Свойства и функции белков

Тема: «Свойства и функции белков»

Свойства белков

• Белки являются амфотерными соединениями , сочетают в себе основные и кислотные свойства, определяемые радикалами аминокислот. Различают кислые, основные и нейтральные белки. Способность отдавать и присоединять Н + определяют буферные свойства белков, один из самых мощных буферов — гемоглобин в эритроцитах, поддерживающий рН крови на постоянном уровне.
• Есть белки растворимые , есть нерастворимые белки, выполняющие механические функции (фиброин, кератин, коллаген).
• Есть белки необычайно химически активные (ферменты), есть химически неактивные .
• Есть устойчивые к воздействию различных условий внешней среды и крайне неустойчивые . Внешние факторы ( изменение температуры, солевого состава среды, рН, радиация ) могут вызывать нарушение структурной организации молекулы белка.

Свойства белков

5. Процесс утраты трехмерной конформации, присущей данной молекуле белка, называют денатурацией . Причиной денатурации является разрыв связей, стабилизирующих определенную структуру белка. Вместе с тем, денатурация не сопровождается разрушением полипептидной цепи. . Изменение пространственной конфигурации приводит к изменению свойств белка и, как следствие, делает невозможным выполнение белком свойственных ему биологических функций.

Денатурация может быть: обратимой , процесс восстановления структуры белка после денатурации называется ренатурацией . Если восстановление пространственной конфигурации белка невозможно, то денатурация называется необратимой .

6. Разрушение первичной структуры белковой молекулы называется деградацией .

Функции белков

Благодаря сложности, разнообразию форм и состава, белки играют важную роль в жизнедеятельности клетки и организма в целом.

• Одна из важнейших — строительная . Белки участвуют в образовании клеточных и внеклеточных структур: входят в состав клеточных мембран, шерсти, волос, сухожилий, стенок сосудов и т.д.

Функции белков

2. Транспортная . Некоторые белки способны присоединять различные вещества и переносить их к различным тканям и органам тела, из одного места клетки в другое.

Например, белок крови гемоглобин транспортирует О 2 и СО 2 ;

в состав клеточных мембран входят особые белки, обеспечивают активный и строго избирательный перенос некоторых веществ и ионов из клетки во внешнюю среду и обратно.

Функции белков

3. Регуляторная . Большая группа белков организма принимает участие в регуляции процессов обмена веществ. Такими белками являются гормоны — биологически активные вещества, выделяющиеся в кровь железами внутренней секреции (гормоны гипофиза, поджелудочной железы).

Например, гормон инсулин регулирует уровень сахара в крови путем повышения проницаемости клеточных мембран для глюкозы, способствует синтезу гликогена.

4. Защитная . В ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов (антигенов) образуются особые белки — антитела , способные связывать и обезвреживать их. Фибрин , образующийся из фибриногена , способствует остановке кровотечений.

Функции белков

5. Двигательная . Особые сократительные белки (актин и миозин) участвуют во всех видах движения клетки и организма: образовании псевдоподий, мерцании ресничек и биении жгутиков у простейших, сокращении мышц у многоклеточных животных, движении листьев у растений и др.

Функции белков

6. Весьма важна для жизни клетки сигнальная функция белков . В поверхностную мембрану клетки встроены молекулы белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды. Так происходит прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку.

Функции белков

7. Запасающая . Благодаря белкам в организме могут откладываться про запас некоторые вещества. Например, при распаде гемоглобина железо не выводится из организма, а сохраняется в организме, образуя комплекс с белком ферритином . К запасным белкам относятся белки яйца, белки молока.

8. Энергетическая . Белки являются одним из источников энергии в клетке. При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж . Сначала белки распадаются до аминокислот, а затем до конечных продуктов — воды, углекислого газа и аммиака .

Однако в качестве источника энергии белки используются тогда, когда другие (углеводы и жиры) израсходованы.

Функции белков

9. Каталитическая . Одна из важнейших функций белков. Скорость ферментативных реакций в десятки тысяч (а иногда и в миллионы раз) выше скорости реакций, идущих с участием неорганических катализаторов.

