Біологічна організація білків

Размещено на http://www.allbest.ru/

Біологічні макромолекули - високомолекулярні природні сполуки, що є структурною, основою всіх живих організмів і відіграють визначальну роль у процесах життєдіяльності. До Б. відносяться білки, нуклеїнові кислоти і полісахариди; відомі також змішані Б. - глікопротеїди, ліпопротеїди, гліколіпіди та ін..

Біологічні макромолекули побудовані з тисяч, іноді мільйонів, атомів, зібраних у точно детерміновану просторову структуру. Кожна з цих макромолекул несе специфічну інформацію, укладену в їх структурі. Її можна розглядати як серію біологічних послань, які можуть бути «прочитані» при їх взаємодії з іншими молекулами, що дозволяє здійснити певну функцію, необхідну для клітини. [1]

Біологічні макромолекули - біополімерів: нуклеїнових кислот, білків, полісахарідів, а також інших Важливим органічніх речовін.

Гетерогенність властива всім рівням біологічної організації аж до структури окремої біологічної макромолекули - нуклеїнової кислоти або білка. Гомогенні макромолекули гомополімерів містяться в живих організмах, але не беруть участі в найбільш важливих процесах біосинтезу та метаболізму.

Основні біологічно функціональні речовини - біополімери, білки і нуклеїнові кислоти-являють собою макромолекули, що містять одиничні зв'язки, не пов'язані з подвійними зв'язками. [2,3]

Білки - біоорганічні високомолекулярні сполуки, молекули яких мають форму гетерополімери, побудовані із залишків амінокислот, з'єднаних пептидними зв'язками. Білки, до складу яких входять тільки залишки амінокислот, об'єднані в поліпептидні ланцюги, отримали назву простих білків. Білки, до складу яких входять приєднані ковалентними або ковалентним зв'язками інші біомолекули або іони металів, називаються складними білками. [4]

На початку розвитку мембранології вважали, що мембранні білки по своїй структурі досить гомогенні і укладені у вигляді 3-шарів по поверхні бішару.

Сполуками неамінокіслотноі природи, що входять до складу складних білків (простетичної групи), можуть бути вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти, нуклеотиди, порфірини, іони металів, залишки фосфорної кислоти. Простетичної група може бути з'єднана з білковою частиною (апопротеїнів) як ковалентними зв'язками, так і ковалентним (водневими, іонними, гідрофобними).[5]

Залежно від хімічної природи простетичної групи складні білки поділяються на:

а) глікопротеїни - білки, простетичної групами в яких є моно-або олігосахаридів. У складі глікопротеїнів вуглеводна частина ковалентно пов'язана з однією з бічних амінокислотних радикалів пептидного ланцюга. Комплекси білків з високомолекулярними гетерополісахаріди (мукополісахариди) називаються протеоглікани;

б) ліпопротеїни - білки, простетичної групами яких є ліпіди (тріаціл-гліцерин, складні ліпіди та ін);

в) нуклеопротеїди - білки, небілкової частини яких є нуклеїнові кислоти ДНК і РНК (дезоксірібонуклеопротеіни і рибонуклепротеіну, відповідно). Нуклеопротеїни є надмолекулярних комплексів, складових субклітинні органели - хроматин, рибосоми тощо;

г) хромопротеіни - білки, що мають забарвлену, пігментну простетические групи (нуклеотид, порфирин в комплексі з металом); прикладами хромопротеінів є флавопротеїни і цитохроми дихального ланцюга мітохондрій, гемоглобін еритроцитів;

д) металопротеїни - білки, що містять метал, що не входить до складу металопорфірінового комплексу;

е) фосфопротеінов - білки, що містять у своєму складі залишок фосфорної кислоти, поєднаний фосфодіефірних зв'язком з гідроксильною групою серину або треоніну пептидного ланцюга [1].

Гомогенність и молекулярна маса білків

Спосіб очищення білковіх препаратів від нізькомолекулярніх домішок: діаліз, електродіаліз, крісталізація и ільфільтрація. Методи визначення гомогенності білковіх препаратів: по Незалежності розчінності кількості твердої Фазі, по хроматографічної, електроогорепіческой и гравітаційної однорідності, за кристалічності, за змістом HS-групи и кінцевіх амінокислот.

Молекулярна маса білків. Поняття фізічному и хімічному значеннях молекулярної Масі білків.

Методи визначення молекулярної Масі Білка: гравітаційній (ультрацентрифугирование), віскозометріческій, осмометріческій, електронно-мікроскопічний, хроматографічний, хімічний, оптичний.

Всі білки мають унікальну тривимірні просторову організацію (конформацію), що є структурною основою їх специфічної біологічної функції.

Вісоковпорядковані конформації білкових молекул створюються на основі поліпептидних ланцюгів, що мають ковалентний структуру, і стабілізуються за рахунок утворення між амінокислотними залишками певних пептидних ділянок слабких фізико-хімічних зв'язків та взаємодій.

Синтез білка відбувається на рибосомах у вигляді первинної структури, тобто розташованих в певній кількості і певній послідовності амінокислот, з'єднаних пептидними зв'язками, утвореними карбоксильної і б-аміногрупи сусідніх амінокислотних залишків.[6]

Нуклеїнові кислоти - це біополімері, які виконують найважлівіші біологічні функції - Збереження спадкової інформації та її реалізації Протяг життя клітіні.

Нуклеїнові кислоти - дезоксірібонуклеїнові кислоти (ДНК) та рібонуклеїнові кислоти (РНК) - Це полінуклеотіді, Що складаються з мономірних ланок - нуклеотідів (мононуклеотідів).

