Название: Біологічна хімія

Жанр: Біологічна хімія

Просмотров: 21385


Загальна характеристика білків

Білки виконують першорядну роль у побудові живих організмів та у забезпеченні процесів життєдіяльності. Вони зустрічаються скрізь, де є життя.

Ще в ХІХ столітті при вивченні хімічного складу різноманітних тварин і рослин вченими були виділені речовини, які нагадували за деякими властивостями яєчний білок. Так, при нагріванні вони згорталися і набували білого кольору. Назва «білок» походить від німецького слова «Eiweiß», що означає яєчний білок або білок взагалі. У 1838 р. голландський хімік і лікар О.Мульдер першим спробував дати наукове обґрунтування білкам, визначив у них вміст азоту і дав їм назву «протеїни», як обов'язковому компоненту живих організмів.

Білки є основними структурними компонентами живих організмів і в кількісному відношенні посідають перше місце серед усіх макромолекул, які містяться в живій клітині. В організмі тварин білків міститься від 40 до 50\% і більше від сухої маси, менше у рослин - до 2030\%. У тканинах ссавців білки складають - 18-20\%, тоді як нуклеїнові кислоти, вуглеводи, ліпіди - 1-15\%. Суха маса організму людини складається на 45-50\% із білків, при цьому їх вміст досягає: у м'язах - 80\%, у серці - 60\%, печінці - 72\%, легенях - 82\%, нирках - 72\%, селезінці -84\%, у кістках - 28\%.

Але не тільки кількісні показники свідчать про важливу роль білків. Вони мають низку особливостей, не властивих іншим органічним сполукам, а саме:

- білки - найскладніші органічні сполуки в природі; кількість можливих різновидів білкових молекул може бути нескінченною, що необхідно для реалізації видової, органової й тканинної специфічності організмів;

- білкові сполуки, завдяки сукупності великої кількості функціональних груп і безлічі конформаційних станів, забезпечують різно-

7

манітність хімічних та інших перетворень, які лежать в основі біологічних функцій організмів;

- можливість взаємодії один з одним та з іншими сполуками, з утворенням білок-небілкових комплексів і внутрішньоклітинних біологічних структур, дозволяє білкам розпізнавати серед безлічі різних молекул клітини певну молекулу і вибірково сполучатися з нею. Це зумовлює структурну організацію речовини в живій клітині, спрямованість й послідовність хімічних перетворень у процесі метаболізму речовин;

- здатність відповідати на зовнішні і внутрішні впливи закономірною зміною конформації молекули, і відновлювати вихідний стан після припинення їх дії;

- наявність біокаталітичних (ферментативних) властивостей та інші якості забезпечують спільно з нуклеїновими кислотами передачу генетичної інформації, біосинтез білків та його регуляцію, ріст, диференціювання клітин і відтворення живих організмів.

Білки виконують різноманітні і надзвичайно важливі функції, наведені нижче.

1. Будівельна (структурна, пластична) функція. Макромолекули білків складають кістяк тканин і органів, утворюють основу протоплазми будь-якої живої клітини.

2. Каталітична, або ферментативна функція - одна з головних функцій білкових сполук. Вона полягає у прискоренні хімічних перетворень розпаду і синтезу речовин, перенесенні окремих груп атомів, електронів, протонів від однієї речовини до іншої тощо. Як біокаталізатори ферменти-білки беруть участь у тисячах взаємопов'язаних і взаємозумовлених перетворень, які відбуваються в живій клітині і складають основу її метаболізму. Ця функція дозволяє вважати білки найважливішим класом біо-регуляторів.

3. Рухова (механічна) функція. Будь-які форми руху в живій природі забезпечуються білковими структурами клітин. Білки беруть участь у забезпеченні різних форм механічного руху - у скороченні і розслабленні м'язів, у роботі внутрішніх органів (серця, легенів, шлунка та ін.). Ці процеси відбуваються за участю таких білків, як актин, міозин, тропоміозин і ряду інших.

