6. Аминокислоты и белки. Их строение и роль в живом организме

Белки – сложные органические соединения (биополимеры), состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота (иногда серы), мономерами которых являются аминокислоты. Молекулы белков имеют вид длинных цепей, которые состоят из 50-1500 аминокислот, соединенных прочной ковалентной азот-углеродной связью, называемой пептидной связью (- СО – NH -). Такая структура (полипептидная цепочка) называется первичной структурой белка. Структура молекулы белка, имеющая вид закрученной в спираль цепочки, называется вторичной. В результате дальнейшей укладки спирали возникает третичная структура. В живой клетке полипептидные цепочки приобретают вторичную и третичную структуру. При объединении нескольких белковых молекул, имеющих третичную структуру, возникает четвертичная структура белка.

Белки вместе с нуклеиновыми кислотами создают материальную основу всего видового многообразия животного мира. На их долю приходится 50-80% сухой массы клетки.

Функции белков в организме:

• с т р у к т у р н а я (строительная) функция : белки входят в состав клеточных мембран и органелл клетки, из белков состоят стенки кровеносных сосудов, хрящи, сухожилия высших животных.

• д в и г а т е л ь н а я функция – присуща особым сократительным белкам, которые обусловливают сокращение мускулатуры, перемещение хромосом при делении клетки, движение органов растений и т.д.

• т р а н с п о р т в е щ е с т в – белки связывают и переносят с током крови многие химические соединения (гемоглобин, переносящий кислород в крови, миоглобин – в мышцах и др.)

• з а щ и т н а я функция – при проникновении в клетку чужеродных тел вырабатываются особые белки – иммуноглобулины (антитела), которые нейтрализуют чужеродные тела и осуществляют иммунологическую защиту организма

• с и г н а л ь н а я функция – в поверхностную мембрану клетки встроены белки, способные изменять третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды – прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку

• р е г у л я т о р н а я функция – свойственна белкам-гормонам, оказывающим влияние на обмен веществ: поддержание постоянных концентраций веществ в крови (например, инсулин снижает содержание сахара), рост, размножение и т.д.

• к а т а л и т и ч е с к а я (ферментативная) функция – регулирование биохимических процессов белками-ферментами. Все ферменты являются белками, а все реакции в организме идут в присутствие ферментов. Ферменты-католизаторы (ускорители хим. реакций в живом организме)

• э н е р г е т и ч е с к а я функция – белки являются энергетическим материалом: при их расщеплении выделяется определенное количество энергии (1 гр белка=17,8 кДж энергии)

• Строительная (Для животных-главный строительных материал, Белки входят в состав мембран клеток, клеточного центра, ядра и рибосом)

• Рецепторная функция

Белковые рецепторы могут как находиться в цитоплазме, так и встраиваться в клеточную мембрану. Одна часть молекулы рецептора воспринимает сигнал, которым чаще всего служит химическое вещество, а в некоторых случаях — свет, механическое воздействие (например, растяжение) и другие стимулы. При воздействии сигнала на определённый участок молекулы — белок-рецептор — происходят её конформационные изменения. В результате меняется конформация другой части молекулы, осуществляющей передачу сигнала на другие клеточные компоненты. Существует несколько механизмов передачи сигнала. Некоторые рецепторы катализируют определённую химическую реакцию; другие служат ионными каналами, которые при действии сигнала открываются или закрываются; третьи специфически связывают внутриклеточные молекулы-посредники. У мембранных рецепторов часть молекулы, связывающаяся с сигнальной молекулой, находится на поверхности клетки, а домен, передающий сигнал, — внутри

Аминокислоты — органические амфотерные соединения, в состав которых входят карбоксильные группы – СООН и аминогруппы -NH2.

В первую очередь, аминокислоты необходимы для того, чтобы из них синтезировались белки, входящие в состав органов организма и его тканей. Из белков формируются все органы и железы, связки, мышцы, сухожилия, ногти, волосы и т.д. Каждый белок предназначен для своих целей.

Кроме этого, аминокислоты необходимы для полноценной работы головного мозга, являясь предшественниками нейромедиаторов, или даже выполняя их роль, передавая от одной нервной клетки к другой нервный импульс.

Если в организме нормальное количество аминокислот, то и минералы с витаминами выполняют все свои полезные функции.

Отдельные аминокислоты непосредственно воздействуют на мышечную ткань, снабжая её энергией.