Аминокислоты являются мономерами в молекулах

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: аминокислоты являются мономерами в молекулах с профессиональным описанием и объяснением.

После изучения темы «Белки» контрольной работы не предусмотрено, однако вполне уместен контроль знаний в форме теста.

1.

Мономерами молекул белка являются:

а) глюкоза; б) жирные кислоты;

в) глицерин; г) аминокислоты.

2. Структурная особенность молекул аминокислот, отличающая их друг от друга:

а) радикал; б) аминогруппа;

в) карбоксильная группа; г) нитрогруппа.

3. В первичной структуре молекул белка остатки аминокислот соединены между собой посредством следующей химической связи:

а) дисульфидная; б) пептидная;

в) водородная; г) ионная.

4. Синтез белков происходит в органоидах клетки, называемых:

а) хлоропласты; б) рибосомы;

в) митохондрии; г) аппарат Гольджи.

5. При расщеплении 1 г белка освобождается количество энергии (кДж):

а) 17,6; б) 38,9; в) 44,5; г) 56,7.

6. При последовательной обработке белка растворами щелочи и сульфата меди(II) (биуретовая реакция) появляется:

а) желтое окрашивание;

б) красно-фиолетовая окраска;

в) черный осадок;

г) осадок голубого цвета.

7. Составьте формулу дипептида, состоящего из остатков аминоуксусной кислоты (глицина) и
2-амино-3-гидроксипропановой кислоты (серина).

8. Напишите схему реакции гидролиза трипептида – глицилсерилаланина (аланин –
2-аминопропановая кислота).

1.

Общепринятое число аминокислот, участвующих в синтезе белков:

а) 35; б) 50; в) 20; г) 23.

2. Для всех аминокислот две общие структурные единицы:

а) радикал; б) аминогруппа;

в) карбоксильная группа; г) гидроксигруппа.

3. Пространственная конфигурация белковой молекулы, напоминающая спираль (вторичная структура белка), образуется благодаря многочисленным:

[2]

а) дисульфидным связям;

б) пептидным связям;

в) водородным связям;

г) сложноэфирным мостикам.

4. Процесс необратимого свертывания белков называется:

а) денатурация; б) полимеризация;

в) поликонденсация; г) гибридизация.

5. Первым белком, у которого удалось расшифровать первичную структуру (в 1954 г.), был:

а) казеин; б) инсулин;

в) глиадин; г) кератин.

6. При действии концентрированной азотной кислоты на белки (ксантопротеиновая реакция) появляется:

а) желтое окрашивание;

б) красно-фиолетовая окраска;

в) черный осадок;

г) осадок голубого цвета.

7. Составьте формулу дипептида, состоящего из остатков аминокислот – аланина и лейцина
(2-амино-4-метилпентановой кислоты).

8. Напишите схему реакции гидролиза трипептида – аланиллейцилглицина.

7

8

7

8

Биология и медицина

Белки: общие сведения

Белки — это нерегулярные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав большинства белков входят 20 разных аминокислот. В каждой из них содержатся одинаковые группировки атомов: аминогруппа -NH2 и карбоксильная группа -СООН. Участки молекул, лежащие вне амино- и карбоксильной групп, которыми и отличаются аминокислоты, называют радикалами (R).

В клетке находятся также свободные аминокислоты, составляющие аминокислотный фонд, за счет которого происходит синтез новых белков. Этот фонд пополняется аминокислотами, постоянно поступающими в клетку вследствие расщепления белков пищи пищеварительными ферментами или собственных запасных белков. Соединение аминокислот происходит через общие для них группировки: аминогруппа одной аминокислоты соединяется с карбоксильной группой другой аминокислоты, при их соединении выделяется молекула воды. Между соединившимися аминокислотами возникает пептидная связь, и образовавшееся соединение называют пептидом. Соединение из большого числа аминокислот называют полипептидом. Белок может представлять собой один или несколько полипептидов.

Для установления структуры белка прежде всего нужно знать, какие из 20 аминокислот входят в его состав. Оказалось, что такие белки, как казеин молока, миозин мышц, альбумин яйца, содержат набор всех 20 аминокислот, в белке-ферменте рибонуклеазе их 19, в инсулине — 18, а в сальмине (белок из молок рыб) — всего 7. В состав большинства белков входит 300-500 аминокислотных остатков, но есть и более крупные белки, состоящие из 1500 и более аминокислот.

