Структура макромолекул

Изучение курса »Биохимия и молекулярная биология» мы начнем с изучения структуры важнейших биополимеров белков и нуклеиновых кислот. Первоначально мы будем знакомиться с белками.

Структура и функции белков

Как Вы помните, белки – это высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, полимеры, состоящие из аминокислот.

Ещё на заре развития биохимии, когда белки были открыты, они получили второе название «протеины» от древнегреческого слова «прото» --первый, важнейший. Понимание важнейшей роли белков нашло своё отражение и в прекрасно Вам известном определении Фридриха Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которых является … обмен веществ…».

И в наше время, когда достоверно установлено, что наследственная информация сосредоточена в молекуле ДНК, не вызывает сомнений, что только белки являются теми молекулярными инструментами, при помощи которых реализуется эта генетическая информация. Без белков, в частности, ферментов, ДНК не может реплицироваться (не может воспроизводить себя), что необходимо для передачи наследственной информации.

Живая природа целым рядом свойств отличается от неживой, и все они связаны с белками. Для живой природы характерны широкое разнообразие белков и высокая упорядоченность, нигде в неживом мире нет такой глубокой и точной, строгой упорядоченности, как в мире самого сложного – жизни. Размножение – способность воспроизводить себе подобных – связана с белками, сократимость – это тоже белки мышц, и, наконец, обмен веществ, без которого немыслима жизнь, связан с деятельностью каталитически активных белков-ферментов. Все реакции в организме идут под действием ферментов. Ферменты ускоряют химические реакции в 10¹³ – 10²⁰ раз. Это колоссальная величина. Если катализируемая ферментом реакция идёт 1 секунду, то та же реакция без фермента должна идти несколько тысяч лет! В результате химические реакции идут с очень высокими скоростями (вихрь обменных процессов). В природе существуют от 10¹⁰ до 10¹² различных белков, которые обеспечивают существование 1,2 * 10⁶ живых организмов, различающихся по сложности организации (начиная от вирусов и заканчивая человеком). Каждый организм характеризуется уникальным набором белков. Фенотипические признаки, многообразие функций определяются специфичностью объединения этих белков, которые работают в виде надмолекулярных и мультимолекулярных комплексов. В клетках E.coli содержится около 3000 белков, а в организме человека насчитывается около 100000 разных белков.

Функции белков

Белки, состоящие из 20 различных аминокислот, обладают гигантским химическим потенциалом. И в клетках могут делать практически всё. В клетках нет некатализируемых ферментами реакций. И практически все функции клеток связаны с белками.

В ниже приведённой таблице показаны функции белков, а ниже приведены иллюстрации.

1. Каталитическая – ускоряет реакции в 10¹³ – 10²⁰ раз. В живой природе реакция идёт 1 с, без катализа несколько тыс. лет. У нас нет некатализируемых реакций.

2. Регуляторная функция. ДНК – одна, но все клетки – разные. Белки включают и выключают гены, регулируют протекание биохимических реакций.

3. Защитная функция – иммуноглобулины.

4. Транспортная функция – гемоглобин.

5. Д вигательная функция. Обеспечивают способность к передвижению (белки актин и миозин, способные запасённую в молекулах энергию превращать в двигательную)

6. Структурная.

7. Энергетическая функция