ФІзико- хімічні властивості білків.Функції білків.Матеріал для учнів 10 класу.

                                  Лабораторна робота №6" Дія важких металів на білки"

                                         

                                   
                                  


                                                                 Лабораторна робота №9 
      "Реакціїї осадження білків при нагріванні,концентрованими неорганічними кислотами, органічними розчинниками"

 

           Основні функції білків

Білки являють собою природні органічні сполуки, які мають високомолекулярним будовою. Молекула даних речовин є неразветвляющімся полімером. Білки побудовані з 20 амінокислот. Саме вони представляють структурну мінімальну одиницю молекули - мономер. Всі складові білка з'єднані між собою поліпептидного, по-іншому - карбамідної, зв'язком в досить довгі ланцюги. При цьому молекулярна маса може становити від декількох тисяч і до мільйонів атомних частинок.

             Яким може бути білок

Щоб визначити основні функції білка, варто розібратися в будові подібних речовин. На даний момент існує два різновиди цього важливого для людини компоненти: фібрилярні глобулярні. Розрізняють їх в основному завдяки різниці в будові білкової молекули.

Глобулярна речовина прекрасно розчиняється не тільки у воді, але і в сольових розчинах. При цьому молекула такого білка володіє кулястою формою. Таку гарну розчинність можна легко пояснити розташуванням заряджених залишків амінокислот, які оточені гідратної оболонкою, на поверхні глобули. Саме це і забезпечує такі добрі контакти з різними розчинниками. Варто відзначити, що в групу глобулярних компонентів входять всі ферменти, а також практично всі біологічно активні білки.
Що стосується фібрилярних речовин, то їх молекули володіють волокнистої структурою. Каталітична функція білків дуже важлива. Тому складно уявити її виконання без допоміжних речовин. Фібрилярні білки не розчиняються ні в сольових розчинах, ні у звичайній воді. Їх молекули розташовуються паралельно в поліпептидних ланцюгах. Такі речовини беруть участь у процесах утворення деяких структурних елементів сполучних тканин. Це еластину, кератину, колаген.
Особливу групу складають складні білки, які складаються не тільки з амінокислот, але і нуклеїнових кислот, вуглеводів та інших речовин. Всі ці компоненти відіграють особливу роль. Особливе значення має каталітична функція білків. Крім цього, речовини подібного плану є дихальними пігментами, гормонами, а також надійним захистом для будь-якого організму. Біосинтез білка здійснюється на рибосомах. Цей процес визначається при трансляції кодом нуклеїнових кислот.

        Каталітична функція білків

Каталозі різноманітних хімічних речовин - це найголовніша функція білків. Подібні процеси здійснюються ферментами. Це білки, які володіють каталітичними специфічними властивостями. Кожен з подібних речовин може здійснювати одну або ж декілька схожих реакцій. Каталізують ферменти процес розщеплення складних молекул, а також їх синтез. По-іншому ці реакції називають катаболизмом і анаболизмом. Каталітична функція білків увазі також репарацію і реплікацію ДНК, а також матричний синтез РНК.

                         Що таке каталіз

Вже до 2013 року вченими було виявлено трохи більше 5000 ферментів. Подібні речовини здатні впливати на хід практично будь-яких біохімічних реакцій. Щоб стала більш зрозумілою каталітична функція білків, варто розібратися, що ж таке каталіз. З грецької мови це поняття перекладається як "припинення". Каталіз являє собою зміну швидкості протікання будь-якої хімічної реакції. Відбувається це під дією певних сполук. Ферментами виконується каталітична функція білків. Приклади цього явища зустрічаються в повсякденному житті постійно. Просто людина цього не помічає.

             Приклад каталітичної функції

Щоб зрозуміти, як діють ферменти, варто розглянути кілька прикладів. Отже, в чому полягає каталітична функція білків. Приклади:

1. При фотосинтезі рібулезобіфосфаткарбоксілаза здійснює каталіз фіксації СО₂.
2. Перекис водню розщеплюється до кисню і води.
3. ДНК синтезує ДНК-полімераза.
4. Амілаза здатна розщеплює до мальтози крохмаль.
5. Деградація вугільної кислоти: СО₂ + Н₂Про НСО₃ + Н⁺.

Каталітична функція білків полягає у прискоренні будь-яких хімічних перетворень. До подібних реакцій відноситься синтез, розпад речовин, перенесення окремих атомів або електронів від одного компонента до іншого.