Белки различаются составом аминокислот, числом аминокислотных звеньев, и, особенно, порядком чередования их в полипептидной цепи. Расчет показывает, что для белка, построенного из 20 различных аминокислот и содержащего в цепи 100 аминокислотных остатков, число возможных вариантов может составлять 10 130 .

Многие молекулы белков велики и по длине, и по молекулярной массе. Так, молекулярная масса инсулина — 5700, белка-фермента рибонуклеазы — 12700, яичного альбумина — 36000, гемоглобина — 65000. Огромное разнообразие в строении белков обеспечивает им выполнение множества функций. Если учесть, что размер каждой аминокислоты около 0,3 нм, то белок, составленный из многих аминокислотных остатков, должен представлять собой длинную нить. Но, как показало изучение свойств белков в растворах, макромолекула белка имеет форму компактных шаров (глобул) или вытянутых структур — фибрилл. Отсюда следует вывод, что полипептидная нить каким-то образом сплетена и образует клубок или пучок нитей. Исследования показали, что в укладке пептидной нити нет ничего случайного или хаотичного. Она свертывается упорядоченно , для каждого белка определенным образом.

Лекция №12. -Аминокислоты. Пептиды. Белки

Белки – сложные биополимеры, мономерами которых являются -аминокислоты. В составе белков в организме человека встречаются только 20-аминокислот. Индивидуальность белков определяется порядком чередования аминокислот в белке. Белки это важнейший класс биологических соединений. Они играют ключевую роль в клетке, присутствуют в виде главных компонентов в любых формах живой материи, поэтому по-прежнему неопровержимо определение Ф.Энгельса, что «жизнь есть способ существования белковых тел». Белки чрезвычайно разнообразны по структуре и выполняют многочисленные биологические функции. Так в одном организме Escherichia сolli содержится более 3000 различных белков.

Название белки получили от яичного белка, который с незапамятных времен использовался в пищу.

Молекулярная масса белков варьирует от 5000 до 1млн и более. Белками являются ферменты, гормоны, антибиотики, токсины. Белки выполняют разнообразные функции: каталитические (ферменты), двигательные (актин, миозин) транспортные (гемоглобин, миоглобин, цитохромы), защитные (иммуноглобулины, антигены, фибриноген), рецепторные (родопсин), регуляторные (гистоны, репрессоры,) запасающие (казеин, овальбумин) Энергетическую функцию выполняют запасающие белки или иные в условиях длительного голодания или интенсивной длительной работы мышц.

Читайте так же:  Связи аминокислот в белке

Сравнительно небольшие молекулы с массой до 5000 называют пептидами, к ни относят некоторые гормоны (вазопрессин, адренокортикотропный гормон), глюкагон, нейропептиды мозга (эндорфин), пептиды сна, памяти, и т.п., алкалоиды (эрготамин) антибиотики (грамицидин)

I. -Аминокислоты

-Аминокислоты – гетерофункциональные соединения, молекулы которых содержат карбоксильную и аминогруппу у одного и того же атома углерода. В большинстве АК, этот атом углерода — хиральный центр. В АК, которые являются мономерами белков, он имеет относительную — L конфигурацию. Конфигурация определяется по первому хиральному атому (-углерод).

Все -АК имеют общий фрагмент или “стандартный блок” и отличаются радикалом у -углеродного атома. Отсутствует радикал только у глицина, у него вместо радикала атом водорода.

NH2 – СН – СООН

1. Номенклатура аминокислот и их классификация и по строению радикалов

Названия для АК применяют преимущественно тривиальные (глицин от слова сладкий –glykos, серин от слова serieum – шелковистый, получен из фибрина шелка), для записи используют их трехбуквенное обозначение. В составе полипептидной цепочки остаток АК, не имеющий карбоксильной группы в стандартном блоке называется с изменением окончания –ИН на –ИЛ. Например, глицил вместо глицин и т.д.

По строению углеродного скелета радикалов АК делятся на алифатические, ароматические и гетероциклические. В составе радикалов могут быть функциональные группы, придающие им специфические свойства: карбоксильная, амино-, тиольная, амидная, гидроксильная, гуанидиновая. Сами АК все в воде растворимы, но в составе белка свойства радикала оказывают влияние на растворимость белка в воде, поэтому АК с гидрофобными неполярными радикалами формируют нерастворимые белки (коллаген), АК с гидрофильными полярными радикалами формируют растворимые в воде белки (альбумины). Гидрофобные радикалы это углеводородные структуры, которые способны «склеиваться» друг с другом образуя гидрофобные связи, но не образуют водородные связи с водой и поэтому не растворяются в ней. К ним относятся радикалы с неполярными связями (углеводородные радикалы). Гидрофильные радикалы имеют полярные связи и образуют диполь-дипольные или водородные связи водой. Гидрофобные и гидрофильные радикалы АК определяют пространственное строение белка, в который они входят.

