Глютеліни I проламіни

Вони є рослинними білками i характеризуються високим вмістом амінокислот проліну i глутаміновоі кислоти. Глютеліни розчиняються в розбавлених кислотах i лугах, тоді як у воді i розбавлених сольових розчинах не розчиняються. Представниками цього класу білків є глютелін (білок кукурудзи), оризенін (білок рису) та інші. Проламіни, як глютеліни, не розчиняються у воді, але добре розчиняються в 70-80-ному етиловому спирті До проламінів належать зеїн (білок кукурудзи), гордеїн (білок ячменю), гліадин (білок пшениці i жита) та ряд інших. Глютеліни i проламіни становлять основну масу білків зернових культур.

Протеїноїди (склеропротеїни)

Це білки опірних i покривних тканин: кісток, хрящів, волосся тощо. Характерною особливістю цих білків є висока стійкість проти різних розчинників. Вони не розчиняються у воді, розчинах нейтральних солей, розбавлених кислотах i лугах. На протеїноїди не діють ферменти. Тому при потраплянні в організм з їжею вони дуже погано засвоюються. Представниками протеїноїдів є фіброїн, кератини, колаген, еластин та ряд інших білків.

Складні білки (протеїди) — білки, в яких окрім пептидних ланцюгів (як у простих білків) міститься компонент неамінокислотної природи — простетична група. Складний білок без простетичної групи називається апопротеїном, повний активний білок із всіма необхідними простетичними групами — голопротеїном. При гідролізі складних білків, окрім вільнихамінокислот, звільняється небілкова частина або продукти її розпаду.

У якості простетичної групи можуть виступати різні органічні (ліпіди, вуглеводи) і неорганічні (метали) речовини. За типом цієї групи серед складних білків виділяють такі класи:глікопротеїни, ліпопротеїни, хромопротеїни, нуклеопротеїни, фосфопротеїни і металопротеїни.

Денатурація білків

Як правило, білки протягом досить довгого часу зберігають структуру і, отже, фізико-хімічні властивості, наприклад, розчинність, в умовах (таких як pH, температура), до яких пристосований даний організм або які підтримуються в його межах в результаті збереженнягомеостазу. Різка зміна цих умов, наприклад, внаслідок нагрівання або обробки білка кислотою чи лугом, приводить до втрати четвертинної, третинної і вторинної структур білка, цей процес називається денатурацією. Відомий випадок денатурації білка в побуті — приготування курячого яйця, коли під впливом високої температури розчинний у воді прозорий білок овальбумін стає щільним, нерозчинним і непрозорим.

Білки, що використовуються в технологічних методах і вимагають нетипових умов, часто підбираються з екстремофілів — організмів, здатних проживати в екстремальних умовах. Так, наприклад, ДНК-полімераза Taq, що використовується в полімеразній ланцюговій реакції (ПЛР), може витримувати без денатурації багаторазове нагрівання до 95 °C. Вона була спочатку виділена з бактерії Thermus aquaticus. Денатурація в деяких випадках оборотна, як, наприклад, при преципітації водорозчинних білків за допомогою солей амонію, і використовується як спосіб їхнього очищення.

Біосинтез (або просто синтез) білків — процес, за допомогою якого клітини будують білки. Термін іноді використовується для посилання виключно на процес трансляції, але частіше означає багатокроковий процес, що включає біосинтез амінокислот, транскрипцію, процесинг (включаючи сплайсинг), трансляцію та посттрансляційну модифікаціюбілків. Біосинтез білків, хоча й дуже подібний, дещо відрізняється між представниками трьох доменів життя — еукаріотами, археями та бактеріями.

Під час транскрипції відбувається зчитування генетичної інформації, зашифрованої в молекулах ДНК, і запис цієї інформації в молекули мРНК. Під час ряду послідовних стадійпроцесингу з мРНК видаляються деякі фрагменти, непотрібні в подальших стадіях (сплайсинг), і відбувається редагування нуклеотидних послідовностей. Післятранспортування зрілої молекули мРНК з ядра до рибосом відбувається власне синтез білкових молекул шляхом приєднання окремих амінокислотних залишків до поліпептидного ланцюжка, що росте. На останній стадії посттрансляційної модифікації відбуваються зміни новосинтезованого білка додаванням небілкових молекул до білка та ковалентними модифікаціями його амінокислот.

Транскрипція

Транскрипцією називається процес зчитування генетичного коду з молекули ДНК. При цьому на одному з ланцюжків ДНК синтезується одноланцюжкова молекула інформаційної або матричної РНК (мРНК) згідно з принципом комплементарності. Послідовність з трьох нуклеотидів в мРНК, відповідна послідовності ДНК, що кодує визначену амінокислоту, називається кодоном. Основну роль в транскрипції грає фермент РНК-полімераза.

Процесинг

Між транскрипцією і трансляцією молекула мРНК зазнає ряд послідовних редагувань, які забезпечують дозрівання функціонуючої матриці для синтезу поліпротеїнового ланцюжка. З появою процесингу в еукаріотичній клітині стало можливо комбінування екзонів та вилучення інтронів гену для отримання більшої різноманітності білків, що кодуються єдиною послідовністю ДНК.

