Белки и аминокислоты

Файл : belki.doc (размер : 118,784 байт)

АЗБУКА ЖИВОЙ МАТЕРИИ. БЕЛКИ

Более 4 млрд лет назад на Земле из маленьких неорганических молекул непостижимым образом возникли белки, ставшие строительными бло​ками живых организмов. Своим бес​конечным разнообразием всё живое обязано именно уникальным молеку​лам белка, и иные формы жизни во Вселенной науке пока неизвестны.

Белки, или протеины (от греч. «протос» — «первый»), — это природ​ные органические соединения, кото​рые обеспечивают все жизненные процессы любого организма. Из бел​ков построены хрусталик глаза и па​утина, панцирь черепахи и ядовитые вещества грибов... С помощью белков мы перевариваем пищу и боремся с болезнями. Благодаря особым белкам по ночам светятся светлячки, а в глу​бинах океана мерцают таинствен​ным светом медузы.

Белковых молекул в живой клетке во много раз больше, чем всех других (кроме воды, разумеется!). Учёные вы​яснили, что у большинства организ​мов белки составляют более полови​ны их сухой массы. И разнообразие видов белков очень велико — в одной клетке такого маленького организма, как бактерия Escherichia сой' (см. до​полнительный очерк «Объект иссле​дования — прокариоты»), насчиты​вается около 3 тыс. различных белков.

Впервые белок был выделен (в ви​де клейковины) в 1728 г. итальянцем Якопо Бартоломео Беккари (1682— 1766) из пшеничной муки. Это собы​тие принято считать рождением хи​мии белка. С тех пор почти за три столетия из природных источников получены тысячи различных белков и исследованы их свойства.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ «БУСЫ»

Молекула белка очень длинная. Хими​ки называют такие молекулы поли​мерными (от греч. «поли» — «много» и «мерос» — «часть», «доля»). Действи​тельно, длинная молекула полимера состоит из множества маленьких мо​лекул, связанных друг с другом. Так нанизываются на нить бусинки в ожерелье. В полимерах роль нити иг​рают химические связи между бусин​ками-молекулами.

Секрет белков спрятан в особен​ностях этих самых бусинок. Боль​шинство полимеров не принимает устойчивой формы в пространстве, уподобляясь тем же бусам, у которых и не может быть пространственной структуры: повесишь их на шею — они примут форму кольца или овала, положишь в коробку — свернутся в клубок неопределённой формы. А те​перь представим себе, что некоторые бусинки могут «слипаться» друг с другом. Например, красные притяги​ваются к жёлтым. Тогда вся цепочка примет определённую форму, обязан​ную своим существованием «слипа-нию» жёлтых и красных бусинок

Нечто подобное происходит и в белках. Отдельные маленькие моле​кулы, входящие в состав белка, обла​дают способностью «слипаться», так как между ними действуют силы при​тяжения. В результате у любой белко​вой цепи есть характерная только для неё пространственная структура. Именно она определяет чудесные свойства белков. Без такой структуры они не могли бы выполнять те функ​ции, которые осуществляют в живой клетке.

При длительном кипячении бел​ков в присутствии сильных кислот или щелочей белковые цепи распада​ются на составляющие их молекулы,

называемые аминокислотами. Амино​кислоты — это и есть те «бусинки», из которых состоит белок, и устроены они сравнительно просто.

КАК УСТРОЕНА АМИНОКИСЛОТА

В каждой молекуле аминокислоты есть атом углерода, связанный с четырьмя заместителями. Один из них — атом водорода, второй — кар​боксильная группа —СООН. Она лег​ко «отпускает на волю» ион водоро​да Н+, благодаря чему в названии аминокислот и присутствует слово «кислота». Третий заместитель — ами​ногруппа —NH2 и, наконец, четвёр​тый заместитель — группа атомов, ко​торую в общем случае обозначают R. У всех аминокислот R-группы разные, и каждая из них играет свою, очень важную роль.

Свойства «бусинок», отличающие одну аминокислоту от другой, скры​ты в R-группах (их ещё называют бо​ковыми цепями). Что же касается группы —СООН, то химики-органи​ки относятся к ней с большим почте​нием: всем другим атомам углерода в молекуле даются обозначения в зави​симости от степени их удалённости от карбоксильной группы. Ближай​ший к ней атом именуют а-атомом, второй — в-атомом, следующий — у-атомом и т. д. Атом углерода в ами​нокислотах, который находится бли​же всех к карбоксильной группе, т. е. а-атом, связан также с аминогруппой, поэтому природные аминокислоты, входящие в состав белка, называют а-аминокислотами.