Белки — это высокомолекулярные органические соединения (биополимеры), которые состоят из остатков альфа-аминокислот, соединенных между собой пептидной связью. 

Напомним, что полимеры — это вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими связями. 

Мономеры можно представить как бусины, полимер — как цепочку бусин, нанизанную на нитку. А нитка — те самые химические связи.

Биополимер — это полимер природного происхождения, то есть его создала природа, а не человек. Проще говоря, белки — это сложные соединения молекул, созданные природой. 

Углубляться в химические дебри в этой статье мы не станем, рассмотрим белки с точки зрения биологии. 

У белков есть четыре типа структур, они идут от простой к сложной: от первичной к четвертичной. Все структуры белка строго последовательны: не может из первичной сразу образоваться третичная, минуя вторичную.

Так мы их и рассмотрим. 

1) Первичная структура белка — это линейная цепочка аминокислот: те самые «бусики» на пептидной связи. В зависимости от порядка соединения аминокислот мы определяем тип белка, его свойства и функции. 

В биологии нам важно только то, что аминокислоты — это амфотерные, то есть двойственные соединения. В зависимости от условий они могут проявлять как кислотные, так и щелочные свойства. 

Представь, что с одной стороны молекулы аминокислоты — кислотный «хвост» (карбоксигруппа), а с другой — щелочной (аминогруппа). 

Аминогруппа и карбоксигруппа притягиваются друг к другу, как магниты. Поэтому, когда молекулы аминокислот оказываются рядом, они моментально соединяются в цепь. Разные «хвосты» аминокислот соединяются пептидной связью как в фильме «Аватар».

Пептидная связь — это связь между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной группой другой. 

Этой связью аминокислоты соединяются между собой в одну цельную структуру.

Запоминаем: первичная структура белка — это цепочка аминокислот, «бусики». 

2) Вторичная структура — альфа-спираль или бета-складчатый слой. 

Помнишь, мы сказали, что химические связи — как магниты? 

Так вот, при формировании цепочки аминокислот некоторые атомы остаются свободными: это атомы азота и водорода. Они тоже притягиваются друг к другу. 

Но цепочка уже образована, и разорвать её нельзя. Поэтому атомы азота и водорода, притягиваясь, соединяют разные места цепочки. Между ними образуется водородная связь.

В зависимости от того, как именно стягивается цепочка, вторичная структура белка либо складывается в бета-складчатый слой, либо образует альфа-спираль. 

Бета-складчатый слой напоминает ступеньки, а альфа-спираль — пружинку.

Большинство белков имеют во вторичной структуре оба варианта конфигураций. Но есть исключения. 

Примеры: 

Кератин — основной белок волос и ногтей человека.

Во вторичной структуре имеет полностью альфа-спиральную конфигурацию.

Фиброин — белок натурального шёлка.

Представлен исключительно бета-складчатым слоем во вторичной структуре. 

Запоминаем: вторичная структура белка представлена «ступеньками» – бета-складчатым слоем, или «пружинкой» — альфа-спиралью. 

3) Третичная структура белка — это компактная, трехмерная упаковка белковой цепи в пространстве. При этом во взаимодействие вступают боковые радикалы альфа-аминокислотных остатков, находящихся в линейной полипептидной цепи на значительном удалении друг от друга, но сближенных в пространстве за счет изгибов этой цепи.

Звучит сложно, но на самом деле всё просто и логично. 

Живым организмам нужно много белка. Но даже во вторичной структуре он занимает массу места. 

Представь, что у тебя есть очень длинная нитка, которую нужно где-то хранить. Что ты выберешь: укладывать её по всему полу последовательно или смотать в клубок? 

Ответ очевиден: в клубке эта нитка займет гораздо меньше места. 

Природа придумала способы компактного хранения задолго до нас. Она взяла вторичные структуры белка и, фигурально выражаясь, смотала их в клубок — глобулу. «Сматывание» происходит за счет ионных, дисульфидных связей и гидрофобных взаимодействий.

“Нитки” клубка–глобулы — это вторичные структуры белка: альфа-спирали и бета-складчатые слои. 

Кроме сматывания в клубок, природа может также закрутить спирали и слои в жгуты. Так формируется фибрилла — еще один вариант третичной структуры белка.

Примеры: 

Альбумин – яичный белок.

Относится к глобулярным белкам. 

Коллаген, актин и миозин – белки мышечных волокон и сухожилий.

В третичной структуре образуют фибриллу. 

Запоминаем: третичная структура белка может быть представлена «клубком» — глобулой, или «жгутом» — фибриллой.

4) Четвертичная структура белка — объединение нескольких глобул. 

Представь себе клубки ниток, запутавшиеся между собой — и ты поймешь, как выглядит четвертичная структура. 

«Запутываются» глобулы благодаря ионам тяжелого металла. 

Пример: 

Гемоглобин — железосодержащий белок красных кровяных клеток

В его составе есть 4 гема (так называют его белковые части) и ион Fe3+. Это типичный белок четвертичной структуры.

Чем сложнее структура белка — тем сложнее его переработать. Поэтому нашему организму тяжело справляться с белковыми молекулами в составе бактерий, вирусов и простейших паразитов. 