Нуклеїнові кислоти є вісокомолекулярнімі сполуки з молекулярною масою від декількох тисяч (Транспортні РНК) до кількох мільйонів дальтон (ДНК еукаріотів). Це біополімері, які разом Із білкамі належать до класу інформаційних біомакромолекул. Нуклеїнові кислоти виконують ряд унікальніх біологічних функцій, не властівіх іншім біополімерамі: забезпечуються Збереження и передавання нащадкам спадкової інформації, беруть безпосередню участь у механізмах її реалізації шляхом програмування матричного синтезу всіх білків індівідуального організму.[7]

Біологічні функції

Нуклеїнові кислоти виконують в клітці генетичні функції. Послідовність мономірних ланок (нуклеотидів) у дезоксирибонуклеїнової кислоти - ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) (іноді в рибонуклеїнової кислоти - РНК (рибонуклеїнова кислота)) визначає (у формі генетичного коду) послідовність мономірних ланок (амінокислотних залишків) у всіх синтезованих білках і, т. о ., будова організму і що протікають в ньому біохімічні процеси. При розподілі кожної клітини обидві дочірні клітини отримують повний набір генів завдяки попередньому самоудвоение (реплікації) молекул ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота). Генетична інформація з ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) переноситься на РНК (рибонуклеїнова кислота), синтезируемую на ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) як на матриці (транскрипція). Ця т. н. інформаційна РНК (рибонуклеїнова кислота) (і-РНК) служить матрицею при синтезі білка, що відбувається на особливих органелах клітини - рибосомах (трансляція) за участю транспортної РНК (рибонуклеїнова кислота) (т-РНК). Біологічна мінливість, необхідна для еволюції, здійснюється на молекулярному рівні за рахунок змін в ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота).

Вуглеводи - органічні сполуки, що складаються з однієї чи багатьох молекул простих цукрів. Молярна маса вуглеводів коливається в межах від 100 до 1000000 Так

По здатності до гідролізу на мономери вуглеводи діляться на дві групи: прості (моносахариди) і складні (дисахариди і полісахариди). Складні вуглеводи, на відміну від простих, здатні гідролізувати з утворенням моносахаридів, мономерів. Прості вуглеводи легко розчиняються у воді і синтезуються в зелених рослинах.

Складні вуглеводи, на відміну від простих, здатні гідролізувати з утворенням простих вуглеводів, мономерів. Прості вуглеводи легко розчиняються у воді і синтезуються в зелених рослинах. Крім невеликих молекул, в клітці зустрічаються і великі, вони є полімерами. Полімери - це складні молекули, що складаються з окремих «ланок», з'єднаних один з одним. Такі «ланки» називаються мономерами. Такі речовини, як крохмаль, целюлоза і хітин, є полісахариди - біологічними полімерами, що складаються з ковалентно з'єднаних ланок - моносахаридів. [8]

Біологічне значення вуглеводів

макромолекула білок вуглеводи

Вуглеводи виконують структурну функцію, тобто беруть участь у побудові різних клітинних структур (наприклад, клітинних стінок рослин).

Вуглеводи виконують захисну роль у рослин (клітинні стінки, що складаються з клітинних стінок мертвих клітин захисні освіти - шипи, колючки та ін.)

Вуглеводи виконують пластичну функцію - зберігаються у вигляді запасу поживних речовин, а також входять до складу складних молекул (наприклад, пентози (рибоза і дезоксирибоза) беруть участь у побудові АТФ, ДНК і РНК.

Вуглеводи є основним енергетичним матеріалом. При окисленні 1 грама вуглеводів виділяються 4,1 ккал енергії і 0,4 г води.

Вуглеводи беруть участь у забезпеченні осмотичного тиску і осморегуляції. Так, в крові міститься 100-110 мг /% глюкози. Від концентрації глюкози залежить осмотичний тиск крові.

Вуглеводи виконують рецепторну функцію - багато олігосахариди входять до складу сприймає частини клітинних рецепторів або молекул-лігандів. [9]

Полісахариди - це природні високомолекулярні вуглеводи макромолекули яких складаються із залишків моносахаридів.

Ці речовини складають основну масу органічної матерії в біосфері Землі. У живій природі вони виконують важливі біологічні функції, виступаючи в якості:

- Структурних компонентів клітин і тканин,

- Енергетичного резерву,

- Захисних речовин.

Полісахариди є продуктом реакції поліконденсації моносахаридів.

Основні представники полісахаридів - крохмаль і целюлоза - побудовані із залишків одного моносахариду - глюкози.

Список літератури

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія: Підручник.- Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. -508 с.

2. Супрун А.Д. Квантова теорія конфірмаційних збуджень білкових молекул: Навчальний посібник для студентів. - Київ: Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, 2005. - 70 с.

3. Мецлер Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Том 1. -М.: Издательство «Мир», 1980.

4. Глик, Б., Пастернак, Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. - М. : Мир, 2002.

5. http://slive.hmarka.net - Нуклеїнові кислоти

6. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков: Учеб. для биол. спец. Вузов/ Под ред. А.С. Спирина. -М.: Высш. шк., 1996.

7. Кочетков Н.К., Торгов И.В., Ботвинник М.М. Химия природных соединений. М. : Издательство Академии наук СССР, 1969.

8. Страйер Л. Биохимия: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - Т. 1 - 232 с.

9. Мари Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: В 2-х томах. Т. 1. Пер. с англ.: - М.: Мир, 1993. - 384 с.

Размещено на Allbest.ru