Среди полярных радикалов также выделяют с зарядом (положительно и отрицательно заряженные), они лучше растворяются в воде и незаряженные, они растворяются в воде хуже.

Таблица. Строение аминокислот – мономеров белка

1.АК с алифатическими углеводородными радикалами (гидрофобные)

Аминокислоты являются мономерами в молекулах

Специально для наших читателей мы ежемесячно составляем варианты для самопроверки.

По окончании работы система проверит ваши ответы, покажет правильные решения и выставит оценку по пятибалльной или стобалльной шкале.

Если ваш школьный учитель составил работу и сообщил вам номер, введите его сюда.

Вы можете составить вариант из необходимого вам количества заданий по тем или иным разделам задачного каталога. Для создания стандартных тестов воспользуйтесь кнопками снизу.

Аминокислоты являются мономерами в молекулах

Специально для наших читателей мы ежемесячно составляем варианты для самопроверки.

По окончании работы система проверит ваши ответы, покажет правильные решения и выставит оценку по пятибалльной или стобалльной шкале.

Если ваш школьный учитель составил работу и сообщил вам номер, введите его сюда.

Вы можете составить вариант из необходимого вам количества заданий по тем или иным разделам задачного каталога. Для создания стандартных тестов воспользуйтесь кнопками снизу.

Аминокислоты являются мономерами в молекулах

Глава III. БЕЛКИ

§ 6. АМИНОКИСЛОТЫ КАК СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ БЕЛКОВ

Природные аминокислоты

Аминокислоты в живых организмах встречаются преимущественно в составе белков. Белки построены в основном двадцатью стандартными аминокислотами. Они являются a-аминокислотами и отличаются друг от друга строением боковых групп (радикалов), обозначаемых буквой R:

Разнообразие боковых радикалов аминокислот играет ключевую роль при формировании пространственной структуры белков, при функционировании активного центра ферментов.

Структура стандартных аминокислот приведена в конце параграфа в табл.3. Природные аминокислоты имеют тривиальные названия, оперировать которыми при записях структуры белков неудобно. Поэтому для них введены трехбуквенные и однобуквенные обозначения, которые также представлены в табл.3.

Пространственная изомерия

У всех аминокислот, за исключением глицина, a-углеродный атом является хиральным, т.е. для них характерна оптическая изомерия. В табл. 3 хиральный атом углерода обозначен звездочкой. Например, для аланина проекции Фишера обоих изомеров выглядят следующим образом:

Для их обозначения, как и для углеводов, используется D, L-номенклатура. В состав белков входят только L-аминокислоты.

L- и D-изомеры могут взаимно превращаться друг в друга. Этот процесс называется рацемизацией.

Интересно знать! В белке зубов – дентине – L-аспарагиновая кислота самопроизвольно рацемизуется при температуре человеческого тела со скорость 0,10 % в год. В период формирования зубов в дентине содержится только L-аспарагиновая кислота, у взрослого же человека в результате рацемизации образуется D-аспарагиновая кислота. Чем старше человек, тем выше содержание D-изомера. Определив соотношение D- и L-изомеров, можно достаточно точно установить возраст. Так были изобличены жители горных селений Эквадора, приписывавшие себе слишком большой возраст.

Химические свойства

Аминокислоты содержат амино- и карбоксильную группы. В силу этого они проявляют амфотерные свойства, то есть свойства и кислот и оснований.

При растворении аминокислоты в воде, например, глицина, его карбоксильная группа диссоциирует с образованием иона водорода. Далее ион водорода присоединяется за счет неподеленной пары электронов у атома азота к аминогруппе. Образуется ион, в котором одновременно присутствуют положительный и отрицательный заряды, так называемый цвиттер-ион:

Такая форма аминокислоты является преобладающей в нейтральном растворе. В кислой среде аминокислота, присоединяя ион водорода, образует катион:

Читайте так же:  Российские производители спортивного питания

В щелочной среде образуется анион:

Таким образом, в зависимости от рН среды аминокислота может быть положительно заряженной, отрицательно заряженной и электронейтральной (при равенстве положительных и отрицательных зарядов). Значение рН раствора, при котором суммарный заряд аминокислоты равен нулю, называется изоэлектрической точкой данной аминокислоты. Для многих аминокислот изоэлектрическая точка лежит вблизи рН 6. Например, изоэлектрические точки глицина и аланина имеют значения 5,97 и 6,02 соответственно.

