білка

Білки, розмовна теж Білки називаються макромолекули, що складаються з амінокислот. Амінокислоти в основному складаються з елементів вуглецю, водню, кисню, азоту і - рідше - сірки. Білки є одним з основних будівельних блоків усіх клітин. Вони не тільки надають клітинній структурі, але є молекулярними «машинами», які транспортують речовини, перекачують іони, каталізують хімічні реакції та розпізнають речовини сигналу.

Будівельні блоки білків відомі як певні протеїногенний, Отже, утворюють білок, призначені амінокислоти, які пов’язані з ланцюгами пептидними зв’язками. У людини існує 21 різна амінокислота: 20 відомих давно і селеноцистеїн. Амінокислотні ланцюги мають довжину до кількох 1000 амінокислот, при цьому амінокислотні ланцюги довжиною менше 100 амінокислот насправді називаються пептидами і лише білками з більшою довжиною ланцюга. Молекулярний розмір білка зазвичай дається в кіло-дальтон (кДа). Титин, найбільший з відомих людських білків з приблизно 3600 кДа, складається з понад 30000 амінокислот і містить 320 доменів білка.

Кількість можливих різних ланцюгів амінокислот є гігантською. Маючи довжину ланцюга 100, 21 різна амінокислота призводить до немислимого числа 21 100 або 10 132 можливості зв’язування. Це число перевищує кількість усіх атомів у Всесвіті («лише» 6 · 10 79 частинок) у 10 52 рази.

Склад білка, а отже, і його структура кодуються у відповідному гені.

Слово білка була заснована в 1838 році Йонсом Якобом Берцеліусом від грецького слова πρωτευω (протеуо, “Я займаю перше місце”, від πρωτος, протос, "Перший", "найважливіший"). Це підкреслює важливість білків для життя.

Надалі рекомендовані знання спеціалістів

Постійно точні контрольні ваги завдяки 12 безкоштовним підказкам

Зрозумійте вплив статичної електрики на ваші ваги

Яка чутливість моєї шкали?

Зміст

Значення для організму

Завдання білків в організмі різноманітні. Прикладами є:

Мутації в гені викликають зміни в структурі білка, який кодується геном. Це може призвести до помилок у активності білка. Такі помилки, іноді з повною втратою білкової активності, лежать в основі багатьох спадкових захворювань.

Просторова структура

Їх просторова структура (їх складчастість) особливо важлива для функціонування білків. Структуру білка можна описати на чотирьох рівнях:

Багато складних білків не можуть спонтанно згортатися, тобто вони можуть приймати свою фізіологічну структуру, а натомість потребують складних допоміжних засобів, так званих шаперонів. Шаперони зв'язуються з новоутвореними (або пошкодженими, денатурованими) амінокислотними ланцюгами і допомагають їм отримати свою структуру за допомогою хімічної енергії.

Існує дві основні групи білків:

• глобулярні білки, третинна або четвертинна структура яких виглядає приблизно сферичною або грушоподібною і які зазвичай добре розчиняються у воді або сольових розчинах (наприклад, білок білка, Ов альбумін називається),
• фібрилярні білки, які мають ниткоподібну або волокнисту структуру, в основному нерозчинні і належать до підтримуючих та структурних речовин (наприклад, кератини у волоссі та нігтях, колаген, актин та міозин для скорочення м’язів).

Білкова поверхня

Задля простоти, часто лише хребет (Хребет) білка (наприклад, зображення вгорі праворуч). Однак для розуміння функції поверхню білка має велике значення. Оскільки бічні ланцюги амінокислот виступають із хребта в космос, вони також вносять вирішальний внесок у структуру: Хід магістралі визначає загальну тривимірну структуру, але контури поверхні та їх хімічні властивості визначаються бічними ланцюгами.

Денатурація

Вторинна і третинна структура, а отже, і четвертинна структура білків можуть змінюватися через хімічні впливи, такі як кислоти, солі або органічні розчинники, а також фізичні впливи, такі як високі або низькі температури або тиск, без Змінюється послідовність амінокислот (первинна структура). Цей процес називається денатурацією і, як правило, незворотний, тобто вихідну тривимірну просторову структуру неможливо відновити без допомоги. Найвідоміший приклад цього - білок у курячих яйцях, який застигає при варінні, оскільки просторова структура молекул білка змінилася. Початковий рідкий стан вже не можна відновити. Відновлення денатурованого білка до початкового стану називається ренатурированием.

