Белки. Их строение, функции, свойства

Белки. Их строение, функции, свойства

ÁÅËÊÈ́, âûñîêîìîëåêóëÿðíûå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, áèîïîëèìåðû, ïîñòðîåííûå èç 20 âèäîâ L-a-àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ, ñîåäèíåííûõ â îïðåäåëåííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè â äëèííûå öåïè. Ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà áåëêîâ âàðüèðóåòñÿ îò 5 òûñ. äî 1 ìëí. Íàçâàíèå «áåëêè» âïåðâûå áûëî äàíî âåùåñòâó ïòè÷üèõ ÿèö, ñâåðòûâàþùåìóñÿ ïðè íàãðåâàíèè â áåëóþ íåðàñòâîðèìóþ ìàññó. Ïîçäíåå ýòîò òåðìèí áûë ðàñïðîñòðàíåí íà äðóãèå âåùåñòâà ñ ïîäîáíûìè ñâîéñòâàìè, âûäåëåííûå èç æèâîòíûõ è ðàñòåíèé. Áåëêè ïðåîáëàäàþò íàä âñåìè äðóãèìè ïðèñóòñòâóþùèìè â æèâûõ îðãàíèçìàõ ñîåäèíåíèÿìè, ñîñòàâëÿÿ, êàê ïðàâèëî, áîëåå ïîëîâèíû èõ ñóõîãî âåñà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â ïðèðîäå ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî ìèëëèàðäîâ èíäèâèäóàëüíûõ áåëêîâ (íàïðèìåð, òîëüêî â áàêòåðèè êèøå÷íîé ïàëî÷êè ïðèñóòñòâóåò áîëåå 3 òûñ. ðàçëè÷íûõ áåëêîâ). Áåëêè èãðàþò êëþ÷åâóþ ðîëü â ïðîöåññàõ æèçíåäåÿòåëüíîñòè ëþáîãî îðãàíèçìà. Ê ÷èñëó áåëêîâ îòíîñÿòñÿ ôåðìåíòû, ïðè ó÷àñòèè êîòîðûõ ïðîòåêàþò âñå õèìè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ â êëåòêå (îáìåí âåùåñòâ); îíè óïðàâëÿþò äåéñòâèåì ãåíîâ; ïðè èõ ó÷àñòèè ðåàëèçóåòñÿ äåéñòâèå ãîðìîíîâ, îñóùåñòâëÿåòñÿ òðàíñìåìáðàííûé òðàíñïîðò, â òîì ÷èñëå ãåíåðàöèÿ íåðâíûõ èìïóëüñîâ. Îíè ÿâëÿþòñÿ íåîòúåìëåìîé ÷àñòüþ èììóííîé ñèñòåìû (èììóíîãëîáóëèíû) è ñèñòåìû ñâåðòûâàíèÿ êðîâè, ñîñòàâëÿþò îñíîâó êîñòíîé è ñîåäèíèòåëüíîé òêàíè, ó÷àñòâóþò â ïðåîáðàçîâàíèè è óòèëèçàöèè ýíåðãèè.

Èñòîðèÿ èññëåäîâàíèÿ áåëêîâ

Ïåðâûå ïîïûòêè âûäåëèòü áåëêè áûëè ïðåäïðèíÿòû åùå â 18 âåêå. Ê íà÷àëó 19 âåêà ïîÿâëÿþòñÿ ïåðâûå ðàáîòû ïî õèìè÷åñêîìó èçó÷åíèþ áåëêîâ. Ôðàíöóçñêèå ó÷åíûå Æ.Ë. Ãåé-Ëþññàê è Ë.Æ. Òåíàð ïîïûòàëèñü óñòàíîâèòü ýëåìåíòíûé ñîñòàâ áåëêîâ èç ðàçíûõ èñòî÷íèêîâ, ÷òî ïîëîæèëî íà÷àëî ñèñòåìàòè÷åñêèì àíàëèòè÷åñêèì èññëåäîâàíèÿì, áëàãîäàðÿ êîòîðûì áûë ñäåëàí âûâîä î òîì, ÷òî âñå áåëêè ñõîäíû ïî íàáîðó ýëåìåíòîâ, âõîäÿùèõ â èõ ñîñòàâ.  1836 ãîëëàíäñêèé õèìèê Ã. ß. Ìóëüäåð ïðåäëîæèë ïåðâóþ òåîðèþ ñòðîåíèÿ áåëêîâûõ âåùåñòâ, ñîãëàñíî êîòîðîé âñå áåëêè èìåþò íåêèé ãèïîòåòè÷åñêèé ðàäèêàë (Ñ40H62N10O12), ñâÿçàííûé â ðàçëè÷íûõ ïðîïîðöèÿõ ñ àòîìàìè ñåðû è ôîñôîðà. Îí íàçâàë ýòîò ðàäèêàë «ïðîòåèíîì» (îò ãðå÷. protein — ïåðâûé, ãëàâíûé). Òåîðèÿ Ìóëüäåðà ñïîñîáñòâîâàëà óâåëè÷åíèþ èíòåðåñà ê èçó÷åíèþ áåëêîâ è ñîâåðøåíñòâîâàíèþ ìåòîäîâ áåëêîâîé õèìèè. Áûëè ðàçðàáîòàíû ïðèåìû âûäåëåíèÿ áåëêîâ ïóòåì ýêñòðàêöèè ðàñòâîðàìè íåéòðàëüíûõ ñîëåé, âïåðâûå áûëè ïîëó÷åíû áåëêè â êðèñòàëëè÷åñêîé ôîðìå (ãåìîãëîáèí, íåêîòîðûå áåëêè ðàñòåíèé). Äëÿ àíàëèçà áåëêîâ ñòàëè èñïîëüçîâàòü èõ ïðåäâàðèòåëüíîå ðàñùåïëåíèå ñ ïîìîùüþ êèñëîò è ùåëî÷åé.