Две аминокислоты могут реагировать друг с другом, в результате чего отщепляется молекула воды и образуется продукт, который называется дипептидом:

Связь, соединяющая две аминокислоты, носит название пептидной связи. Если пользоваться буквенными обозначениями аминокислот, образование дипептида можно схематически представить следующим образом:

Аналогично образуются трипептиды, тетрапептиды и т.д.:

H2N – лиз – ала – гли – СООН – трипептид

H2N – трп – гис – ала – ала – СООН – тетрапептид

H2N – тир – лиз – гли – ала – лей – гли – трп – СООН – гептапептид

Пептиды, состоящие из небольшого числа аминокислотных остатков, имеют общее название олигопептиды.

Интересно знать! Многие олигопептиды обладают высокой биологической активностью. К ним относится ряд гормонов, например, окситоцин (нанопептид) стимулирует сокращение матки, брадикинин (нанопептид) подавляет воспалительные процессы в тканях. Антибиотик грамицидин С (циклический декапептид) нарушает регуляцию ионной проницаемости в мембранах бактерий и тем самым убивает их. Грибные яды аманитины (октапептиды), блокируя синтез белка, способны вызвать сильное отравление у человека. Широко известен аспартам — метиловый эфир аспартилфенилаланина. Аспартам имеет сладкий вкус и используется для придания сладкого вкуса различным продуктам, напиткам.

Классификация аминокислот

Существует несколько подходов к классификации аминокислот, но наиболее предпочтительной является классификация, основанная на строении их радикалов. Выделяют четыре класса аминокислот, содержащих радикалы следующих типов; 1) неполярные (или гидрофобные); 2) полярные незаряженные; 3) отрицательно заряженные и 4) положительно заряженные:

К неполярным (гидрофобным) относятся аминокислоты с неполярными алифатическими (аланин, валин, лейцин, изолейцин) или ароматическими (фенилаланин и триптофан) R-группами и одна серусодержащая аминокислота – метионин.

Полярные незаряженные аминокислоты в сравнении с неполярными лучше растворяются в воде, более гидрофильны, так как их функциональные группы образуют водородные связи с молекулами воды. К ним относятся аминокислоты, содержащие полярную НО-группу (серин, треонин и тирозин), HS-группу (цистеин), амидную группу (глутамин, аспарагин) и глицин (R-группа глицина, представленная одним атомом водорода, слишком мала, чтобы компенсировать сильную полярность a-аминогруппы и a-карбоксильной группы).

Аспарагиновая и глутаминовая кислоты относятся к отрицательно заряженным аминокислотам. Они содержат по две карбоксильные и по одной аминогруппе, поэтому в ионизированном состоянии их молекулы будут иметь суммарный отрицательный заряд:

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

К положительно заряженным аминокислотам принадлежат лизин, гистидин и аргинин, в ионизированном виде они имеют суммарный положительный заряд:

В зависимости от характера радикалов природные аминокислоты также подразделяются на нейтральные, кислые и основные. К нейтральным относятся неполярные и полярные незаряженные, к кислым – отрицательно заряженные, к основным – положительно заряженные.

Десять из 20 аминокислот, входящих в состав белков, могут синтезироваться в человеческом организме. Остальные должны содержаться в нашей пище. К ним относятся аргинин, валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин и гистидин. Эти аминокислоты называются незаменимыми. Незаменимые аминокислоты входят часто в состав пищевых добавок, используются в качестве лекарственных препаратов.

Интересно знать! Исключительно важную роль играет сбалансированность питания человека по аминокислотам. При недостатке незаменимых аминокислот в пище организм саморазрушается. При этом страдает в первую очередь головной мозг, что приводит к различным заболеваниям центральной нервной системы, психическим расстройствам. Особенно уязвим молодой растущий организм. Так, например, при нарушении синтеза тирозина из фенилаланина у детей развивается тяжелое заболевание финилпировиноградная олигофрения, вызывающее тяжелую умственную отсталость или гибель ребенка.

МАКРОЭЛЕМЕНТЫ — содержаться в больших количествах, в сумме составляют более 99% массы живого организма. Это кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, натрий, калий, хлор, кальций, магний.

Углеводы — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Их делят на простые — моносахариды (от греч. «монос» — один) и сложные — полисахариды (от греч. «поли» — много).

