Белок - основа жизни

Белки – основа всего живого
Все живые организмы, как животные, так и растительные, содержат белки, которые являются важнейшими составляющими клеток и тканей. В организме человека белки также являются основными строительными блоками и находятся во всех его клетках.
Белки являются основными компонентами гормонов – веществ, контролирующих деятельность тканей и органов.

Все белки состоят из аминокислот, которые соединяются в пептидную связь.
Пептидной связью называется связь, образующаяся между остатком –NH– аминогруппы одной молекулы аминокислоты и остатком –СО– карбоксильной группы другой молекулы аминокислоты.
Пептидная связь повторяется в полимере много раз, поэтому полимер соответственно называют полипептидом.

Структуры белка
Структуру белка определяет порядок чередования остатков аминокислот в полипептидной цепи. Такую структуру называют первичной (линейной).
Порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи – линейная структура.
Тип связи: пептидная связь –NH–CO–
Помимо первичной структуры, белковые молекулы имеют вторичную, третичную и четвертичную структуры.

Вторичная (спиралевидная)
Закручивание полипептидной цепи в спираль – спиралевидная структура.
Тип связи: внутримолекулярные водородные связи
Третичная (глобулярная)
Упаковка вторичной спирали в клубок – клубочковидная структура.
Тип связи: дисульфидные и ионные связи.

Четвертичная
Взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса. В состав белка с четвертичной структурой могут входить как идентичные, так и различающиеся полипептидные цепочки.
Тип связи: комплекс из отдельных белков (гемоглобин)

Большая заслуга в расшифровке структур белковых молекул принадлежит немецкому химику-органику Э. Г. Фишеру и русскому биохимику А. Я. Данилевскому.

Химические свойства
При нагревании, под действием сильных кислот или оснований, солей тяжелых металлов и некоторых других реагентов происходит необратимое осаждение (свертывание) белков, называемое денатурацией.
Если денатурация не затронула первичной структуры, она обратима и поддается ренатурации.
Ренатурация - это процесс восстановления структуры белка после денатурации (т.е. после разрушения этой структуры под воздействием внешних факторов, таких как температура)

Денатурация и ренатурация

Гидролиз
Большинство белков свертывается при температуре до 100°с. Именно поэтому все живое гибнет в огне, практически все – при кипячении в воде.
Под действием ферментов, а также водных растворов кислот или щелочей происходит разрушение первичной структуры белка в результате его гидролиза по пептидным связям. Гидролиз приводит к образованию более простых белков и аминокислот.

Качественные реакции
Белки дают две качественные реакции.
Биуретовая реакция. При действии на белки свежеполученного осадка гидроксида меди (II) в щелочной среде возникает фиолетовое окрашивание.
Ксантопротеиновая реакция. При действии на белки концентрированной азотной кислотой образуется белый осадок, который при нагревании желтеет, а при добавлении водного раствора аммиака становится оранжевым.

Функции белков
Ферментативная функция.
Большинство химических реакций в организме протекают в присутствии биологических катализаторов – ферментов, имеющих белковую природу. В отличии от химических катализаторов ферменты обладают уникальной активностью (увеличивают скорости реакций в миллиарды раз) и селективностью (каждый фермент катализирует одну реакцию или один тип превращений).
Транспортная функция.
Белковые молекулы осуществляют перенос других молекул или ионов по тканям и органам. Важнейшим транспортным белком является гемоглобин крови, который переносит кислород.

Структурная функция.
Белки – это строительный материал почти всех тканей: мышечных, опорных, покровных.
Защитная функция.
Особые белки – антитела и антитоксины определяют такое защитное свойство организмов, как иммунитет.
Сигнальная функция.
Белки-рецепторы воспринимают и передают сигналы, поступившие от соседних клеток или окружающей среды.
Запасающая (энергетическая) функция.
Эту функцию в клетках живых организмов выполняют особые белки. Они служат строительным материалом и обеспечивают энергией развитие новых организмов.