Біологічна роль білків

Усі без винятку хімічні реакції в організмі відбуваються у присутності спеціальних каталізаторів — ферментів, які являють собою білкові молекули. Вони прискорюють реакції в мільйони разів, причому кожну реакцію каталізує свій власний фермент.

Деякі білки виконують транспортні функції — переносять молекули або йони в місця синтезу або накопичення речовин. Наприклад, в крові міститься білок гемоглобін, що переносить кисень до тканин і вуглекислий газ від них, а білок міоглобін накопичує кисень у м’язах.

Білки — це будівельний матеріал клітин. З них побудовані опорні, м’язові, покривні тканини.

Білки-рецептори сприймають і передають сигнали, що надходять від сусідніх клітин або з навколишнього середовища. Наприклад, дія світла на сітківку ока сприймає білок родопсин.

Білки життєво необхідні будь-якому організму і тому є найважливішою складовою частиною продуктів харчування. У процесі травлення вони гідролізуються до амінокислот, які служать вихідною сировиною для синтезу інших білків, необхідних даному організму. Існують такі амінокислоти, які організм не в змозі синтезувати сам і одержує тільки з їжею,— їх називають незамінними.

нуклеїнові кислоти

поняття і різновиди нуклеїнових кислот

Нуклеїнові кислоти — найважливіші сполуки, що обумовлюють можливість існування і розвитку всіх живих істот. Вони відіграють основну роль у збереженні і реалізації генетичної інформації. Нуклеїнові кислоти були відкриті в середині 60-х років ХІХ століття швейцарським ученим Ф. Мішером. Вивчаючи склад деяких клітин, він винайшов невідому речовину біологічного походження, яка істотно відрізнялася від відомих на той час білків, жирів і вуглеводів. Він назвав цю речовину нуклеїном, оскільки виявив його в ядрах клітин: від грецького слова nucleos — ядро. Хімічний склад нуклеїнових кислот було остаточно встановлено тільки наприкінці 30-х років ХХ століття, а їх будову встановили значно пізніше вчені Дж. Вотсон і О. Крік, за що в 1953 році їх було нагороджено Нобелівською премією.

Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнові кислоти (ДНК), які зберігають генетичну інформацію, і рибонуклеїнові кислоти (РНК), які беруть участь в процесах передачі генетичної інформації і біосинтезу білка в клітині. Основна відмінність їх хімічного складу полягає

в тому, що в молекулах ДНК містяться залишки вуглеводу дезоксирибози, а в молекулах РНК — рібози, що і відображується у їхніх назвах.

Нуклеїнові кислоти являють собою природні високомолекулярні сполуки, набагато складніші, ніж білки та полісахариди. Молекулярна маса нуклеїнових кислот коливається від 100 тисяч до 60 мільярдів. Молекули ДНК — найбільші молекули серед всіх відомих, їх довжина може досягати декількох сантиметрів, тобто у 10 мільйонів разів більше за розміри звичайних молекул. В клітинах вони багатократно скручені, щоб займати відносно невеликий об’єм, але якщо розкласти в довжину молекули ДНК тільки однієї клітини людини, вони склали б ланцюг завдовжки декілька метрів.

Це свідчить про велику складність будови молекул нуклеїнових кислот, але основний принцип їхньої будови виявився доволі простим. Ланцюги нуклеїновий кислот складаються з ланок, що постійноповторюються,—нуклеотидів,специфічне повторення яких і обумовлює запис спадкової інформації. Порядок, в якому розташовані нуклеотиди, унікальний для кожної живої істоти, як унікальна спадкова інформація будь-якого організму.

склад і будова нуклеїнових кислот

Нуклеотиди — це мономери, з яких скла-

В молекулах ДНК трапляються чотири основні типи нітрогеновмісних основ: аденін, гуанін, цитозин і тимін. До складу РНК замість тиміну входить близька йому за будовою основа — урацил:

До складу кожного нуклеотиду входить залишок вуглеводу: в молекулах ДНК містяться залишки дезоксирибози C5H10O4 , а в молекулах РНК іншого вуглеводу — рибози C5H10O5 :

і нітрогеновмісна основа утворюють нуклеотид. Наприклад, нуклеотид, утворений рибозою і цитозином має наступний вигляд:

NH2

ON

HO P O CH2 O NO

HO H H

H H

OH OH

Нуклеотиди, об’єднуючись один з одним, утворюють полінуклеотидний ланцюг. Молекула РНК складається з одного такого ланцюга, а в переважній більшості випадків молекула ДНК побудована з двох полінуклеотидних ланцюгів:

Ці ланцюги з’єднуються між собою водневими зв’язками за суворими правилами: тимін з одного ланцюга з’єднується тільки з аденіном з протилежного ланцюга, а цитозин — тільки з гуаніном.

З’єднавшись, два полінуклеотидних ланцюги згортаються в спіраль, отже, таким чином, молекула ДНК являє собою подвійну спіраль.

В клітинах живих істот молекули ДНК сполучаються з особливими, так званими ядерними білками, багаторазово згортаються і утворюють хромосоми:

значення нуклеїнових кислот

В живих організмах міститься безліч різних білків,кожнийзнихвиконуєспеціалізованудлянього функцію. При цьому функціональні можливості і спеціалізація того чи іншого білка визначається його будовою, зокрема розташуванням в їхніх молекулах амінокислот. Інформація про амінокислотну послідовність кожного білка, що синтезується в організмі, закодована саме в молекулі ДНК.

Нуклеїнові кислоти — основні «дійові особи» синтезубілковихмолекул.Все,щонеобхідноклітині для життя, запрограмовано у відрізках молекули ДНК — генах. Але самі гени білок не синтезують. Закодована в них інформація реалізується молекулами РНК. Насамперед з гена знімається «креслення»: на молекулі ДНК синтезується молекула інформаційної РНК. Подібно до того, як у друкарні друкують книжки, на молекулі інформаційної РНК, як на матриці, синтезується молекула певного білка, а окремі амінокислоти для його синтезу постачаються так званою транспортною РНК.

Іноді молекули ДНК пошкоджуються різними мутагенами. До них відносяться деякі речовини, зокрема нікотин і більшість компонентів тютюнового диму, та електромагнітне випромінювання: радіоактивне, ультрафіолетове та рентгенівське. Під дією мутагенів руйнується молекула ДНК або модифікуються деякі нітрогеновмісні основи — відбуваються мутації. Як наслідок, інформація, закодована в ДНК, змінюється і в клітині може припинитися синтез певного білка або синтезується дещо модифікований білок, який неправильно виконує свої функції. Подібні зміни в більшості випадків приводять до фатальних змін в організмі: розвиток ракових пухлин, різноманітні тяжкі захворювання, а також народження дітей, хворих на генетичні захворювання, які вилікувати неможливо: серпоподібна анемія, синдром Дауна тощо.

Отже, нуклеїнові кислоти незамінні для життя, розмноження та існування будь-якої живої істоти: від мікроскопічного віруса до величезної тварини.