Липиды — это нерастворимые в воде жироподобные вещества и жиры, состоящие из глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Животные жиры содержатся в молоке, мясе, подкожной клетчатке. При комнатной температуре это твердые вещества. У растений жиры находятся в семенах, плодах и других органах. При комнатной температуре это жидкости. С жирами по химической структуре сходны жироподобные вещества. Их много в желтке яиц, клетках мозга и других тканях.

Белки — наиболее специфичны и важны для организма. Они относятся к непериодическим полимерам. В отличие от других полимеров их молекулы состоят из сходных, но нетождественных мономеров — 20 различных аминокислот.

Нуклеиновые кислоты (от лат. «нуклеус» — ядро) впервые обнаружены в ядре. Они бывают двух типов — дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). Биологическая роль их велика, они определяют синтез белков и передачу наследственной информации от одного поколения к другому.

[1]

Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух спирально закрученных цепей. Ширина двойной спирали 2 нм1, длина несколько десятков и даже сотен микромикрон (в сотни или тысячи раз больше самой крупной белковой молекулы). ДНК — полимер, мономерами которой являются нуклеотиды — соединения, состоящие из молекулы фосфорной кислоты, углевода — дезоксирибозы и азотистого основания.

(ДНК) — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

Читайте так же:  Аргинин и креатин вместе

В клетках эукариот (например, животных или растений) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У них и у низших эукариот (например, дрожжей) встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Кроме того, одно- или двухцепочечные молекулы ДНК могут образовывать геном ДНК-содержащих вирусов.

С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы. В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали».

В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином. Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК), рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК). Все эти типы РНК синтезируются на матрице ДНК за счёт копирования последовательности ДНК в последовательность РНК, синтезируемой в процессе транскрипции, и принимают участие в биосинтезе белков (процессе трансляции). Помимо кодирующих последовательностей, ДНК клеток содержит последовательности, выполняющие регуляторные и структурные функции.

Рибонуклеи́новая кисло́та (РНК) — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов.

Так же, как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), РНК состоит из длинной цепи, в которой каждое звено называется нуклеотидом. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара рибозы и фосфатной группы. Последовательность нуклеотидов позволяет РНК кодировать генетическую информацию. Все клеточные организмы используют РНК (мРНК) для программирования синтеза белков.

Азотистые основания в составе РНК могут образовывать водородные связи между цитозином и гуанином, аденином и урацилом, а также между гуанином и урацилом[15]. Однако возможны и другие взаимодействия, например, несколько аденинов могут образовывать петлю, или петля, состоящая из четырёх нуклеотидов, в которой есть пара оснований аденин — гуанин[16].

Важная структурная особенность РНК, отличающая её от ДНК — наличие гидроксильной группы в 2′ положении рибозы, которая позволяет молекуле РНК существовать в А, а не В-конформации, наиболее часто наблюдаемой у ДНК[17]. У А-формы глубокая и узкая большая бороздка и неглубокая и широкая малая бороздка[18]. Второе последствие наличия 2′ гидроксильной группы состоит в том, что конформационно пластичные, то есть не принимающие участие в образовании двойной спирали, участки молекулы РНК могут химически атаковать другие фосфатные связи и их расщеплять[19].

Белки́ (протеи́ны, полипепти́ды[1]) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Множество их комбинаций создают молекулы белков с большим разнообразием свойств.

Белки длиной от 2 до нескольких десятков аминокислотных остатков часто называют пептидами, при большей степени полимеризации — белками, хотя это деление весьма условно.

Молекулы белков имеют большие размеры, поэтому их называют макромолекулами. Кроме углерода, кислорода, водорода и азота, в состав белков могут входить сера, фосфор и железо. Белки отличаются друг от друга числом (от ста до нескольких тысяч), составом и последовательностью мономеров. Мономерами белков являются аминокислоты (рис. 1)

Бесконечное разнообразие белков создается за счет различного сочетания всего 20 аминокислот. Каждая аминокислота имеет свое название, особое строение и свойства. Их общую формулу можно представить в следующем виде:

Молекула аминокислоты состоит из двух одинаковых для всех аминокислот частей, одна из которых является аминогруппой (—NH2) с основными свойствами, другая — карбоксильной группой (—COOH) с кислотными свойствами. Часть молекулы, называемая радикалом (R), у разных аминокислот имеет различное строение. Наличие в одной молекуле аминокислоты основной и кислотной групп обусловливает их высокую реакционную способность. через эти группы происходит соединение аминокислот при образовании белка. При этом возникает молекула воды, а освободившиеся электроны образуют пептидную связь. Поэтому белки называют полипептидами

Последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи представляет первичную структуру белка. Она уникальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функции.

