Роль білків в організмі.
Ферменти.
Учня школи
580
11б класу
Мартинова
Андрія.
Роль білків в організмі.
----------------------------- ----------
Функції білків в організмі різноманітні. Вони значноюмірою обумовлені складністю і розмаїтістю форм і складу самих білків.
Білки - незамінний будівельний матеріал. Однією з найважливішихфункцій білкових молекул є пластична. Усі клітинні мембранимістять білок, роль якого тут різноманітна. Кількість білка вмембранах складає більш половини маси.
Багато білки володіють скорочувальної функцією. Це першвсього білки актин і міозин, що входять у м'язові волокна вищих організмів.
М'язові волокна - міофібрили - являють собою довгі тонкі нитки,що складаються з паралельних більш тонких м'язових ниток, оточенихвнутрішньоклітинної рідиною. У ній розчинені аденозинтрифосфорная кислота
(АТФ), необхідна для здійснення скорочення, глікоген - живильнаречовина, неорганічні солі та інші речовини, зокремакальцій.
Велика роль білків у транспорті речовин в організмі. Маючирізні функціональні групи і складну будівлю макромолекули, білкизв'язують і переносять зі струмом крові багато з'єднань. Це перш за всегемоглобін, який переносить кисень з легень до кліток. У м'язах цю функціюбере на себе ще один транспортний білок - міоглобін.
Ще одна функція білка - запасна. До запасних білок відносятьферитин - залізо, овальбумін - білок яйця, казеїн - білок молока, зеин --білок насіння кукурудзи.
регуляторну функцію виконують білки-гормони.
Гормони - біологічно активні речовини, які впливають наобмін речовин. Багато гормонів є білками, поліпептидами абоокремими амінокислотами. Одним з найбільш відомих білків-гормонівє інсулін. Цей простий білок складається тільки з амінокислот.
Функціональна роль інсуліну багатопланова. Він знижує зміст цукру вкрові, сприяє синтезу глікогену в печінці і м'язах, збільшуєутворення жирів з вуглеводів, впливає на обмін фосфору, збагачує кліткикалієм. Регуляторної функцією володіють білкові гормони гіпофіза - залозивнутрішньої секреції, зв'язаної з одним з відділів головного мозку. Вінвиділяє гормон росту, при відсутності якого розвивається карликовість.
Цей гормон являє собою білок з молекулярною масою від 27000 до
46000.
оним з важливих і цікавих у хімічному відношеннігормонів являетс вазопресин. Він пригнічує мочеобразованіе і підвищуєкровеное тиск. Вазопресин - це октапептід циклічного будови збічній ланцюгом:
про - ліз - гли (NH2)
| цис - асп (NH2)
/
S глу ( NH2)
| |
S фенілаланін
/цис - тир
регуляторну функцію виконують і білки, що містяться вщитовидній залозі - тиреоглобуліну, молекулярна маса яких близько
600000. Ці білки містять у своєму складі йод. При недорозвиненні залозипорушується обмін речовин.
Інша функція білків - захисна. На її основі створеногалузь науки, названа імунологією.
Останнім часом в окрему групу виділені білки зрецепторній функцією. Є рецептори звукові, смакові, світлові й інрецептори.
Слід згадати і про існування білкових речовин,гальмують дію ферментів. Такі білки володіють інгібіторноїфункціями. При взаємодії з цими білками фермент утворить комплекс івтрачає свою активність повністю або частково. Багато білки - інгібіториферментів - виділені в чистому вигляді і добре вивчені. Їхні молекулярні масиколиваються в широких межах; часто вони відносяться до складних білок --глікопротеїдів, другим компонентом яких є вуглевод.
Якщо білки класифікувати тільки по їхніх функцій, то такусистематизацію не можна було б вважати завершеною, тому що новідослідження дають багато фактів, які дозволяють виділяти нові групи білків зновими функціями. Серед них унікальні речовини - нейропептиди
(відповідальні за найважливіші життєві процеси: сну, пам'яті, болю, почуттястраху, тривоги).
Біологічні каталізатори.
---------------------------- --------------
В основі всіх життєвих процесів лежать тисячі хімічнихреакцій. Вони йдуть в організмі без застосування високої температури ітиску, тобто в м'яких умовах. Речовини, які окисляються в клітинахлюдини і тварин, згоряють швидко й ефективно, збагачуючи організменергією і будівельним матеріалом. Але ті ж речовини можуть рокамизберігатися як в консервованому (ізольованість від повітря) виді, так і наповітрі в присутність кисню. Можливість швидкого перетравленняпродуктів у живому організмі здійснюється завдяки присутності в кліткахособливих біологічних каталізаторів - ферментів.
Ферменти - це специфічні білки, що входять до складувсіх клітин і тканин живих організмів грають роль біологічнихкаталізаторів. Про ферменти люди довідалися давно. Ще на початку минулого століття в
Петербурзі К. С. Кирхгоф з'ясував, що пророслий ячмінь здатний перетворюватиполісахарид крохмаль в дисахарид мальтозу, а екстракт дріжджів розщеплювавбуряковий цукор на моносахариди - глюкозу і фруктозу. Це були першідослідження в ферментологіі. Хоча на практиці пріменеіе ферментативнихпроцесів було відомо з незапямятних часів (зброджування винограду,сироваріння та ін.)