Îäíîâðåìåííî âñå áîëüøåå âíèìàíèå ñòàëî óäåëÿòüñÿ èçó÷åíèþ ôóíêöèè áåëêîâ. É. ß. Áåðöåëèóñâ 1835 ïåðâûì âûñêàçàë ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî îíè èãðàþò ðîëü áèîêàòàëèçàòîðîâ. Âñêîðå áûëè îòêðûòû ïðîòåîëèòè÷åñêèå ôåðìåíòû— ïåïñèí (Ò. Øâàíí, 1836) è òðèïñèí (Ë. Êîðâèçàð, 1856), ÷òî ïðèâëåêëî âíèìàíèå ê ôèçèîëîãèè ïèùåâàðåíèÿè àíàëèçó ïðîäóêòîâ, îáðàçóþùèõñÿ â õîäå ðàñùåïëåíèÿ ïèùåâûõ âåùåñòâ. Äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ ñòðóêòóðû áåëêà, ðàáîòû ïî õèìè÷åñêîìó ñèíòåçó ïåïòèäîâ çàâåðøèëèñü ïîÿâëåíèåì ïåïòèäíîé ãèïîòåçû, ñîãëàñíî êîòîðîé âñå áåëêè ïîñòðîåíû èç àìèíîêèñëîò. Ê êîíöó 19 âåêà áûëî èçó÷åíî áîëüøèíñòâî àìèíîêèñëîò, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ áåëêîâ.  íà÷àëå 20 âåêà íåìåöêèé õèìèê Ý. Ã. Ôèøåð âïåðâûå ïðèìåíèë ìåòîäû îðãàíè÷åñêîé õèìèè äëÿ èçó÷åíèÿ áåëêîâ è äîêàçàë, ÷òî áåëêè ñîñòîÿò èç a-àìèíîêèñëîò, ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé àìèäíîé (ïåïòèäíîé) ñâÿçüþ. Ïîçæå, áëàãîäàðÿ èñïîëüçîâàíèþ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ìåòîäîâ àíàëèçà, áûëà îïðåäåëåíà ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ìíîãèõ áåëêîâ, óñòàíîâëåíà ñôåðè÷åñêàÿ ôîðìà ãëîáóëÿðíûõ áåëêîâ, ïðîâåäåí ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç àìèíîêèñëîò è ïåïòèäîâ, ðàçðàáîòàíû ìåòîäû õðîìàòîãðàôè÷åñêîãî àíàëèçà (ñì. Õðîìàòîãðàôèÿ). Áûë âûäåëåí ïåðâûé áåëêîâûé ãîðìîí — èíñóëèí (Ô. Ã. Áàíòèíã, Äæ. Äæ. Ìàêëåîä, 1922), äîêàçàíî ïðèñóòñòâèå ãàììà -ãëîáóëèíîââ àíòèòåëàõ, îïèñàíà ôåðìåíòàòèâíàÿ ôóíêöèÿ ìûøå÷íîãî áåëêà ìèîçèíà (Â. À. Ýíãåëüãàðäò, Ì. Í. Ëþáèìîâà, 1939). Âïåðâûå â êðèñòàëëè÷åñêîì âèäå áûëè ïîëó÷åíû ôåðìåíòû — óðåàçà (Äæ. Á. Ñàëèíåð, 1926), ïåïñèí (Äæ. Õ. Íîðòðîí, 1929), ëèçîöèì (Ý. Ï. Àáðàõàì, Ð. Ðîáèíñîí, 1937).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6