или обработка белка условий, например, нагревание или обработка белка кислотой приводит к последовательному нарушению кислотой приводит к последовательному нарушению четвертичной, третичной и вторичной структур белка. четвертичной, третичной и вторичной структур белка. Обычно денатурация вызывается повышением Обычно денатурация вызывается повышением температуры, действием сильных кислот и щелочей, температуры, действием сильных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, некоторых растворителей солей тяжелых металлов, некоторых растворителей (спирт), радиации и др.(спирт), радиации и др.Денатурация часто приводит к тому, что в коллоидном Денатурация часто приводит к тому, что в коллоидном растворе белковых молекул происходит процесс растворе белковых молекул происходит процесс агрегации частиц белка в более крупные. Визуально агрегации частиц белка в более крупные. Визуально это выглядит, например, как образование «белка» при это выглядит, например, как образование «белка» при жарке яиц.жарке яиц.

Денатурация белка яйца серной кислотой.

Ренатурация Ренатурация (высаливание) — процесс, (высаливание) — процесс, обратный денатурации, при обратный денатурации, при котором белки возвращают котором белки возвращают свою природную структуру. свою природную структуру. Нужно отметить, что не все Нужно отметить, что не все белки способны белки способны ренатурировать; у ренатурировать; у большинства белков большинства белков денатурация необратима. денатурация необратима.

Функция Функция качественных качественных

реакцийреакций• Для аминокислот, Для аминокислот,

постоянно встречающихся постоянно встречающихся в составе белков, в составе белков, разработано множество разработано множество цветных (в том числе цветных (в том числе именных) реакций. Многие именных) реакций. Многие из них высокоспецифичны, из них высокоспецифичны, что позволяет определять что позволяет определять ничтожные количества той ничтожные количества той или иной аминокислоты.или иной аминокислоты.

• Надо помнить, что все Надо помнить, что все качественные реакции – это качественные реакции – это реакции не собственно на реакции не собственно на белки, а на определенные белки, а на определенные аминокислоты, входящие в аминокислоты, входящие в их состав. их состав.

Биуретовая реакция Биуретовая реакция • Определяет наличие пептидной Определяет наличие пептидной

связи в растворе исследуемого связи в растворе исследуемого соединения.соединения.

пептидная связь

Биуретовая реакцияБиуретовая реакция

Нингидриновая Нингидриновая реакцияреакция

Качественная реакция на Качественная реакция на -аминокислоты -аминокислоты

• Аминокислота с нингидрином образует продукт конденсации типа азометинаАминокислота с нингидрином образует продукт конденсации типа азометина

Ксантопротеиновая Ксантопротеиновая реакцияреакция

Определяет присутствие в белке ароматических Определяет присутствие в белке ароматических и гетероциклических и гетероциклических - аминокислот : - аминокислот :

• триптофана, триптофана, • фенилаланина, фенилаланина, • тирозина, тирозина, • гистидина. гистидина.

КсантопротеинКсантопротеиновая овая

реакцияреакция

Реакция МиллонаРеакция Миллона• Это реакция на Это реакция на

аминокислоту аминокислоту тирозинтирозин

Реакция Гопкинса–КолеРеакция Гопкинса–Коле• Эта реакция Эта реакция

определяет определяет аминокислоту аминокислоту триптофан.триптофан.

Реакция Паули Реакция Паули (Диазореакция (Диазореакция

Паули)Паули)Эта реакция Эта реакция аминокислоту аминокислоту гистидин.гистидин.

Функции белков в Функции белков в организме организме

• Каталитическая функция. Каталитическая функция. Наиболее хорошо известная Наиболее хорошо известная роль белков в организме — роль белков в организме — катализ различных катализ различных химических реакций. химических реакций. Ферменты — группа белков, Ферменты — группа белков, обладающая обладающая специфическими специфическими каталитическими каталитическими свойствами, то есть каждый свойствами, то есть каждый фермент катализирует одну фермент катализирует одну или несколько сходных или несколько сходных реакций. реакций.

• Структурная функция. Структурная функция. Структурные белки Структурные белки цитоскелета, как своего цитоскелета, как своего рода арматура, придают рода арматура, придают форму клеткам и многим форму клеткам и многим органоидам и участвуют в органоидам и участвуют в изменении формы клеток. изменении формы клеток.

Защитная функция Защитная функция

Регуляторная функция Регуляторная функция Многие процессы внутри Многие процессы внутри клеток регулируются клеток регулируются белковыми молекулами, белковыми молекулами, которые не служат ни которые не служат ни источником энергии, ни источником энергии, ни строительным материалом строительным материалом для клетки. Эти белки для клетки. Эти белки регулируют транскрипцию, регулируют транскрипцию, трансляцию, сплайсинг, а трансляцию, сплайсинг, а также активность других также активность других белков и др. Регуляторную белков и др. Регуляторную функцию белки функцию белки осуществляют либо за счёт осуществляют либо за счёт ферментативной активности ферментативной активности (например, протеинкиназы), (например, протеинкиназы), либо за счёт специфического либо за счёт специфического связывания с другими связывания с другими молекулами, как правило, молекулами, как правило, влияющего на влияющего на взаимодействие с этими взаимодействие с этими молекулами ферментов.молекулами ферментов.