У різних виданнях прімняются два поняття:
"ферменти" і "ензими". Ці назви едентічни. Вони позначають одне й те саме --біологічні каталізатори. Перше слово перекладається як "закваска", друге
- "У дріжджах".
Довгий час не представляли, що ж відбувається вдріжджах, яка сила, яка присутня в них, змушує речовини руйнуватисяі перетворюватися в більш прості. Тільки після винаходу мікроскопа буловстановлено, що дріжджі - це скупчення великої кількості мікрорганізмов,які використовують цукор у якості свого основного поживної речовини.
Іншими словами, кожна дріжджова клітка "начинена" ферментами здатнимирозкладати цукор. Але в той же час були відомі й інші біологічнікаталізатори, не ув'язнені в живу клітку, а вільно "живуть" поза нею.
Наприклад, вони були знайдені в складі шлункових соків, клітиннихекстрактів. У зв'язку з цим у минулому розрізняли два типи каталізаторів:вважалося, що власне ферменти невіддільні від клітки і поза її не можутьфункціонувати, тобто вони "організовані". А "неорганізовані"каталізатори, які можуть працювати поза клітиною, називали ензимами. Такепротиставлення "живих" ферментів і "неживих" ензимів пояснювалосявпливом віталістів, боротьбою ідеалізму і матермалізма в природознавстві.
Точки зору вчених розділилися. Основоположник мікробіології Л. Пастерстверджував, що діяльність ферментів визначається життям клітки. Якщоклітку зруйнувати, то припинитися і дія ферменту. Хіміки на чолі з Ю.
Лбіхом розвивали чисто хімічну теорію шумування, доводячи, щоактивність ферментів не залежить від існування клітки.
У 1871 р. російський лікар М.М. Манассеіна зруйнуваладріжджові клітини, розтираючи їх річковим піском. Клітинний сік, відділений відзалишків кліток, зберігав свою здатність зброджувати цукор. Через чвертьстоліття німецький учений Е. Бухнер отримав безклітинним сік пресуванням живихдріжджів під тиском до 5 * 10 Па. Цей сік, подібно живим дріжджів,зброджувати цукор з утворенням спирту й оксиду вуглецю (IV):
фермент
C6H12O6 ---> 2C2H5OH + 2CO2
Роботи А.Н. Лебедєва по дослідженню дріжджових клітин іпраці інших учених поклали кінець вітаїстичною подання до теоріїбіологічного каталізу, а терміни "фермент" і "ензим" стали застосовувати якрівнозначні.
У наші дні ферментологія - це самостійна наука.
Виділено і вивчено близько 2 тис. ферментів.
Властивості ферментів.
------------------------ ------
Найважливішою властивістю ферментів є переважнеоднієї з декількох теоретично можливих реакцій. Залежно відумов ферменти здатні каталізувати як пряму так і зворотну реакцію.
Це властивість ферментів має велике практичне значення.
Інша найважливіша властивість ферментів - термолабільних,тобто висока чутливість до змін температури. Так як ферментиє білками, то для більшості з них температура понад 70 C приводитьдо денатурації і втрати активності. При увелеченіі температури до +10 Среакція прискорюється в 2-3 рази, а при температурах близьких до 0 С швидкістьферментативних реакцій сповільнюється до мінімуму.
Наступним важливою властивістю є те, що ферментизнаходяться в тканинах і клітинах у неактивній формі (проферменту).
Класичними його прикладами є неактивні форми пепсину і трипсину.
Існування неактивних форм ферментів має велике біологічнезначення. Якби пепсин вироблявся відразу в активній формі, то пепсин
"перетравлював" стінку шлунка, тобто шлунок "перетравлював" сам себе.
Класифікація ферментів.
---------------- ------------------------
На Міжнародному біохімічному з'їзді було прийнято, щоферменти повинні класифікуватися за типом реакції, що каталізується ними. Уназві ферменту обов'язково присутня назва субстрату, тобто тогоз'єднання, на яке впливає даний фермент, і закінчення-аза.
(Аргінази каталізує гідроліз аргініну і т.д.)
За цим принципом усі ферменти були розділені на 6ознак:
1.Оксідоредуктази - ферменти, що каталізують окислювально -відновні реакції, наприклад каталаза:
2H2O2 -> O2 +2 H2O
2.Трансферази - ферменти, що каталізують перенесення атомів аборадикалів.
3.Гідролази - ферменти, що розривають внутрішньо-молекулярні зв'язкишляхом приєднання молекул води, наприклад фосфатаза:
OH
/
R - O - P = O + H2O -> ROH + H3PO4
OH
4.Ліази - ферменти, відщеплює від субстрату ту чиіншу групу без приєднання води, негідролітіческім шляхом.
Наприклад: відщеплення карбоксильної групи декарбоксилаз:
OO
///
CH3 - C - C ----> CO2 + CH3 - C
| |
O OH H
5.Ізомерази - ферменти, що каталізують перетворення одногоізомеру в інший:
глюкозо-6-фосфат -> глюкозо-1-фосфат
6.Сінтетази - ферменти, що каталізують реакції синтезу.
Ферментологія -- молода і преспективная наука, що відокремилася відбіології і хімії і обіцяє багато дивовижних відкриттів тим, хто вирішитьзайнятися нею всерйоз.
04 ноября 1997 г.
