Białka są jednymi z najbardziej rozpowszechnionych cząsteczek organicznych w systemach żywych i mają najbardziej zróżnicowany zakres funkcji ze wszystkich makrocząsteczek. W tej lekcji dowiemy się o
CZYM SĄ BIAŁKA?
Można je zdefiniować jako mieszane polimery α-aminokwasów o dużej masie cząsteczkowej połączone ze sobą wiązaniem peptydowym (-CO-NH-). Białka są głównymi składnikami całej żywej materii. Zawierają węgiel, wodór, azot i siarkę, a niektóre zawierają także fosfor.
Rośliny mogą syntetyzować wszystkie aminokwasy; zwierzęta nie mogą, chociaż wszystkie są niezbędne do życia.
JAKA JEST STRUKTURA BIAŁEK?
Funkcja białek zależy od ich budowy. Są to biopolimery składające się z jednego lub więcej łańcuchów reszt aminokwasowych połączonych wiązaniami peptydowymi. Każda struna składa się w trójwymiarową strukturę. Istnieją cztery poziomy struktury białek:
Struktura pierwotna jest utrzymywana razem przez wiązania kowalencyjne, które powstają podczas procesu translacji. Proces, w którym tworzą się wyższe struktury, nazywany jest fałdowaniem białek i jest konsekwencją struktury pierwszorzędowej. Chociaż każdy unikalny polipeptyd może mieć więcej niż jedną stabilną pofałdowaną konformację, każda konformacja ma swoją własną aktywność biologiczną i tylko jedna konformacja jest uważana za konformację aktywną lub natywną.
Jeśli region białka ma jakąkolwiek strukturę drugorzędową, jest to helisa alfa lub arkusz beta. Struna jest dalej składana w większe trójwymiarowe struktury, które są utrzymywane razem przez wiązania wodorowe, oddziaływania hydrofobowe i/lub wiązania dwusiarczkowe.
Białka są na ogół dużymi cząsteczkami, czasami o masie cząsteczkowej dochodzącej do 3 000 000. Takie długie łańcuchy aminokwasów są prawie powszechnie określane jako białka, ale krótsze ciągi aminokwasów są określane jako polipeptydy, peptydy lub bardzo rzadko oligopeptydy.
Białka mogą istnieć tylko w stanie aktywnym lub natywnym, w niewielkim zakresie wartości pH iw warunkach roztworu z minimalną ilością elektrolitów, ponieważ wiele białek nie pozostanie w roztworze w wodzie destylowanej. Mówi się, że białko, które traci swój stan natywny, jest zdenaturowane. Białka zdenaturowane na ogół nie mają struktury drugorzędowej poza przypadkową cewką. Białko w stanie natywnym jest często opisywane jako sfałdowane.
JAKIE SĄ RÓŻNE RODZAJE BIAŁEK?
1. Białka kurczliwe
Aktyna i miozyna układu kostnego to dwa przykłady białek kurczliwych. Odpowiadają za skurcz i ruch mięśni. Aktyna kontroluje skurcze mięśni oraz procesy ruchu i podziału komórek. Miozyna dostarcza energii do zadań realizowanych przez aktynę.
2. Białka transportowe
Wiążą i przenoszą określone cząsteczki lub jony z jednego narządu do drugiego. Na przykład hemoglobina jest odpowiedzialna za transport tlenu we krwi przez krwinki czerwone; cytochromy działają w łańcuchu transportu elektronów jako białko przenoszące elektrony; lipoproteiny w osoczu krwi przenoszą lipidy z wątroby do innych narządów. Istnieją inne rodzaje białek transportowych w błonach plazmatycznych i błonach wewnątrzkomórkowych wszystkich organizmów, które wiążą i transportują glukozę i aminokwasy przez błonę.
3. Białka strukturalne
Białka te służą jako włókna podtrzymujące, kable lub arkusze, aby zapewnić wytrzymałość lub ochronę struktur biologicznych. Kolagen jest włóknistym białkiem, które tworzy główny składnik ścięgien i chrząstek. Skóra to prawie czysty kolagen. Elastyna obecna w więzadłach jest również białkiem strukturalnym. Keratyna jest obecna we włosach, paznokciach i piórach; fibroina we włóknach jedwabiu i pajęczynach; żywica w zawiasach skrzydeł niektórych owadów – wszystkie są kolagenem o wysokiej elastyczności.
4. Białka magazynujące
Służą one jako biologiczne rezerwy jonów metali i aminokwasów, które są wykorzystywane przez organizmy. Białka odżywcze i zapasowe znajdują się w nasionach roślin, białkach jaj i mleku. Na przykład kazeina i albumina jaja kurzego są białkami zapasowymi, które przechowują aminokwasy u zwierząt – kazeina jest głównym białkiem mleka, a albumina jaja kurzego jest głównym białkiem białka jaja; prolamina gliadyna (składnik glutenu) jest białkiem magazynującym pszenicę, a ferrytyna jest białkiem magazynującym żelazo (składnik hemoglobiny).
5. Białka obronne
Są to wyspecjalizowane białka, które bronią organizm przed antygenami lub obcymi najeźdźcami, a tym samym chronią organizm przed urazami. Immunoglobuliny lub przeciwciała to wyspecjalizowane białka wytwarzane przez limfocyty lub kręgowce; identyfikują i chronią przed bakteriami, wirusami i innymi obcymi intruzami we krwi. Fibrynogen i trombina to białka krzepnięcia krwi, które zapobiegają utracie krwi w przypadku uszkodzenia układu naczyniowego.
6. Białka regulatorowe
Pomagają one regulować aktywność komórkową lub fizjologiczną. Hormony są przykładem białek regulatorowych. Na przykład insulina, oksytocyna i somatotropina. Insulina reguluje metabolizm glukozy, oksytocyna stymuluje skurcze podczas porodu, a somatotropina jest hormonem wzrostu, który pobudza produkcję białek w komórkach mięśniowych.