Кепування

При кепуванні відбувається приєднання до транскрипту 7-метилгуанозину через трифосфатний місток, що сполучає їх в незвичайній позиції 5'-5', а також метилювання рибоз двох перших нуклеотидів. Процес кепування починається ще до закінчення транскрипції молекули пре-мРНК. Функції кеп-групи складаються в регулюванні експорту мРНК зядра, захисту 5'-кінця транскрипту від екзонуклеаз та зв'язування мРНК з рибосомою в процесі ініціації трансляції.

Поліаденілювання

Поліаденілювання полягає в приєднанні до 3'-кінця транскрипту від 100 до 200 залишків аденілової кислоти, що здійснюється спеціальним ферментом полі(A)-полімеразою.

Сплайсинг

Після поліаденілювання мРНК піддається видаленню інтронів. Процес каталізується сплайсосомою і називається сплайсингом.

Транспорт мРНК

Тоді як у прокаріотів (бактерій та архей) синтез та процесинг мРНК відбувається в цитоплазмі, у еукаріотів від відбувається в клітинному ядрі, після чого зріла мРНК повинна транспортуватися до цитоплазми, де знаходяться рибосоми. Цей процес відбувається за допомогою приєднання до мРНК допоміжніх білків, експортинів, які проходять черезядерні пори та вивільняють мРНК в цитоплазмі.

Трансляція

Трансляція полягає в синтезі поліпептідного ланцюжка відповідно до інформації, закодованої в матричній РНК. Амінокислотна послідовність шифрується за допомогоютранспортних РНК (тРНК), які утворюють з амінокислотами комплекси — аміноацил-тРНК. Кожній амінокислоті відповідає своя тРНК, що має відповідний антокодон, «відповідний» до кодону мРНК. Під час трансляції рибосома рухається уподовж мРНК, у міру цього нарощується поліпептидний ланцюжок. Енергією біосинотез білка забезпечується за рахунок АТФ.

Готова білкова молекула потім відщеплюється від рибосоми і транспортується в потрібне місце клітини. Тоді як цитоплазматичні білки рухаються за допомогою дифузії тамолекулярних моторів, мембранні білки, білки органел та білки позначені для секреції синтезуються на мембранах клітини (у випадку еукаріотів на мембранахендоплазматичного ретикулума), одразу проходять встроюються мембрану та направляються до відповідної органели або секретуються відповідно до сигнальнох послідовності у складі білка (яка зазвичай видаляється після цього за допомогою протеолітичних ферментів).

Посттрансляційна модифікація

Для досягнення свого активного стану деякі білки вимагають додаткової посттрансляційної модифікації. Ці модифікації здатні значно розширити різноманітність можливих білків, надаючи їм нові властивості. Прикладами пост-трансляційних модифікацій служить приєднання різних функціональних груп, приєднання ліпідів і вуглеводнів, зміна стандартних амінокислот на нестандартні (наприклад, утворення цитруліну), структурні змін (наприклад, утворення дісульфідних містків між цистеїнами), видалення частини білка як на початку (сигнальна послідовність, старт-кодон), так і в окремих випадках в середині.

Функції білків в організмі

Класифікація білків за функцією може бути як біохімічною, тобто за типом безпосередньої біохімічної функції, яку білок виконує в оргінізмі, так і заснованою на головних клітинних процесах, один з кроків яких виконує даний білок. В останньму випадку класифікація включає такі категорії^[27]:

• Обробка та збереження інформації (процеси реплікації, експресії генів та підтримки геному)

• Клітинні процеси та сигнали (контроль клітинного циклу, підтримка структури клітини та органів, транспорт, модифікації макромолекул, сигнальні системи)

• Метаболізм (отримання та перетворення енергії, синтез та транспорт ліпідів, амінокислот, цукрів, неорганічних молекул, вторинних метаболітів)

У кожному організмі є невелика кількість білків, які виконують дві чи більше операцій. Найчастіше ці операції належать до одного функціонального блоку. Наприклад, лізил-тРНК-синтетаза ссавців є інформаційним білком, що приєднує лізин до тРНК і також регулює реплікацію ДНК і транскрипцію кількох генів^[28]. Білок CtrA бактерії Caulobacter crescentus контролює клітинний цикл через регуляцію реплікації і транскрипції^[29]. Аналіз геномів показав, що у різних організмів існує велика різниця у кількості білків, що виконують ту чи іншу функцію. Особливо це стосується операційних білків від яких залежить адаптація організму до його екологічної ніши. Цікаво, що у людини та деяких інших організмів частина білків не повністю закодована в унаслідованому геномі. Так, велика різноманітність імуноглобулинів досягається за рахунок рекомбінації та мутацій відповідних генів, що триває на протягу усього життя в клітинах імуної системи. Також не треба забувати, що виявлення функцій білків ще не закінчилося: у будь якому організмі 20% чи більше білків виконують функції, про які ще нічого не відомо.