Протеин
Протеин (от греч. πρωτεῖος — первый, важнейший) — это любое из высокомолекулярных азотсодержащих органических веществ, молекулы которого построены из последовательности аминокислот, связанных друг с другом пептидными связями. Название «протеин» более точно отражает первостепенное значение этого класса веществ для всего живого, а принятый в русскоязычной литературе равноценный термин «белок» связан с обнаружением в клетках и тканях веществ, имеющих сходство по структуре и свойствам с белком куриного яйца. [1]
Содержание
Пептид, полипептид, протеин
Легко представить, что количество аминокислот может быть различно: от минимум двух до любых разумных величин. Биохимики условились считать, что если количество аминокислот не превышает 10, то такое соединение называется «пептид»; если от 10 до 40 аминокислот — «полипептид», если более 40 аминокислот — «протеин (белок)».
Протеин и протеид
Существуют разные терминологии в обозначении классов белковых веществ. Согласно одной из них к протеинам относят простые белки, то есть те, которые при гидролизе распадаются только на аминокислоты, а к протеидам относят сложные белки — двухкомпонентные вещества, в которых помимо пептидных цепей имеется еще и неаминокислотный компонент, называемый простетической группой. Согласно этой терминологии к протеидам относят гликопротеиды, липопротеиды, фосфопротеиды и т. д. В другой терминологии эти же вещества называют, соответственно, гликопротеинами, липопротеинами, фосфопротеинами и т. д., а протеины — сложными или конъюгированными (в англоязычной литературе — conjugated protein).[2]
Синонимы термину «простетичесякая группа»: «лиганд», «кофактор».
Деление протеинов на простые и сложные является условным, поскольку многие белки, традиционно рассматриваемые как простые (например, яичный альбумин), на самом деле оказываются сложными, так как содержат небелковый компонент, чаще всего углеводной или липидной природы, либо какой-либо металл.
Функции протеинов
Основная статья — Функции белков
Именно свойства протеинов придают живой природе те свойства, которые отличают ее от неживой природы. Они составляют основу и структуры, и функции живых организмов. Жизнь немыслима без обмена веществ, постоянного обновления составных частей живого организма, то есть без процессов анаболизма и катаболизма, в основе которых лежит деятельность каталитически активных белков — ферментов. Cпособность организмов к воспроизведению связана с протеинами, которые являются теми молекулярными инструментами, при помощи которых реализуется генетическая информация. Сократимость, движение — непременные атрибуты живых систем — имеют прямое отношение к структурам мышечного аппарата, состоящего из белка.
Как формируется молекула белка?
Первичная структура
Линейная молекула протеина, образующаяся при соединении аминокислот в цепь, является первичной структурой. Образно ее можно сравнить с обычной нитью на которую навешено до нескольких сотен бусинок двадцати различных цветов (по числу аминокислот).
Последовательность и соотношение аминокислот в первичной структуре определяет дальнейшее поведение молекулы: ее способность изгибаться, сворачиваться, формировать те или иные связи внутри себя. Формы молекулы, создаваемые при свертывании, последовательно могут принимать вторичный, третичный и четвертичный уровень организации.
Вторичная структура
На уровне вторичной структуры белковые «бусы» способны укладываться в виде спирали (подобно дверной пружине) и в виде складчатого слоя, когда «бусы» уложены змейкой и удаленные части бус оказываются рядом.
Третичная структура
Укладка белка во вторичную структуру плавно переходит к формированию третичной структуры. Это отдельные глобулы, в которых протеин уложен компактно, в виде трехмерного клубка.
Четвертичная структура
Некоторые протеиновые глобулы существуют и выполняют свою функцию не поодиночке, а группами по две, три и более штук. Такие группы называются четвертичной структурой белка.
Протеины в природе
Подсчитано, что в природе около 1010-1012 различных протеинов, обеспечивающих существование примерно 106 видов живых организмов различной сложности организации, начиная от вирусов и заканчивая человеком, и каждый из организмов характеризуется уникальным набором этих веществ. Это многообразие обусловлено специфичностью объединения этих белков, определяющих ультраструктуру клеток и их органелл. Природные протеины в основном построены из 20 различных аминокислот. В организме человека насчитывается более ста тысяч разных протеинов, но количество разнообразных протеинов в природе теоретически может достигать астрономических величин, потому что аминокислоты, из которых они построены, могут объединяться в самой разной последовательности.
Содержание протеинов в тканях и органах человека
| Органы и ткани | % от сухой массы | % от общего количества белка |
|---|---|---|
| Кожа | 63 | 11,5 |
| Кости (твердые ткани) | 20 | 18,7 |
| Зубы (твердые ткани) | 18 | 0,1 |
| Мозг, нервы | 45 | 2,0 |
| Мышцы | 80 | 34,7 |
| Сердце | 60 | 0,7 |
| Легкие | 82 | 3,7 |
| Печень | 57 | 3,6 |
| Селезенка | 84 | 0,2 |
| Почки | 72 | 0,5 |
| Пожделудочная железа | 47 | 0,1 |
| Пищеварительный тракт | 63 | 1,8 |
| Жировая ткань | 14 | 6,4 |
| Остальные жидкие ткани | 85 | 1,4 |
| Остальные плотные ткани | 54 | 14,6 |
| Всё тело | 45 | 100 |
Как видно из таблицы, в мышцах, легких, селезенке, почках на долю протеинов приходится более 70—80 % от сухой массы, а во всем теле человека — 45 % от сухой массы.
Примечания
- ↑ Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия: Учебник.– 3-е изд., перераб. и доп.– М.: Медицина, 1998.– 704 с. ISBN 5-225-02709-1
- ↑ Principles of Biochemistry (4th ed.). New York, New York: W. H. Freeman and Company.