                  Транспортна функція

Життєдіяльність будь-якої клітини повинна підтримуватися різними речовинами, які є для них не тільки будівельним матеріалом, а й своєрідною енергією. Біологічні функції білків включають і транспортну. Саме ці компоненти поставляють в клітини всі важливі речовини, адже мембрани побудовані з декількох шарів ліпідів. Саме тут і знаходяться різні білки. При цьому гідрофільні ділянки всі зосереджені на поверхні, а хвостики - у товщі мембран. Така будова не дозволяє проникати всередину клітин дуже важливим речовинам - іонам лужних металів, амінокислотами та сахарам. Білки переносять всі ці компоненти всередину клітин для їх живлення. Наприклад, гемоглобін транспортує кисень.

                                      Рецепторная

Основні функції білка забезпечують не тільки живлення клітин живих організмів, але й допомагають розпізнати сигнали, які надходять із зовнішнього середовища і сусідніх клітин. Найяскравіший приклад такого явища - рецептори ацетилхоліну, який розташований на мембрані близько міжнейронних контактів. Сам процес дуже важливий. Білки виконують рецепторну функцію, їх взаємодію з ацетилхоліном проявляється специфічним чином. У результаті всередину клітини передається сигнал. Однак через деякий час нейромедіатор обов'язково повинен бути знищений. Тільки в цьому випадку клітина зможе отримати новий сигнал. Саме цю функцію виконує один з ферментів - ацетілхолтнестераза, який виконує розщеплення до холіну і ацетату гідролізацетілхоліна.

                     Захисна

Імунна система будь-якого живої істоти здатна відповідати на появу в організмі чужорідних частинок. У даному випадку спрацьовує захисна функція білка. В організмі відбувається вироблення великої кількості лімфоцитів, які здатні завдавати шкоди патогенним бактеріям, макромолекулам, раковим клітинам та інше. Одна з груп даних речовин здійснює вироблення особливих білків - імуноглобулінів. Відбувається виділення даних речовин в кровоносну систему. Імуноглобуліни розпізнають чужорідні частинки і утворюють високо специфічний комплекс певній стадії знищення. Так здійснюється захисна функція білка.

                       Структурна

Функції білка в клітині протікають непомітно для людини. Деякі речовини мають здебільшого структурне значення. Подібні білки забезпечують механічну міцність окремих тканин в організмах. Насамперед, це колаген. Це основний компонент позаклітинного матриксу всіх сполучних тканин в живому організмі.
Варто відзначити, що у ссавців колаген складає приблизно 25% від загальної маси білків. Синтез даного компонента відбувається в фібробластах. Це основні клітини будь сполучної тканини. Спочатку утворюється проколаген. Ця речовина є попередником і проходить хімічну обробку, яка складається в окисленні до гідроксипроліну залишків проліну, а також до гідрксіліна залишків лізину. Колаген утворюється у вигляді трьох пептидних ланцюгів, скручених в спіраль.

Це не всі функції білків. Біологія - досить складна наука, яка дозволяє визначити і розпізнати безліч явищ, що протікають в організмі людини. Кожна функція білка відіграє особливу роль. Так, в еластичних тканинах, наприклад в легенях, стінках кровоносних судин і шкірі є еластин. Цей білок здатний розтягуватися, а потім повертатися до вихідної форми.

                 Рухові білки

М'язові скорочення - це процес, при якому відбувається перетворення енергії, запасеної в молекулах АТФ у вигляді пірофосфатних макроергічних зв'язків, саме в механічну роботу. У даному випадку функції білка в клітині виконують міозин і актин. Кожен з них має свої особливості.
Міозин володіє надзвичайним будовою. Цей білок складається з ниткоподібної досить довжиною частини - хвоста, а також з декількох глобулярних головок. Виділяється міозин, як правило, у вигляді гексамерів. Цей компонент утворюється декількома абсолютно однаковими поліпептидними ланцюгами, кожна з яких має молекулярної масою в 200 000, а також 4 ланцюгами, молекулярна маса яких складає всього 20 000.

Актин являє собою глобулярний білок, який має здатність полимеризоваться. При цьому речовина утворює досить довгу структуру, яку прийнято називати F-актином. Тільки в такому стані компонент може нормально взаємодіяти з міозином.

                  Приклади основних функцій білків

Щомиті в клітинах живого організму протікають всілякі процеси, які неможливі були б без білків. Прикладом рецепторної функції подібних речовин може послужити повідомлення клітинам адренорецептором про приєднання адреналіну. Під впливом світла відбувається розкладання родопсину. Подібне явище запускає реакцію і збуджує паличку.
Що стосується структурної функції, то найкращим прикладом в даному випадку може послужити дію колагену. Ця речовина надає з'єднувальним тканинам більше пружності.
Прикладом транспортної функції є перенесення гемоглобіном кисню по всьому живому організму.

                   На закінчення

Це всі основні біологічні функції білків. Кожна з них дуже важлива для живого організму. При цьому певна функція виконується відповідним білком. Відсутність подібних компонентів може призвести до порушення роботи певних органів і систем в організмі.