Большинство белков имеют вид спирали в результате образования водородных связей между —CO- и —NH- группами разных аминокислотных остатков полипептидной цепи. Водородные связи малопрочные, но в комплексе они обеспечивают довольно прочную структуру. Эта спираль — вторичная структура белка.

Третичная структура — трехмерная пространственная «упаковка» полипептидной цепи. В результате возникает причудливая, но для каждого белка специфическая конфигурация — глобула. Прочность третичной структуры обеспечивается разнообразными связями, возникающими между радикалами аминокислот.

Четвертичная структура характерна не для всех белков. Она возникает в результате соединения нескольких макромолекул с третичной структурой в сложный комплекс. Например, гемоглобин крови человека представляет комплекс из четырех макромолекул белка.

Такая сложность структуры белковых молекул связана с разнообразием функций, свойственных этим биополимерам.

Классификация по типу строения

По общему типу строения белки можно разбить на три группы:

Фибриллярные белки — образуют полимеры, их структура обычно высокорегулярна и поддерживается, в основном, взаимодействиями между разными цепями. Они образуют микрофиламенты, микротрубочки, фибриллы, поддерживают структуру клеток и тканей. К фибриллярным белкам относятся кератин и коллаген.

Читайте так же:  Сколько аминокислот кодирует 900

Глобулярные белки — водорастворимы, общая форма молекулы более или менее сферическая.

Мембранные белки — имеют пересекающие клеточную мембрану домены, но части их выступают из мембраны в межклеточное окружение и цитоплазму клетки. Мембранные белки выполняют функцию рецепторов, то есть осуществляют передачу сигналов, а также обеспечивают трансмембранный транспорт различных веществ. Белки-транспортёры специфичны, каждый из них пропускает через мембрану только определённые молекулы или определённый тип сигнала.

Простые и сложные белки

Помимо пептидных цепей, в состав многих белков входят и неаминокислотные группы, и по этому критерию белки делят на две большие группы — простые и сложные белки (протеиды). Простые белки состоят только из полипептидных цепей, сложные белки содержат также неаминокислотные, или простетические, группы. В зависимости от химической природы простетических групп среди сложных белков выделяют следующие классы[16]:

Гликопротеины, содержащие в качестве простетической группы ковалентно связанные углеводные остатки; гликопротеины, содержащие остатки мукополисахаридов относятся к подклассу протеогликанов. В образовании связи с углеводными остатками обычно участвуют гидроксильные группы серина или треонина. Большая часть внеклеточных белков, в частности, иммуноглобулины относится к гликопротеинам. В протеогликанах углеводная часть составляет

95 % от общей массы молекулы белка, они являются основным компонентом межклеточного матрикса;

Липопротеины, содержащие в качестве простетической части нековалентно связанные липиды. Липопротеины, образованные белками-аполипопротеинами и связывающимися с ними липидами, используются для транспорта липидов в крови;

Металлопротеиды, содержащие негемовые координационно связанные ионы металлов. Среди металлопротеидов есть белки, выполняющие депонирующие и транспортные функции (например, железосодержащие ферритин и трансферрин) и ферменты (например, цинксодержащая карбоангидраза и различные супероксиддисмутазы, содержащие в активных центрах ионы меди, марганца, железа и других металлов);

Нуклеопротеиды, содержащие нековалентно связанные ДНК или РНК. К нуклеопротеидам относится хроматин, из которого состоят хромосомы;

Фосфопротеины, содержащие в качестве простетической группы ковалентно связанные остатки фосфорной кислоты. В образовании сложноэфирной связи с фосфатом участвуют гидроксильные группы серина, треонина и тирозина. Фосфопротеином, в частности, является казеин молока[23];

Хромопротеиды, содержащие окрашенные простетические группы различной химической природы. К ним относится множество белков с металлсодержащей порфириновой простетической группой, выполняющие разнообразные функции: гемопротеины (белки, содержащие в качестве простетической группы гем, например, гемоглобин и цитохромы), хлорофиллы, флавопротеиды с флавиновой группой и др.

Аденозинтрифосфа́т (сокр. АТФ, англ. АТР) — нуклеотид, играет исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организмах; в первую очередь соединение известно как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. АТФ был открыт в 1929 году Карлом Ломанном[1], а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке[2].

Главная роль АТФ в организме связана с обеспечением энергией многочисленных биохимических реакций. Являясь носителем двух высокоэнергетических связей, АТФ служит непосредственным источником энергии для множества энергозатратных биохимических и физиологических процессов.

