Фибриллярный і глобулярный білок, мономер білка, закономірності синтезу білків

Білок є основою життя клітини і організму. Виконуючи величезна кількість функцій в живих тканинах, він реалізує основні його можливості: ріст, життєдіяльність, пересування і розмноження. При цьому клітина сама синтезує білок, мономером якого є амінокислота. Її становище в первинній структурі білка запрограмовано генетичним кодом, переданим у спадок. Навіть перенесення генів від материнської клітини до дочірньої є лише прикладом передачі інформації про структуру білка. Це робить його молекулою, що становить фундамент біологічної життя.

Загальна характеристика структури білка

Білкові молекули, синтезовані в клітці, є біологічними полімерами.У білка мономером завжди є амінокислота, а їх сукупність становить первинну ланцюжок молекули. Вона називається первинною структурою білкової молекули, яка пізніше спонтанно або під дією біологічних каталізаторів видозмінюється у вторинну, третинну або доменну.Вторинна і третинна структура

Вторинна білкова структура — це просторове видозміна первинної ланцюжка, пов'язане з утворенням водневих зв'язків полярних ділянок. З цієї причини ланцюжок складається в петлі або закручується в спіраль, що займає менше місця. В цей час змінюється локальний заряд ділянок молекули, з-за чого запускається процес формування третинної структури — глобулярной. Покручені або спіральні ділянки скручуються у клубки за допомогою дисульфідних зв'язків.

Самі клубки дозволяють сформувати особливу структуру, яка потрібна для виконання запрограмованих функцій. Важливо, що навіть після такої модифікації білка у мономером є амінокислота. Це також підтверджує, що при формуванні вторинної, а потім третинної і четвертинної структури білка первинна амінокислотна послідовність не змінюється. Характеристика мономерів білків

Всі білки — полімери, мономерами яких є амінокислоти. Це органічні сполуки, які або синтезуються живою клітиною, або надходять до неї в якості поживних речовин. З них на рибосомах за матрицею інформаційної РНК з величезною затратою енергії синтезується молекула білка. Самі амінокислоти являють собою з'єднання з двома активними хімічними групами: карбоксильної радикалом та аміногрупою, локалізованої в альфа-вуглецевого атома. Саме така структура дозволяє молекулі називатися альфа-амінокислотою, здатної утворювати пептидні зв'язки. Мономерами білка є тільки альфа-амінокислоти.

Утворення пептидного зв'язку

Пептидний зв'язок — це молекулярна хімічна група, утворена атомами вуглецю, кисню, водню та азоту. Вона формується в процесі відщеплення води від карбоксильної групи однієї альфа-амінокислоти та аміногрупи іншого. При цьому від карбоксильного радикала відщеплюється гідроксильний, який, поєднуючись з протонів аміногрупи, утворює воду. В результаті дві амінокислоти з'єднуються ковалентного полярного зв'язком CONH.

Утворити її здатні тільки альфа-амінокислоти - мономери білків живих організмів. Спостерігати утворення пептидного зв'язку можна в лабораторних умовах, хоча в розчині складно вибірково синтезувати невелику молекулу. Мономерами білка є амінокислоти, а його структура запрограмована генетичним кодом. Тому амінокислоти повинні бути з'єднані в строго визначеному порядку. У розчині в хаотичних рівноважних умовах це неможливо, а тому синтезувати складний білок штучно поки неможливо. Якщо ж з'явиться обладнання, що припускає строгий порядок складання молекули, його обслуговування буде досить дорогим. Синтез білка в живій клітині

У живій клітині ситуація зворотна, так як в ній є розвинений апарат біосинтезу. Тут мономери молекул білка можуть збиратися в молекули в строгій послідовності. Вона запрограмована генетичним кодом, що зберігаються в хромосомах. При необхідності синтезу певного структурного білка ферменту або запускається процес зчитування коду ДНК і утворення матриці (і РНК), на підставі якої синтезується білок. Мономер поступово приєднається до зростаючої поліпептидного ланцюгу на рибосомальном апараті. По завершенні цього процесу буде створена ланцюжок із залишків амінокислот, яка самостійно або в ході ферментативного процесу сформує вторинну, третинну або доменну структуру.

Закономірності біосинтезу

Слід виділити деякі особливості біосинтезу білка і передачі спадкової інформації і її реалізації. Вони полягають в тому, що ДНК і РНК є однорідними речовинами, що складаються із схожих мономерів. А саме, ДНК складається з нуклеотидів, як і РНК. Остання представлена у вигляді інформаційної, транспортної і рибосомальною РНК. Це означає, що весь клітинний апарат, відповідальний за зберігання спадкової інформації й біосинтез білка — це єдине ціле. Тому ядро клітини з рибосомами, які теж є доменними молекулами РНК, слід розглядати як один цілий апарат зберігання генів і їх реалізації.

Друга особливість біосинтезу білка, мономером якого є альфа-амінокислота, що полягає у визначенні суворого порядку їх приєднання. Кожна амінокислота має зайняти своє місце в первинній білковій структурі. Забезпеченням цього займається описаний вище апарат зберігання та реалізації спадкової інформації. В ній можливе виникнення помилок, але вони будуть усунені їм самим. У разі невірної складання молекула буде зруйнована, а біосинтез запуститься знову.

Категория: Студентам