ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМА
Организм человека имеет следующий химический состав: вода –60–65 %, органические соединения – 30–32 %, минеральные вещества – 4 %.
Наибольшее значение для живых организмов имеют органические соединения. Важнейшими классами органических соединений, входящих в живые организмы, являются белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты.
Белки
Белки выполняют в организме очень важные функции: ферментативный катализ, транспорт и накопление, сокращение и движение, иммунная защита, передача информации в клетку, регуляция метаболизма, механическая опора, энергетическая.
Строение белков
Белки – это высокомолекулярные соединения (полимеры), состоящие из аминокислот – мономерных звеньев, соединенных между собой пептидными связями. Все 20 аминокислот, встречающиеся в белках, это аминокислоты, общим признаком которых является наличие амино- группы NН2 и карбоксильной группы СООН. Аминокислоты отличаются друг от друга структурой группы R и, следовательно, свойствами.
Все аминокислоты можно сгруппировать на основе полярности R-групп, т. е. их способности взаимодействовать с водой при биологических значениях рН. Пептидные связи образуются при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты:
пептидная связь – это амидная ковалентная связь, соединяющая аминокислоты в цепочку.
Молекула белка имеет четыре уровня структурной организации. Первый уровень – первичная структура. Первичная структура характеризуется порядком (последовательностью) чередования аминокислот в полипептидной цепи. Даже одинаковые по длине и аминокислотному составу пептиды могут быть разными веществами потому, что последовательность аминокислот в цепи у них разная. Последовательность аминокислот в белке уникальна и определяется генами.
Второй уровень пространственной организации – вторичная структура. Известно несколько видов вторичной структуры:
α-спираль – образуется внутрицепочечными водородными связями между NH-группой одного остатка аминокислоты и CO-группой четвертого от нее остатка;
β-структура (складчатый лист) – образуется межцепочечными водородными связями или связями между участками одной полипептидной цепи, изогнутой в обратном направлении; беспорядочный клубок – это участки, не имеющие правильной, периодической пространственной организации. Но конформация этих участков также строго обусловлена аминокислотной последовательностью. Содержание α-спиралей и β-структур в разных белках различно: у фибриллярных белков – только α-спираль или только β-складчатый лист; а у глобулярных белков – отдельные фрагменты полипептидной цепи: либо α-спираль, либо β-складчатый лист, либо беспорядочный клубок. В одном и том же белке могут присутствовать все три способа укладки полипептидной цепи.
Вторичная структура белка (А – α-спираль, Б – β-складчатый слой)
Третий уровень пространственной организации – третичная структура. Представляет собой ориентацию в пространстве полипептидной цепи, содержащей α-спирали, β-структуры и участки без периодической структуры (беспорядочный клубок). Дополнительное складывание скрученной полипептидной цепи образует компактную структуру. Это происходит, прежде всего, в результате взаимодействия между боковы-ми цепями аминокислотных остатков. Такая структура стабилизируется электростатическими силами, водородными связями, гидрофобными взаимодействиями и дисульфидными связями. Пространственная форма всей белковой молекулы получила название конформация. Конформация характеризуется нестабильностью и может легко изменяться, что влияет на биологические функции белка. Конформация, находясь в которой белок обладает биологической активностью, называется нативной. Четвертичной структурой обладают только некоторые белки. Четвертичная структура – это сложное надмолекулярное образование, состоящее их нескольких белков, имеющих свою собственную первичную, вторичную и третичную структуры. Каждый белок, входящий в состав четвертичной структуры, называется субъединицей.
Объединяются субъединицы в четвертичную структуру за счет слабых нековалентных связей (ионных, водородных, гидрофобных), и поэтому четверичная структура неустойчива и легко диссоциирует на субъединицы.