Однако сложные структуры белка можно «распутать» — вызвать денатурацию. 

Денатурация — изменение структуры и потеря белком его природных свойств под воздействием каких-либо факторов.

Среди этих факторов:

— антисептики

— ультрафиолет

— высокие температуры (у разных белков разный предел. Например, белки в клетках мышц начинают денатурировать при температуре 40-45°С — поэтому она так опасна для человека).

При денатурации белки сворачиваются и частично разрушаются — организму становится проще их переварить. Именно с этой целью мы варим, жарим и тушим мясные продукты.

Пример: 

Приготовление яичницы. 

Прозрачный в сыром яйце белок под воздействием высокой температуры сворачивается и теряет имеющуюся структуру.

У большинства белков денатурация необратима. Но, когда восстановить структуру белков всё же можно (т.е. когда не произошло разрушение первичной структуры), процесс восстановления называют ренатурацией.

А мы поможем восстановить все пробелы в знаниях перед ЕГЭ по биологии. Записывайся на бесплатный вводный урок в Сотку, мы расскажем, как подготовиться с любого уровня на нужный балл.

Без белков само существование живых организмов представить нельзя. Знаешь, почему? Потому что в организме белки выполняют все основные функции, кроме функций хранения и передачи наследственной информации. 

Вот функции белков: 

1) Каталитическая. 

Ферменты, которые значительно ускоряют химические процессы в организме — это тоже белки, самый крупный и специализированный их класс. Именно ферменты обеспечивают протекание в клетке многочисленных химических реакций, совокупность которых составляет обмен веществ или метаболизм. 

Примеры: 

Пищеварительные ферменты, участвующие в переваривании пищи: пепсин, липаза, амилаза, мальтаза.

2) Структурная (строительная). 

Белки входят в состав живых клеток, они — материал для роста организма. Волокна мышечной ткани, которая обеспечивает нам движение, тоже состоят из белка. Из него же сделаны отмершие структуры — шерсть, волосы и ногти, которые у человека выполняют декоративную функцию, а вот у животных способствуют выживанию.  

Примеры: 

Основа соединительной ткани организма — белки коллаген, кератин и эластин. 

3) Двигательная. 

Некоторые молекулы белка преобразовывают химическую энергию в механическую работу.  

Примеры: 

Актин и миозин приводят в движение клетки крови, сокращают мышцы у животных. Они же двигают реснички и жгутики одноклеточных организмов.

4) Транспортная. 

Эту функцию осуществляют два типа белков: 

— белки клеточных мембран (переносят вещества из окружающей среды в клетку и обратно)

— белки крови (связывают и переносят по организму различные вещества)

Примеры: 

Гемоглобин — переносит кислород из легких в ткани. 

Трансферрин — переносит ионы железа.

Сывороточный альбумин — переносит свободные жирные кислоты. 

5) Защитная 

При попадании в организм вирусов, бактерий, чужеродных белков или других полимеров в организме происходит синтез антител — иммуноглобулинов. 

Это тоже белки! Они связывают антигены и помогают организму бороться с болезнями. 

А без тромбопластина любая царапина заставляла бы нас истекать кровью: этот белок отвечает за свертываемость крови и останавливает кровотечения. 

6) Токсины. 

Многие живые существа обеспечивают свою защиту или атакуют с помощью токсинов — белков, подавляющих жизненно-важные процессы в клетках других организмов. 

7) Регуляторная. 

Все физиологические процессы организма регулируются гормонами. Гормоны — это тоже белки. 

Примеры: 

Инсулин — гормон, регулирующий уровень глюкозы в клетках. 

Пролактин — гормон, регулирующий выработку молока и менструальный цикл. 

Соматотропин – гормон роста. 

8) Энергетическая. 

В крайне редких случаях (например, при голодании) организм расщепляет белки для получения энергии. Это происходит, когда израсходованы запасы гликогена и жира, и может приводить к падению мышечной массы, заболеваниям кожи и других органов. 

9) Запасающая. 

Иногда в структурах, связанных с размножением, белки откладываются “про запас”. 

Примеры:

Белки откладываются в семенах многих растений (алейроновые зерна).

Овальбумин — белок, запас которого есть в яйцах животных.

Белки бывают животные и растительные. 

Животные белки — те, что содержатся в продуктах животного происхождения (мясо, рыба, морепродукты, яйца и молочные продукты).

Растительные белки — те, что содержатся в продуктах растительного происхождения (бобовые, орехи, крупы, овощи, соя). Это тоже белок, но его значительно меньше, чем в животных продуктах. Кроме того, большинство растительных белков не содержат всех девяти незаменимых аминокислот, в них мало триптофана, лизина и изолейцина.

Что из перечисленного относится к третичной структуре белка? 

— цепочка альфа-аминокислот

— глобула 

— бета-складчатый слой

Изменение структуры и потеря белком его природных свойств под воздействием каких-либо факторов — это…

— ренатурация

— денатурация 

— фибриллизация

Какую функцию не выполняют белки? 

— передача наследственной информации

— защита организма 

— ускорение химических процессов в организме