Белки
Белки — органические вещества клетки наряду с другими. Их молекулы являются полимерами — сложными веществами, которые складываются из более простых. Мономеры белков (из которых они образуются) — это аминокислоты.
Все аминокислоты имеют в составе аминогруппу (NH₂), карбоксильную группу (СООН) и радикал (R, ту группу, которая отличает конкретную аминокислоту от всех других).
Белки живых организмов состоят из 20 разновидностей аминокислот. По характеру поступления в организм они подразделяются на заменимые и незаменимые.
Заменимые аминокислоты организм человека (или животных) может синтезировать самостоятельно. Незаменимые аминокислоты — нет, они попадают в организм при питании.
Поэтому в питании белки подразделяют на полноценные, которые содержат все незаменимые аминокислоты (чаще животного происхождения) и неполноценные, которые не содержат каких-то аминокислот (растительного происхождения).
Молекула белка имеет сложную организацию:
- Первичная структура белка (полипептид): цепочка аминокислот, соединённых пептидными связями. Она определяет, какие химические свойства будут у белка и какие структуры других уровней из него образуются.
- Вторичная структура: спираль из цепочки первичной структуры, витки которой соединены водородными связями.
- Третичная структура: глобула, в которую сворачивается вторичная структура за счёт дисульфидных, ионных и гидрофобных связей. Глобулярные белки растворимы в воде, к ним относят ферменты, антитела и многие другие.
- Четвертичная структура: надмолекулярный комплекс из нескольких глобул и часто ионов металлов. Например, гемоглобин крови содержит ионы железа, хлорофилл растений — ионы магния.
Под воздействием внешних факторов (высокая температура, кислоты, щелочи, радиация, УФ-излучение) происходит денатурация белка – разрушение структуры с потерей его свойств и функций.
Если воздействие было незначительным и первичная структура не распалась, возможна ренатурация — восстановление структуры белка.
Если воздействие было сильным, происходит необратимая денатурация — деструкция, разрушение первичной структуры на аминокислоты.
Функции белков в клетке и организме:
- Ферментативная: белки-ферменты – это биологические катализаторы, которые ускоряют все химические реакции в клетках. Каждый фермент ускоряет только одну реакцию и работает в строго определённом диапазоне температуры и рН-среды. Без ферментов протекание большей части реакций невозможно. Некоторые ферменты состоят не только из белков, но ещё включают небелковые компоненты — коферменты или кофакторы, в роли которых выступают витамины или ионы металлов. Именно поэтому нам (и всем другим живым организмам) нужны витамины — они обеспечивают правильное протекание реакций обмена веществ.
- Строительная: белки образуют мышцы (актин и миозин), ткани и органы (коллаген и эластин), волосы, ногти, когти и шерсть (кератин).
- Защитная: белки-антитела обеспечивают иммунитет к инфекционным заболеваниям, а белки плазмы крови протромбин и фибриноген помогают защитить организм от потери крови, участвуя в образовании тромба.
- Двигательная: белки актин и миозин помогают мышцам сокращаться, а животным двигаться.
- Транспортная: специализированные белки переносят вещества по организму: гемоглобин — кислород по кровеносным сосудам, миоглобин — кислород по мышечным волокнам, глобулины крови — липиды и гормоны. Транспортные белки мембраны обеспечивают транспорт веществ внутрь клетки и наружу.
- Регуляторная: некоторые гормоны, регулирующие работу организма, являются белками (инсулин, соматотропин).
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты также являются полимерами, только их мономеры — не аминокислоты, а нуклеотиды, которые имеют в составе азотистое основание, пятиуглеродный сахар и остаток фосфорной кислоты.
В состав нуклеотидов могут входить 5 видов азотистых оснований. Аденин, гуанин и цитозин входят во все нуклеотиды, тимин — только в нуклеотиды ДНК, а урацил — только в нуклеотиды РНК.
Сахар в нуклеотиде может быть представлен:
- рибозой – такая молекула будет называться рибонуклеиновой кислотой (РНК);
- дезоксирибозой – такую молекулу мы назовём дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК).
Нуклеотиды не только образуют нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), но и могут самостоятельно выполнять энергетические и транспортные функции (АТФ, НАД, НАДФ) в клетках.
Подробнее об АТФ и её значении можешь прочесть в главе «Метаболизм».
ДНК
ДНК — это две спиралевидно закрученные цепочки нуклеотидов, которые присоединяются друг к другу фосфодиэфирными связями, а цепочки соединяются между собой посредством водородных связей между азотистыми основаниями: аденин одной цепи образует две связи с тимином из соседней цепи, а цитозин образует три связи с гуанином (это называется принципом комплементарности).
Сложная форма обеспечивает молекуле ДНК стабильность, которая крайне важна, чтобы надёжно хранить наследственную информацию, содержащуюся в ней. Складываясь множество раз, сворачиваясь в спирали и обвиваясь вокруг специальных белков – гистонов, молекула ДНК образует хромосому.
РНК
РНК — это одна цепочка нуклеотидов, соединённых фосфодиэфирными связями. Тимина в её нуклеотидах заменяет основание урацил, а вместо сахара дезоксирибозы — рибоза.
РНК может быть информационной, транспортной и рибосомальной:
- информационная РНК – длинная линейная молекула, которая копирует информацию о составе белков из молекулы ДНК и переносит её на рибосомы, где эти белки синтезируются;
- транспортная РНК – самая мелкая молекула РНК, которая присоединяет к себе аминокислоты и переносит их на рибосомы как строительный материал для синтеза;
- рибосомальная РНК – самая многочисленная молекула РНК (иногда более 80% всех РНК клетки), образует рибосомы, на которых происходит синтез белка.
Подробнее о том, как происходит синтез, ты можешь прочесть в главе «Пластический обмен: биосинтез белка».
Нуклеиновые кислоты выполняют в клетках и организмах 2 функции:
- хранят и передают наследственную информацию;
- регулируют синтеза белка в клетках.
Автор:
Хусаинова Валерия, руководитель направления методической разработки “100балльного репетитора” по предметам ОГЭ и 10 класса