4. Транспортна функція. Окремі групи білків здатні взаємодіяти з різноманітними сполуками і переносити їх. Так транспортуються в організмі нерозчинні у воді речовини (кисень, діоксид вуглецю, іони металів, ліпіди та ін.) і токсичні продукти (білірубін та ін.). Перенесення багатьох речовин через клітинні мембрани здійснюється за рахунок особливих білків-переносників.

5. Захисна функція. Ряд білкових сполук допомагає організму боротися зі збудниками хвороб та деякими патологіями. Процес зсідання крові, який захищає організм від надмірної її втрати, проходить за участю багатьох білкових факторів. Внутрішні стінки органів травлення вистелені захисним шаром слизових білків-муцинів. Ос-8

нову шкіри, що охороняє організм від багатьох зовнішніх впливів, складають білки (колаген).

6. Регуляторна функція. Вона забезпечує регуляцію обміну речовин у клітинах та інтеграцію обміну в різних клітинах цілого організму. Ряд гормонів за своєю будовою належать до білків або продуктів їх перетворення; вони беруть участь у регуляції різноманітних процесів, які протікають в організмі. Регуляторна дія білків не обмежується тільки каталітичною та гормональною. Деякі білки відіграють роль інгібіторів активності ферментів і таким шляхом регулюють їх дію. Відома група білків - регуляторів геному. В останні роки виділені і широко вивчаються специфічні білки й пептиди, пов'язані із процесами пам'яті, знеболювання, сну, поведінки і деякими психічними станами.

7. Рецепторна функція. Багато білкових сполук виконують важливу функцію вибіркового розпізнавання і приєднання окремих речовин. На поверхні клітинних мембран, а також усередині клітини розташовуються рецептори - білкові утворення, здатні вибірково взаємодіяти з різноманітними регуляторами (гормонами, медіаторами й іншими біологічно активними сполуками), зумовлюючи цілу низку специфічних ефектів.

8. Поживна функція. Цю функцію виконують так звані резервні, запасні білки, які є джерелом живлення плоду, клітин, які розвиваються. Білки - найважливіша складова частина їжі людини і корму тварин. Білку та його компонентам відводиться центральне місце і в проблемі створення синтетичної їжі, над розв'язанням якої працюють багато лабораторій світу.

9. Знешкоджувальна функція. Завдяки різноманітним функціональним групам білки можуть зв'язувати різні токсичні сполуки (важкі метали, алкалоїди, токсини та ін.) і знешкоджувати їх. На цьому засноване їхнє застосування як антидотів.

10. Енергетична функція. При повному розпаді одного грама білка виділяється 17,1 кДж енергії, що вказує на здатність білків брати участь у забезпеченні організму енергією. Але використання білків із цією метою відбувається тільки у випадку нестачі основних джерел енергії - вуглеводів і ліпідів.

11. Когенетична функція (префікс «ко» в перекладі з латинської означає сумісність дії). Ця функція виконується складними білками - нуклеопротеїнами. Самі білки - це негенетичний (неспадковий) матеріал, але вони допомагають нуклеїновим кислотам реалізувати здатність до перенесення генетичної інформації і відтворення.

Поряд із наведеними, білки виконують ще й інші функції: енерготрансформуючу - беруть участь у трансформації електричної й осмотичної енергії в хімічну (АТФ); енергоосмотичну - забезпечують утворення різниці електричних зарядів і градіента концентрації іонів на мембрані; створюють онкотичний тиск;

9

входять до складу буферних систем організму, впливаючи на кислотно-основну рівновагу крові, на рН.

На сьогодні досягнуто значних успіхів у розкритті структури великої кількості білків, у вивченні взаємозв'язку структури і функції білків, механізму їх участі у найважливіших процесах життєдіяльності організму, у розумінні основ патогенезу багатьох хвороб. Білки, пептиди, амінокислоти та їх похідні, які виявляють біологічну активність, знайшли застосування у фармації в якості лікарських засобів. Білки мають велике народногосподарське значення. Вони є найважливішими компонентами їжі людини і сільськогосподарських тварин. Хронічна нестача білків призводить до різноманітних захворювань, зменшуючи тим самим середню тривалість життя.

загрузка...

загрузка...
загрузка...