Люди денатурують, тобто готують їжу, щоб полегшити перетравлення їжі. Денатурація змінює фізичні та фізіологічні властивості білків, такі як B для смаженого яйця, яке денатурується теплом на сковороді. Тому висока температура може загрожувати життю людей. Оскільки власні білки організму денатуровані під час лихоманки через надмірно високу температуру тіла і більше не можуть виконувати свої життєво важливі завдання в організмі. Наприклад, деякі білки червоних кров'яних тілець вже денатурують при 42 ° C. Лихоманка насправді виконує захисну, а не руйнівну функцію. Оскільки висока температура лихоманки повинна знищити зловмисників та сторонні тіла, так звані антигени, і зробити їх нешкідливими. Ці антигени зазвичай денатурують при нижчих температурах, ніж власні білки організму.

Шматочки, які є результатом хімічного розщеплення білкових ланцюгів (протеоліз), називаються пептонами.

Дефіцит білка

Білок виконує велику кількість ролей в нашому організмі. Це необхідно для побудови та підтримання клітин організму та сприяє загоєнню ран та захворювань. Доросла людина повинна щодня вживати з їжею близько 1 грама білка на кілограм ваги. Потреба все ще зростає у вагітних та жінок, які годують груддю.

Дефіцит може мати жахливі наслідки:

• Випадання волосся (волосся складається на 97-100% з білків - кератину)
• Відсутність драйву
• У гіршому випадку виникає хвороба на дефіцит білка квашиоркор. Людей (переважно дітей), які страждають від квашиоркору, можна впізнати за великими животами. Організм намагається заповнити дефіцит білка водою, щоб через деякий час вода відкладалася в організмі (набряки). Інші симптоми:
  • М'язова слабкість
  • Затримка росту
  • Жирна печінка
  • Набряки
• Постійна нестача білка призводить до маразму та смерті.

Однак дефіцит білка вкрай рідко зустрічається в промислово розвинутих країнах і зустрічається лише при дієтах з надзвичайно низьким вмістом білка. Натомість середньостатистична німецька змішана дієта містить 100 грамів білка на день, протеїнів більше, ніж достатньо. Хоча білковий порошок часто рекламується як важливий для спортсменів-любителів, "наш звичайний раціон харчування також охоплює потреби білків у спортсменів", - йдеться у звіті Міністерства харчування та сільських районів Баден-Вюртемберга. Однак, згідно з дослідженнями, нарощування м’язів за допомогою силових тренувань навряд чи можливо, якщо ви отримуєте менше 1 грама білка на кілограм ваги в день. Щоденне споживання білка в кількості 1,5 грама на кілограм ваги вважається достатнім для силових спортсменів.

Синтез білка

Ми приймаємо білки з їжею. Під час нашого травлення ці білки розщеплюються на свої компоненти - амінокислоти. Людський організм особливо залежить від дев'яти амінокислот (із 21, які потрібні в цілому), оскільки вони є необхідними, а це означає, що організм не може їх виробляти сам. Амінокислоти транспортуються в кожну клітину з кров’ю. Послідовність амінокислот кодується в дезоксирибонуклеїновій кислоті (ДНК). У рибосомах, «механізмі виробництва білка» клітини, ця інформація використовується для збирання молекули білка з окремих амінокислот, завдяки чому амінокислоти зв’язуються в дуже специфічній послідовності, визначеній ДНК.

Постачальники білка

Їжа, дуже багата білком:

• плоть
• риба
• Яйця
• Молочні продукти (сир)
• горіхи
• Зерно
• Бобові (соя: 41,6%)
• Картопля (лише 2%, але багато незамінних амінокислот)

Дослідження Томаса Осборна та Лафайєта Менделя з 1914 року показали, що щури, яким давали тваринний білок, набирали вагу швидше, ніж щури, яким давали лише рослинний білок. З цього передчасно було зроблено висновок, що білок тваринного походження має «вищу якість», ніж рослинний білок. Однак пізніші дослідження Маккея з Університету Берклі показали, що щури, яким давали рослинний білок, здоровіші і живуть приблизно вдвічі довше.

Виявлення білків

• Поглинання УФ
• Ксантопротеїнова реакція
• Реакція Мійона
• Реакція нінгідрину
• Біуретова реакція
• Тест Бредфорда
• Визначення білка Лоурі
• Відповідь BCA

3D ілюстрація

Для кращого розуміння структури та функцій важливо відобразити просторову форму білків за допомогою відповідних графічних програм. В принципі, достатньо простої програми молекулярного спостереження (Глядач), з яких зараз існує велика кількість вільнодоступних та комерційно доступних прикладів. Однак, представляючи біомолекули, необхідне спрощення основи білка з вторинними структурними елементами спіраллю, листком тощо (пор. Білкова поверхня). У той же час існує великий спектр відповідних програмних пакетів, але більшість із них також мають додаткові функції. Приклади:

Найбільш поширеним форматом файлу для структур білків є формат pdb у вільно доступному Банку даних білків. Файл pdb містить рядкові записи для кожного атома білка, відсортовані відповідно до амінокислотної послідовності; у найпростішому випадку це атомний тип і декартові координати. Отже, це незалежний від системи формат простого тексту.

---