Например, пероксид водорода без катализаторов разлагается медленно: 2Н 2 0 2 → 2Н 2 0 + 0 2 . В присутствии солей железа (катализатора) эта реакция идет несколько быстрее. Фермент каталаза за 1 сек. расщепляет до 100 тыс. молекул Н 2 0 2 .

Масса фермента гораздо больше массы субстрата, та часть молекулы фермента, которая взаимодействует с молекулой субстрата получила название – активный центр фермента .

Функции белков

Возможно ингибирование ферментов.

Ферменты – глобулярные белки, по особенностям строения ферменты можно разделить на две группы: простые и сложные .

Простые ферменты являются простыми белками, т.е. состоят только из аминокислот .

Сложные ферменты являются сложными белками, т.е. в их состав помимо белковой части входит органическое соединение небелковой природы — коферменты : ионы металлов или витамины .

Функции белков

Согласно гипотезе, выдвинутой в 1890 г. Э. Фишером, субстрат подходит к ферменту, как ключ к замку, то есть пространственные конфигурации активного центра фермента и субстрата точно соответствуют друг другу. Субстрат сравнивается с " ключом ", который подходит к " замку " — ферменту. Отсюда – специфичность ферментов, взаимодействие с определенным субстратом.

Функции белков

Другая гипотеза «Гипотеза индуцированного соответствия» или «гипотеза руки и перчатки» была предложена Кошландом. По этой общепринятой в настоящее время гипотезе активный центр фермента формируется только во время образования фермент-субстратного комплекса, как и перчатка принимает форму руки только когда рука находится в перчатке.

Функции белков

Поскольку почти все ферменты являются белками (есть рибозимы , РНК, катализирующие некоторые реакции ), их активность наиболее высока при физиологически нормальных условиях: большинство ферментов наиболее активно работает только при определенной температуре . При повышении температуры до некоторого значения (в среднем до 5О°С) каталитическая активность растет (на каждые 10°С скорость реакции повышается примерно в 2 раза).

Повторение:

**Тест 1. Третичную структуру белков стабилизируют:

• Ковалентные.
• Водородные.
• Ионные.
• Гидрофильно-гидрофобное взаимодействие.

**Тест 2. При окислении 1 г белка образуются:

• Вода. 5. Мочевина.
• Углекислый газ. 6. 38,9 кДж энергии.
• Аммиак.
• 17, 6 кДж энергии.

Тест 3. В пробирки с пероксидом водорода поместили кусочек вареной колбасы, хлеба, моркови, рубленого яйца. Кислород выделялся в пробирке:

• С кусочком вареной колбасы.
• С кусочком хлеба.
• С кусочком моркови.
• С кусочком рубленого яйца.

Повторение:

**Тест 4. Верные суждения:

• Ферменты специфичны, каждый фермент обеспечивает реакции одного типа.
• Ферменты универсальны и могут катализировать реакции разных типов.
• Каталитическая активность ферментов не зависит от рН и температуры.
• Каталитическая активность ферментов напрямую зависит от рН и температуры.

**Тест 5. Верные суждения:

• Фермент — ключ, субстрат — замок согласно теории Фишера.
• Фермент — замок, субстрат — ключ согласно теории Фишера.
• После каталитической реакции фермент и субстрат распадаются, образуя продукты реакции.
• После каталитической реакции фермент остается неизменным, субстрат распадается, образуя продукты реакции.

Повторение:

Тест 6. Верное суждение:

• Все белки являются биологическими катализаторами, ферментами.
• Ренатурация — утрата трехмерной конфигурации белка без изменения первичной структуры.
• Витамины являются коферментами многих ферментов.

Что выделяется при окислении 1 г белка?

Почему в пище должны присутствовать витамины? Ионы металлов?

В пробирки с вареной колбасой, кусочком моркови, хлебом и рубленым яйцом добавили перекись водорода. В одной из пробирок стал выделяться кислород. В какой и почему?

Что такое активный центр фермента?

Почему на активность фермента влияет изменение температуры?

Приведите примеры белков, выполняющих в организме человека регуляторную функцию.

Приведите примеры белков, выполняющих в организме человека каталитическую функцию.