Физико - химические свойства белка

· Определяются свойствами, входящих в белок аминокислот (их радикалами)

· Большинство белков растворимо в воде (имеют в составе гидрофильные радикалы); растворимость белка обратно пропорциональна его молекулярной массе

· Растворы, содержащие белки с большой молекулярной массой, образуют коллоидные растворы

· Белки амфотерны (как и аминокислоты)

· При физических и химических воздействиях денатурируют

Денатурация - процесс потери белком своей природной структуры (утрата трёхмерной структуры, присущей данной белковой молекуле)

· происходит под действием физических и химических факторов (денатурирующих)

q высокая температура, соли тяжёлых металлов, сильные кислоты, сильные щёлочи, концентрированные растворы солей, разные виды облучения (например, ионизирующего, ультрафиолетового, инфракрасного), органические растворители - спирт ультразвук, дезинфицирующие средства и т.п..

q вызывает разрыв стабилизирующих структуры связей - водородных, ионных, дисульфидных и др.

q при денатурации молекула белка разворачивается, теряя последовательно IV, III и II структуры (аминокислотная последовательность - I структура остаётся постоянной)

q приводит к утрате биологической активности белка

q носит временный или постоянный характер

q при сильном и длительном действии денатурирующих факторов – необратима, т. к. приводит к разрыву пептидных связей и утрате первичной структуры - коагуляция белка

q при мягком воздействии денатурирующих факторов денатурация обратима (белковая молекула спонтанно, самопроизвольно вновь приобретает последовательно усложняющуюся структуру - ренатурация)

q ренатурация доказывает, что все структуры определяются первичной структурой

Биологические функции нативных белков

· Могут быть положены в основу классификации белков

· Являются важнейшими по значимости химическими компонентами клетки (принимают участие во всех процессах в клетке)

1. Ферментативная

· является главной функцией белков (90 % клеточных белков - ферменты)

Ферменты

· биологические катализаторы, регулирующие скорость и направление всех биохимических процессов, происходящих в клетке и организме

· ускоряют метаболические реакции в миллионы раз

Причины низкой скорости химических реакций в клетке

а) низкая концентрация реагентов

б) низкая химическая активность реагентов

в) мягкие физические условия реакции (t^o, P)

· ускоряют реакции при обычных условиях в отличие от химических катализаторов

· все ферменты являются веществами белковой природы (проявляют все характерные для белков свойства - денатурация, ренатурация, коагуляция и др.)

· сейчас известно, что некоторые молекулы РНК имеют свойства ферментов

· образуются во всех живых клетках (только в случае, когда в клетке имеется соответствующий субстрат, запускающий синтез адекватного фермента - индуцибельность фермента)

· действуют в очень малых концентрациях (катализируют реакции больших количеств веществ - субстрата)

· функционируют только при определённых физических условиях - t^o, P, pH среды (гомеостаз); при изменении гомеостаза изменяется каталитическая активность фермента

· не изменяют своего химического состава, не разрушаются в процессе ферментативной реакции и не расходуется

· каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в секунду

· обладают исключительной специфичностью действия - расщепляют строго определённые связи, катализируют только определённые реакции и превращения соответствующих субстратов

· от набора ферментов в клетке зависят индивидуальные особенности проявления её жизнедеятельности (известно более 2 тыс.. ферментов и количество их продолжает увеличиваться)

· сущность действия фермента заключается в снижении энергии активации, т. е.. снижении уровня дополнительной энергии, необходимой для придания реакционной способности молекуле, поскольку собственной внутренней энергии недостаточно

Энергия активации - дополнительная энергия, которую необходимо сообщить молекулам реагирующих веществ, помимо своей собственной энергии, для проведения реакции

· ферменты обладают большими размерами молекул, благодаря чему возникает сильное электрическое поле, ориентирующее молекулы субстрата, придавая им асимметрическую форму, что ослабляет химические связи

· в клетках содержатся ферменты, катализирующие разные, иногда взаимоисключающие реакции, поэтому ферментативные реакции локализуются в разных органеллах или разделённых мембранами компартаментах клетки

· часто ферменты образуют биологические конвейеры: конечный продукт реакции служит субстратом для другого фермента

· название ферментов производится от названия субстрата или реакции с добавлением окончания «аза» (гидролаза, мальтаза, ревертаза, оксидо - редуктаза,изомераза, трансфераза и др.)

· наука о ферментах - энзимология (важнейший раздел молекулярной биологии)

· ферменты широко используются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, медицине и научных исследованиях

Строение ферментов

· представляют собой глобулярные белки III или IV структуры

· разделяются на простые (однокомпонентные) и сложные (двухкомпонентные)