Состав, структура, виды и биологические функции белков

Тайна жизни никогда не давала покоя людям, особенно когда стало известно, что белки принимают участие во всех жизненных процессах. Символом жизни всегда считалось яйцо. Поэтому белок птичьих яиц дал название классу белков.

Из статьи вы узнаете, из чего состоят протеины и какова их структура, каковы биологические функции белков и их содержание в организме.

Какие продукты содержат белок и сколько грамм

Состав

Белки (протеины, пептиды, полипептиды) — это высокомолекулярные природные полимеры, состоящие из остатков альфа-аминокислот. Все протеины образованы лишь двадцатью альфа-аминокислотами, которые в различных комбинациях образуют около пяти миллионов разных белков.

Обязательные химические элементы в составе белков — углерод, водород, кислород и азот. Реже встречаются сера, фосфор и железо.

Белковые молекулы состоят из аминокислот, которые уникальны тем, что могут взаимодействовать благодаря:

  • карбоксильной группе (— СООН), имеющей кислотные свойства;
  • аминогруппе (— NН2), проявляющей свойства щелочей.

Образующиеся пептидные (амидные) связи прочно удерживают аминокислоты в белковой молекуле.

С точки зрения химии, отличительной особенностью аминокислот является:

  • строение углеводородного радикала;
  • количество карбоксильных и аминогрупп.

виды

Структурная организация

Несмотря на огромное многообразие и различные формулы, полипептидам свойственно общее строение.

Различают четыре уровня сложности:

  1. Первичная конфигурация (цепочка) — последовательно соединенные аминокислоты, определяющие все специфические свойства белка.
  2. Вторичная структура (спираль) — спирально закрученная полипептидная цепь аминокислот. Витки спирали скреплены водородными связями.
  3. Третичная структура (глобула) — закрученная в клубок спираль аминокислот занимает определенное положение в пространстве благодаря дисульфидным и водородным связям.
  4. Четвертичная структура (белок) — несколько глобул, соединенных между собой, которые образуют стойкую конфигурацию. Ее удерживают гидрофобные и электростатические, а также водородные связи с участием небелковых компонентов. Эта структура свойственна не всем белкам.

биологические функции белков (главный ключ)

Свойства

Свойства белков зависят от структуры их молекул. Они могут меняться под воздействием физико-химических факторов.

К основным свойствам относятся:

  1. Денатурация — разрушение белковой молекулы до первичной цепочки аминокислотных остатков. Этому может способствовать высокая или низкая температура, действие кислот или щелочей, влияние радиации или наркотических веществ.
  2. Ренатурация — способность белковой молекулы восстанавливать первоначальную структуру после прекращения воздействия разрушающего фактора.
  3. Деструкция — необратимый процесс разрушения первичной конфигурации белка.

состав белков

Виды

Существуют различные типы классификаций белков в биологии.

По происхождению белки делятся на:

  • животные — входят в состав рыбы, морепродуктов, мяса, молочных продуктов, яиц.
  • растительные — содержатся в бобовых, овощах, зерновых культурах, орехах, семечках.

Организм человека всеядный, поэтому в ежедневном рационе должны присутствовать полноценные белки обоих типов.

По форме молекул полипептиды бывают:

  • фибриллярные — имеют нитевидные молекулы, собранные в пучки, они образуют мышечные волокна, наружный слой кожи и соединительную ткань (хрящи, сухожилия).
  • глобулярные — компактные молекулы белков, находящиеся в третичной или четвертичной конфигурации.

Молекулы белков самопроизвольно формируют пространственную структуру, свойственную данному полипептиду.

По растворимости:

  • альбумины — растворяются в воде;
  • глобулины — в растворах солей;
  • проламины — в 60-80 % растворе спирта в воде;
  • гистоны — в воде и разбавленных растворах солей.

К нерастворимым протеинам относятся кератин (волосы, ногти, перья), коллаген (сухожилия), фиброин (шелк, паутина).

По структуре различают белки:

  • простые (протеины) — состоят исключительно из аминокислот;
  • сложные (протеиды) — включают два компонента: протеиды и небелковую часть, в качестве которой выступают органические или неорганические вещества.

У сложных белков существует своя градация, определяющаяся небелковым компонентом в названии.

В зависимости от небелкового компонента, различают следующие пептиды:

  1. Липопротеиды — соединения протеидов с жироподобными веществами.
  2. Гликопротеиды — с углеводами.
  3. Нуклеопротеиды — с нуклеиновыми кислотами.
  4. Фосфопротеиды — с остатком ортофосфорной кислоты.
  5. Металлопротеиды — в качестве небелковой части присутствуют катионы металлов (железо, марганец, медь).
  6. Хромопротеиды — небелковым компонентом является окрашенный комплекс (в гемоглобине — красный, в хлорофилле — зеленый).

Интересное видео о липопротеидах, их роли и влиянии на здоровье.

Содержание в организме

Тело человека содержит около 45 % протеина от сухой массы. Содержание белков зависит от строения тканей и органов, где они функционируют.

Органы и ткани Содержание белков, %
от сухой массы от общего количества белка тела
Кожа 63 11,5
Кости (твердые ткани) 20 18,7
Зубы (твердые ткани) 18 0,1
Поперечно-полосатые мышцы 80 34,7
Мозг и нервная ткань 45 2,0
Печень 57 3,6
Сердце 60 0,7
Легкие 82 3,7
Селезенка 84 0,2
Почки 72 0,5
Поджелудочная железа 47 0,1
Пищеварительный тракт 63 1,8
Жировая ткань 14 6,4
Остальные ткани:
жидкие 85 1,4
плотные 54 14,6
Все тело 45 100

Биологические функции

Белки нужны для жизнедеятельности всего организма и каждой его клетки в отдельности. Значение и роль белковых молекул тесно связаны с их пространственной конфигурацией.

