Белки

Липиды и углеводы имеют тенденцию к образованию бОльших по размеру, однотипно устроенных полимеров. Белки с этой точки зрения намного интереснее. Действительно, белки настолько интересны и разнообразны, что в середине прошлого столетия было очень трудно убедить исследователей, что они не являются информационными молекулами организма. Сейчас мы знаем, что эту функцию выполняют нуклеиновые кислоты. Белки входят в состав некоторых структур. Однако наиболее важная функция белков заключается в регуляции биохимических реакций, которые происходят в клетке.

Рис. 1.8. Примеры аминокислот

Белки состоят из аминокислот, примеры которых приведены на рис. 1.8. Они отличаются от углеводов и липидов присутствием в своем составе азота. Все белки содержат осевую структуру, состоящую из двух атомов углерода и одного атома азота. К атому азота присоединено два атома водорода, в то время как к концевому атому углерода — атом кислорода и гидроксильная (ОН) группа. Средний атом углерода обеспечивает разнообразие среди белков, так как теоретически к нему может быть присоединено почти все, что угодно. На практике же существуют только 20 аминокислот, 12 из которых могут образовываться в организме человека. Остальные восемь мы должны получать из пищи, и поэтому они были названы незаменимыми аминокислотами.

Аминокислоты соединяются друг с другом посредством пептидной связи, как показано на рис. 1.9. Обратите внимание, что в образовании пептидной связи принимают участие концевые атомы углерода и азота, тогда как к среднему атому углерода присоединена боковая цепь (радикал), по которой аминокислоты отличаются друг от друга. Молекулы белков имеют большие размеры. В среднем в их состав входит около 300 аминокислотных остатков. Из 20 доступных аминокислот могут быть созданы тысячи различных белков, состоящих из 300 аминокислотных остатков.

Рис. 1.9. Образование пептидной связи

Белок представляет собой длинную цепь с многочисленными боковыми цепями, которые могут быть гидрофобными или гидрофильными. Заряженные радикалы часто притягиваются друг к другу. Возможно и химическое взаимодействие между ними. Между боковыми цепями могут образовываться водородные связи. В зависимости от того, какие аминокислоты входят в состав белка, а также от порядка их расположения, молекула белка сворачивается определенным образом. Все белки имеют первичную (линейную) структуру, которая определяется порядком расположения аминокислотных остатков, а также вторичную, третичную и иногда четвертичную структуру, которые поддерживаются благодаря образованию связей между радикалами, в результате чего белок приобретает свою окончательную форму. Эта форма важна для выполнения белком определенной функции. Принимая во внимание важность белков для жизнедеятельности клетки, в главе 8 будет детально рассмотрен обмен белков, который включает их образование, функционирование и разрушение.