Сигнальная функция белков Сигнальная функция белков — способность белков — способность белков служить сигнальными веществами, передавая служить сигнальными веществами, передавая сигналы между клетками, тканями, оPрганами и сигналы между клетками, тканями, оPрганами и разными организмами. Часто сигнальную функцию разными организмами. Часто сигнальную функцию объединяют с регуляторной, так как многие объединяют с регуляторной, так как многие внутриклеточные регуляторные белки тоже внутриклеточные регуляторные белки тоже осуществляют передачу сигналов.осуществляют передачу сигналов.Сигнальную функцию выполняют белки-гормоны, Сигнальную функцию выполняют белки-гормоны, цитокины, факторы роста и др.цитокины, факторы роста и др.

Транспортная функция Транспортная функция Некоторые мембранные белки участвуют в транспорте малых Некоторые мембранные белки участвуют в транспорте малых молекул через мембрану клетки, изменяя её проницаемость. молекул через мембрану клетки, изменяя её проницаемость. ЛипидныйЛипидный компонент мембраны водонепроницаем (гидрофобен), компонент мембраны водонепроницаем (гидрофобен), что предотвращает диффузию полярных или заряженных (ионы) что предотвращает диффузию полярных или заряженных (ионы) молекул. Растворимые белки, участвующие в транспорте малых молекул. Растворимые белки, участвующие в транспорте малых молекул, должны иметь высокое сродство (аффинность) к молекул, должны иметь высокое сродство (аффинность) к субстрату, когда он присутствует в высокой концентрации, и легко субстрату, когда он присутствует в высокой концентрации, и легко его высвобождать в местах низкой концентрации субстрата. его высвобождать в местах низкой концентрации субстрата.

Запасная (резервная) Запасная (резервная) функция белков функция белков

К таким белкам относятся так К таким белкам относятся так называемые резервные белки, называемые резервные белки, которые запасаются в которые запасаются в качестве источника энергии и качестве источника энергии и вещества в семенах растений и вещества в семенах растений и яйцеклетках животных; белки яйцеклетках животных; белки третичных оболочек яйца третичных оболочек яйца (овальбумины) и основной (овальбумины) и основной белок молока (казеин) также белок молока (казеин) также выполняют, главным образом, выполняют, главным образом, питательную функцию. Ряд питательную функцию. Ряд других белков используется в других белков используется в организме в качестве организме в качестве источника аминокислот, источника аминокислот, которые в свою очередь которые в свою очередь являются предшественниками являются предшественниками биологически активных биологически активных веществ, регулирующих веществ, регулирующих процессы метаболизма.процессы метаболизма.

Рецепторная функция Рецепторная функция Белковые рецепторы Белковые рецепторы могут как находиться могут как находиться в цитоплазме, так и в цитоплазме, так и встраиваться в встраиваться в клеточную мембрануклеточную мембрану. . Одна часть молекулы Одна часть молекулы рецептора рецептора воспринимает сигнал, воспринимает сигнал, которым чаще всего которым чаще всего служит химическое служит химическое вещество, а в вещество, а в некоторых случаях — некоторых случаях — свет, механическое свет, механическое воздействие воздействие (например, (например, растяжение) и другие растяжение) и другие стимулы.стимулы.

Моторная (двигательная) Моторная (двигательная) функция функция

Целый класс моторных белков обеспечивает Целый класс моторных белков обеспечивает движения организма (например, сокращение движения организма (например, сокращение мышц, в том числе локомоцию (миозин), мышц, в том числе локомоцию (миозин), перемещение клеток внутри организма перемещение клеток внутри организма (например, амебоидное движение (например, амебоидное движение лейкоцитовлейкоцитов), движение ресничек и жгутиков, ), движение ресничек и жгутиков, а также активный и направленный а также активный и направленный внутриклеточный транспорт (кинезин, внутриклеточный транспорт (кинезин, динеин).динеин).

Белки в обмене Белки в обмене веществ веществ

Аминокислоты, которые не Аминокислоты, которые не могут быть синтезированы могут быть синтезированы животными, называются животными, называются незаменимыми. Основные незаменимыми. Основные ферменты в биосинтетических ферменты в биосинтетических путях, например, путях, например, аспартаткиназааспартаткиназа, которая , которая катализирует первый этап в катализирует первый этап в образовании лизина, образовании лизина, метионина и треонина из метионина и треонина из аспартатааспартата, отсутствуют у , отсутствуют у животных.животных.Животные, в основном, Животные, в основном, получают аминокислоты из получают аминокислоты из белков, содержащихся в пище.белков, содержащихся в пище.

Ответьте на вопросы:Ответьте на вопросы:• Что такое белки?Что такое белки?• Что такое третичная структура Что такое третичная структура

белка?белка?• Что такое денатурация, и как Что такое денатурация, и как

называется обратный ей называется обратный ей процесс?процесс?

Ответьте на Ответьте на вопросы:вопросы:

• При каких При каких условиях условиях возможна возможна ренатурация?ренатурация?

• Какие Какие качетвенные качетвенные реакции на белки реакции на белки вы знаете?вы знаете?

• Какова Какова биологическая биологическая роль белков?роль белков?

Домашнее задание:Домашнее задание:

• Выучить конспект;Выучить конспект;• Подготовить сообщение на Подготовить сообщение на

тему «Биологическая роль тему «Биологическая роль белков».белков».