Каталитическая

В каждой клетке организма постоянно протекают сотни реакций. Невысокая температура, низкое давление и мизерные концентрации веществ — не совсем благоприятные условия для быстрого прохождения реакций. Но присутствие ферментов ускоряет эти процессы в миллионы раз. Ферменты — это белки-катализаторы, которые избирательно контролируют и ускоряют определенную реакцию. Специфическая активность ферментов регулируется его аллостерическим центром.

Примеры белков-ферментов:

  • уреаза ускоряет расщепление мочевины до аммиака и углекислого газа;
  • каталаза расщепляет перекись водорода на воду и кислород;
  • ДНК-полимераза синтезирует ДНК.

Регуляторная

Гормоны регулируют и координируют работу органов и организма в целом через систему химических реакций. Большинство гормонов имеет белковую природу.

Примеры регуляции:

  • гормон поджелудочной железы инсулин контролирует содержание глюкозы в крови;
  • соматотропин отвечает за рост органов, скелета и прирост мышечной массы.

Роль гормона инсулин при сахарном диабете - Estet-Portal

Структурная

Молекулы полипептидов — основной материал для построения всех клеток и органов. Они обеспечивают формирование и функционирование всех органелл, а также осуществляют структурную связь между ними.

Примеры белков-строителей:

  • коллаген участвует в образовании хрящей, сухожилий, дермы, костей, придавая им упругость;
  • кератин находится в ногтях, волосах, рогах, копытах, перьях.

Защитная

Если организм атакуется инородными протеинами или микроорганизмами, то на помощь всегда приходят белки-защитники.

Они бывают в двух случаях:

  1. При повреждении кровеносных сосудов белок фибриноген трансформируется в фибрин, а протромбин — в тромбин, участвующие в остановке кровотечения.
  2. При нарушении работы иммунной системы в процесс включаются защитные протеины — антитела: иммуноглобулин, альбумин и интерферон. Они обнаруживают инфекцию, а затем обезвреживают ее.

Функции белков - Презентации по биологии

Сигнальная

Белковые молекулы плазматической мембраны распознают сигналы из внешней среды и передают их во внутриклеточные центры. При этом механические или химические раздражители обуславливают изменения в конфигурации молекул, что является своеобразной реакцией клеток на раздражитель.

Примеры белков-сигнальщиков:

  • адренорецептор сигнализирует клетке о присоединении молекулы адреналина;
  • родопсин — светочувствительный рецептор, подающий сигнал для усиления зрения при слабом освещении.

Транспортная

Белки-переносчики транспортируют необходимые молекулы в ту часть клетки, где они нужны.

Примеры белков-транспортеров:

  • содержащийся в эритроцитах гемоглобин переносит кислород и углекислый газ по крови;
  • альбумин транспортирует жирные кислоты, билирубин, лекарственные вещества.

Белки. Транспортная функция. — Lady&Lydy

Двигательная

Существуют полипептиды, способные сокращаться и тем самым изменять форму, приводить в движение.

Например:

  • актин и миозин — белки, сокращающие скелетные мышцы и приводящие их в движение;
  • тубулин входит в состав ресничек и жгутиков клеток эукариотов.

Энергетическая

Белковые молекулы участвуют в энергетическом обмене. Окисляясь, они образуют молекулы АТФ, при расщеплении которых выделяется энергия. При расщеплении 1 г протеина освобождается 17,2 кДж энергии (около 41 ккал).

Презентация Функции белков - скачать бесплатно

Тест по теме

Мономерами белков являются:

    1. моносахариды;
    2. дисахариды;
    3. остатки нуклеиновых кислот;
    4. остатки аминокислот.

Процесс необратимого распада белковых молекул — это:

    1. деструкция;
    2. денатурация;
    3. ренатурация;
    4. конфигурация.

Простые белки состоят из остатков:

    1. фосфорной кислоты;
    2. углеводов;
    3. аминокислот;
    4. липидов.

Денатурация белка — это процесс:

    1. возобновления естественной структуры;
    2. нарушение природной конфигурации;
    3. раскручивание белковой молекулы без нарушения первичной структуры;
    4. образование третичной конформации.

Ферменты отличаются от других белков тем, что всегда:

    1. являются катализаторами химических реакций;
    2. содержат витамины;
    3. способны денатурировать;
    4. имеют третичную конфигурацию.

Белок, который переносит кислород, — это:

    1. актин;
    2. кератин;
    3. гемоглобин;
    4. фибрин.

Первичная структура белка — это:

    1. цепочка остатков аминокислот, расположенных в определенной последовательности;
    2. цепь аминокислотных остатков, расположенных в какой-либо последовательности;
    3. спираль;
    4. глобула.

Белки не выполняют функцию:

    1. энергетическую;
    2. термоизоляционную;
    3. транспортную;
    4. сократительную.

Белки, обеспечивающие сокращение мышц:

    1. альбумин и кератин;
    2. гемоглобин и фибрин;
    3. актин и миозин;
    4. альбумин и иммуноглобулин.

В основе умения организма реагировать на изменения внешней среды лежит способность полипептидов:

    1. ускорять химические реакции;
    2. изменять пространственную конфигурацию;
    3. к растворимости;
    4. регулировать все процессы жизнедеятельности.

Видео

Данное видео обобщит полученные во время прочтения статьи знания.

Отзывы и комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Adblock detector