Белки

Белки участвуют во всех биологических процессах, выполняя разнообразные функции. Каждый белок имеет уникальную, свойственную лишь ему структуру и в такой же мере уникальную функцию. Белки  —  и молекулярные машины, и строительные блоки, и оружие живой клетки.

Белки - это высокомолекулярные соединения (полимеры), состоящие из L-α-аминокислот - мономерных звеньев, соединенных между собой пептидными (ковалентными) связями.

Белки вирусов, бактерий, растений, животных и человека состоят из 20L-α–аминокислот. Их общий признак наличие аминогруппы — NН₂и карбоксильной группы — СООН у α -углеродного атома. Кроме NН₂и СООН у каждой аминокислоты имеется свой собственный радикал R.

Пептидная связь

Ковалентная связь между аминокислотами в белках называется пептидной.

Пептидные связи образуются при взаимодействии

α-аминогруппыодной аминокислоты сα-карбоксильнойгруппой другой аминокислоты:

Общая формула протеиногенных аминокислот

R - группы	Аминокислоты
Гидрофобные Неполярные Незаряженные
Гидрофильные Полярные Незаряженные
Гидрофильные Отрицательно заряженные
Гидрофильные Положительно заряженные

Классификация белков по структуре

Фибрилярный Глобулярный белок- Мембранный белок - бактериородопсин

белок - миоглобин миоглобин

Уровни организации белковых молекул

Первичная структура – аминокислотная последовательность

Вторичная структура – a-спираль и b-структура (складка)

Третичная структура – глобула, сложенная одной цепью

Четвертичная структура – молекула, образованная двумя (или больше) полипептидными цепями

Домен(в глобулярных белках)– субглобула в большом белке

Фибриллярные белки

Фибриллярные белки играют в основном структурную роль.

Они образуют микрофиламенты, микро-трубочки и  фибриллы.

Волосы, шелк и другие защитные покровы образованы фибрил-лярными белками. Они армируют мембраны и поддерживают структуру клеток и тканей.

Коллаген — белок соединительной ткани.

b-структурный белок фиброин шелка

У b-листа периодичность состоит в чередовании остатков, обращенных "вверх" и "вниз"

В фиброине шелка основной мотив первичной структуры выглядит как повтор восьми блоков, где в каждом из блоков идет чередование маленьких (Gly) и более крупных остатков

Голубые линии - водородные связи между цепями, образующими b-лист.

a-структурные фибриллярные белки

В кератине или тропомиозине спирали охватывают всю белковую цепь.

Такие структуры содержатся также в шелке –  но не обычном шелке тутового шелкопряда, а шелке пчел и муравьев.        Слипаясь, отдельные цепи образуют суперспираль.

Коллаген

Главный опорный белок. Он образуется особой, тройной суперспиралью, сложенной из трех полипептидов. При этом внутри каждого полипептида, внутри каждой нити этой тройной спирали водородных связей нет  –  они есть только между нитями.        Конформация всех остатков в каждой цепи коллагена близка к конформации полипролиновой спирали. Это  – левая спираль, и период ее равен трем. Соответственно, основной мотив первичной структуры в коллагене выглядит как многократный повтор троек (Gly-Pro-Pro)_n

Глобулярные белки

Доменная структура белка

Гемоглобин a и гемоглобин b лошади

При общем высоком сходстве  –  различия в деталях конформации петель, в деталях ориентации некоторых спиралей, и в одном дополнительном спиральном витке в b глобине.

Гемоглобин

Гем

Ретинол-связывающий белок

Ретинол-связывающий белок имеет структуру ортогонально упакованного b-листа. На схеме b-тяжи изображены стрелками. "Меандр" получается потому, что соседние по цепи b-тяжи являются соседями на поверхности цилиндра; они связаны водородными связями. Ретинол окрашен в фиолетовый цвет. Цветная кодировка прослеживает ход цепи по b-цилиндру. Цифры на топологической схеме указывают порядок структурных сегментов в цепи.

Мембранные белки

Бактериородопсин в мембране (а – вид вдоль мембраны, б – вид на мембрану сверху).

Цилиндрами показаны семь спиралей этого белка.

Показаны и соединяющие эти спирали петли, а также (голубым цветом) молекула ретинола, прикрепленная внутри бактериородопсина.

Фотосинтетический реакционный центр

Классификация простых белков по растворимости

• Альбумины содержатся в белке яйца, сыворотке крови (М.м. до 70кДа)

• Глобулины содержатся в сыворотке крови, в гомогенатах мышечной ткани (М.м. от 70 до 40000 кДа)

• Гистоны – основа хромосом яйцеклеток и соматических клеток

• Протамины – основа хромосом сперматозоидов

• Глутелины – белки семян злаков (дефицитен по метионину)

• Проламины – белки семян злаков (много пролина)

• Склеропротеины – фибрилярные белки

Целиакия — наследственное заболевание, нарушениепищеварения, вызванное повреждением ворсиноктонкой кишкинекоторыми пищевыми продуктами, содержащими определённыебелки—глютен(клейковина) и близкими к нему белкамизлаков(авенин,гордеини др.) — в таких злаках, какпшеница,рожь,ячменьиовёс.

Биопсия тонкого кишечника у больного с целиакией. Видна уплощенная форма ворсинок, лейкоцитарная инфильтрация и гиперплазия крипт.