азотистое основание – аденин, углевод – рибоза и три остатка фосфорной кислоты.

Аденин – рибоза – Ф.К. – Ф.К. – Ф.К.

При использовании АТФ в качестве источника энергии обычно происходит отщепление путем гидролиза последнего остатка фосфорной кислоты.

АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4 + энергия

В физиологических условиях, то есть при условиях, которые имеются в живой клетке, расщепление моля АТФ сопровождается выделением 10 – 12 ккал энергии (43 -50 кДж).

Главными потребителями энергии АТФ в организме являются

Белки — сложные полимеры (поликонденсаты), мономерами которых являются аминокислоты.

Молекула аминокислоты обладает и положительным, и отрицательным зарядом, поэтому
аминокислоты могут принимать участие в химических реакциях друг с другом.

Пептидная связь C=O — N-H
Белки – полипептиды. Пептид – очень короткий белок.

Процесс увеличения продукта может длиться долго. В одной молекуле белка может быть много пептидных связей. Поэтому белки — полипептиды (пептиды).

У всех живых существ (животные, растения, грибы, бактерии) в формировании белков принимает участие один и тот же универсальный набор из двадцати вариантов аминокислот, которые отличаются своими радикалами.

3. Заряды (соответственно, и свойства)

«0» – заряда нет, чистая углеводородная группа.

«..» – слабенький заряд, ОН, карбонильная, тио группы

«+» — радикал, заряженный сильно положительно, в этих радикалах есть аминогруппа

«-» — радикал, заряженный сильно отрицательно, в этих радикалах есть карбоксильная, фосфатная группы.

Среднестатистическая длина белка – 250 аминокислот. Химические свойства такой молекулы очень сложны.

Белки фантастически разнообразны по своему строению, а потому фантастически разнообразны по выполняемым ими функциям.

Функции белков:

1. !Ферментативная = каталитическая (исключительная прерогатива белков) подавляющее большинство необходимых организму реакций либо не идут вообще, либо идут очень медленно. Поэтому есть специфические белки-ферменты. Голофермент = апофермент (белок) + кофермент (витамин – способствуют хорошей работе ферментов).

2. !Рецепторная – в любом организме есть специальные белки для восприятия внешних и внутренних сигналов. Белки-рецепторы.

≈200 лет назад – рецептор – чувствительный орган (анализатор);

≈100 лет назад – рецептор – чувствительная клетка;

≈50 лет назад – рецептор – чувствительный вырост чувствительной клетки;

Сейчас – рецептор – конкретный белок.

[3]

3. +Регуляторная – Фермент не всегда может провзаимодействовать с веществом – нужен регулятор.

4. !Транспортная – некоторые белки – направленный транспорт.

Мембранные транспортные белки:

Пассивный транспорт, но избирательный – мембранные каналы;

Активный транспорт – мембранные насосы.

5. !Двигательная – актин, миозин – мышечные белки. Актиноподобные белки есть даже у бактерий.

6. +Строительная – многие белки нужны организму как строительный материал. Кератин – очень важный структурный белок. Входит в состав когтей, ногтей, чешуи и кожи у змей. Коллаген.

Читайте так же:  Выпадают волосы каких витаминов не хватает

7. +Защитная – некоторые белки призваны защищать организм от внутренних опасных процессов или от неблагоприятных внешних воздействий – иммуноглобулины. Защитной функцией гораздо больше обладают растения.

8. +Запасная – Казеин – запасной белок молока. Икра земноводных, в яйце, в семенах бобовых растений.

9.+Энергетическая

Под действием некоторых внешних и внутренних факторов может происходить изменение структуры белка, очень часто оно не затрагивает первичную структуру, но приводит к изменению четвертичной, третичной и вторичной, то есть та же самая молекула укладывается как-то иначе. Этот процесс получил название изменение конформации белка. Изменение конформации влияет на химические свойства молекулы и в итоге на способность выполнять необходимую функцию.

Функции конкретной молекулы белка зависят не только от её аминокислотной последовательности, но и от её конформации в данный момент.

Благодаря своему структурному разнообразию именно белки являются главными функциональными молекулами любого организма. В любом биологическом процессе, будь то полет шмеля, рост крапивы, формирование пупырышков на шляпке мухомора, развитие головастика, пение соловья или вспоминание любимого стихотворения, ключевую, центральную роль играют БЕЛКИ.

Нуклеиновые кислоты

Биосинтез любого белка очень сложный процесс. В частности, необходима информация о том, в какой последовательности должны быть соединены различные аминокислоты. Без нуклеиновых кислот синтез белка принципиально невозможен.

Полимерные биоорганические вещества, мономерами которых являются нуклеотиды.

Три компонента нуклеотидов. В центре пятиуглеродный циклический моносахарид (рибоза, десоксирибоза). 1ая ОН расходуется на образование связи с азотистыми основаниями. 5ая ОН – на связь с молекулой фосфорной кислоты.

В составе одной и той же молекулы нуклеиновой кислоты обычно присутствуют нуклеотиды, в которых моносахарид представлен либо только рибозой, либо только дезоксирибозой. В связи с этим выделяют 2 типа нуклеиновых кислот:

• РНК (рибонуклеиновая кислота) • ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)

Принцип организации ДНК

У всех живых организмов в состав молекулы ДНК входит универсальный набор из 4 вариантов азотистых оснований:

Азотистые основания — маленькие плоские циклические молекулы с жесткой формой. Поэтому, в отличие от белков азотистые основания не умеют менять свою форму. Несут на концах небольшие заряды (карбонильная группа (d-); аминогруппа (d+))
Благодаря указанным характеристикам, азотистые основания могут притягиваться друг к другу. Слабые водородные связи.
Комплементарные пары азотистых оснований. Доведение до гармонии, взаимное соответствие.

Две комплементарные цепочки ДНК взаимно притягиваются только с помощью водородных связей – при определенных условиях они легко разрываются.

Аминокислоты являются мономерами в молекулах

Среди азотсодержащих органических веществ имеются соединения с двойственной функцией. Особенно важными из них являются аминокислоты.

В клетках и тканях живых организмов встречается около 300 различных аминокислот, но только 20 ( α-аминокислоты ) из них служат звеньями (мономерами), из которых построены пептиды и белки всех организмов (поэтому их называют белковыми аминокислотами). Последовательность расположения этих аминокислот в белках закодирована в последовательности нуклеотидов соответствующих генов. Остальные аминокислоты встречаются как в виде свободных молекул, так и в связанном виде. Многие из аминокислот встречаются лишь в определенных организмах, а есть и такие, которые обнаруживаются только в одном из великого множества описанных организмов. Большинство микроорганизмов и растения синтезируют необходимые им аминокислоты; животные и человек не способны к образованию так называемых незаменимых аминокислот, получаемых с пищей. Аминокислоты участвуют в обмене белков и углеводов, в образовании важных для организмов соединений (например, пуриновых и пиримидиновых оснований, являющихся неотъемлемой частью нуклеиновых кислот), входят в состав гормонов, витаминов, алкалоидов, пигментов, токсинов, антибиотиков и т. д.; некоторые аминокислоты служат посредниками при передаче нервных импульсов.

Аминокислоты

— органические амфотерные соединения, в состав которых входят карбоксильные группы – СООН и аминогруппы -NH 2 .

Аминокислоты

можно рассматривать как карбоновые кислоты, в молекулах которых атом водорода в радикале замещен аминогруппой.

1. В зависимости от взаимного расположения амино- и карбоксильной групп аминокислоты подразделяют на α-, β-, γ-, δ-, ε- и т. д.

2. В зависимости от количества функциональных групп различают кислые, нейтральные и основные.

3. По характеру углеводородного радикала различают алифатические (жирные), ароматические, серосодержащие и гетероциклические аминокислоты. Приведенные выше аминокислоты относятся к жирному ряду.

Примером ароматической аминокислоты может служить пара -аминобензойная кислота:

Примером гетероциклической аминокислоты может служить триптофан – незаменимая α- аминокислота

По систематической номенклатуре названия аминокислот образуются из названий соответствующих кислот прибавлением приставки амино- и указанием места расположения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе. Нумерация углеродной цепи с атома углерода карбоксильной группы.

Часто используется также другой способ построения названий аминокислот, согласно которому к тривиальному названию карбоновой кислоты добавляется приставка амино- с указанием положения аминогруппы буквой греческого алфавита.

Для α-аминокислот R-CH(NH2)COOH

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

, которые играют исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности животных и растений, применяются тривиальные названия.

Источники


  1. Ахманов, М. Диабет. Стратегия жизни / М. Ахманов. — М.: Вектор, 2012. — 288 c.

  2. Джероян Г.О. Тактическая подготовка боксера; Книга по Требованию — Москва, 2012. — 492 c.

  3. Группа крови B (III). Кулинарные рецепты. — М.: АСТ, Астрель, Харвест, 2006. — 927 c.
Аминокислоты являются мономерами в молекулах
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here