Функції білків і ліпідів в клітині

Білки – основна складова частина будь живої клітини. На їх частку припадає 50 -80% сухої маси клітини. Білки – це полімери, їх складовими одиницями (мономерами) є амінокислоти. Усього відомо 20 різних амінокислот, що входять до складу білків; кожна з них має карбоксильну групу (СООН), аміногрупу (NH2) і радикал (R). Розрізняються вони тільки радикалами, які вкрай різноманітні за структурою. Аміногрупа надає амінокислоті лужні властивості, карбоксил – кислотні; цим визначаються амфотерні властивості амінокислот. Кожна амінокислота може з’єднатися з іншого за допомогою пептидних зв’язків (-СО – NH-), в яких вуглець карбоксильної групи однієї амінокислоти з’єднується з азотом аміногрупи подальшою амінокислоти. При цьому від аміногрупи відділяється іон Н +, а від карбоксилу – радикал ОН з утворенням молекули води. З’єднання, що складається з двох або більшої кількості амінокислотних залишків, називається поліпептидом. У ньому між мономерами існують самі міцні ковалентні зв’язки. У молекулі того чи іншого білка одні амінокислоти можуть багаторазово повторюватися, а інші зовсім відсутнім. Загальне число амінокислот, складових одну молекулу білка, іноді досягає декількох сот тисяч. У результаті молекула білка є макромолекулу, т. Е. Молекулу з дуже великою молекулярною масою. Молекулярна маса білків величезна. Наприклад, у білка яйця – яєчного альбуміну – вона становить 36000, у гемоглобіну – 65 ТОВ, у скорочувального білка м’язів (актомиозина) – 1500000, в той час як молекулярна маса вуглеводу глюкози дорівнює 180.

Специфічні біологічні функції білків залежать від їх просторової конфігурації, порушення якої веде до втрати біологічної активності. У білків є чотири рівня структурної організації. Послідовність амінокислот у поліпептидного ланцюга визначає первинну структуру молекули білка, від якої, в свою чергу, залежать наступні рівні просторової організації та біологічні властивості білка. Хімічні та фізіологічні властивості білків визначаються не тільки тим, які амінокислоти входять до їх складу, а й тим, яке місце в довгому ланцюжку білкової молекули займає кожна з амінокислот. Так досягається величезна різноманітність первинної структури білкової молекули. Наступний рівень організації білка – вторинна структура. Вона має вигляд спіралі. Між вигинами спіралі виникають водневі зв’язки, які слабкіше кова-лентний, але повторені багаторазово вони створюють досить міцне зчеплення. Третинна структура досягається тим, що спіралі-зовано молекула білка ще багато разів та закономірно згортається, утворюючи компактний кульку, в якому ланки спіралі з’єднуються ще більш слабкими бісульфіднимі зв’язками (-S-S-). Об’єднуючись в агрегати постійного складу, молекули білка можуть утворювати четвертинних структуру (наприклад, гемоглобін).

Під впливом термічних, хімічних та інших факторів в білку порушуються бісульфідні і водородние’связі, що призводить до порушення складної структури – денатурації. При денатурації молекула розгортається і втрачає здатність виконувати свою звичайну біологічну функцію. Ця зміна може носити тимчасовий або постійний характер, але послідовність амінокислот у молекулі білка залишається незмінною.

Білки виконують в клітці надзвичайно різноманітні функції. На першому місці стоїть каталітична функція. Всі біологічні реакції в клітині протікають за участю особливих біологічних каталізаторів – ферментів, а будь фермент – білок. Ферменти локалізовані у всіх органелах клітин і не тільки направляють хід різних реакцій, але і прискорюють їх в десятки і сотні тисяч разів. Кожну хімічну реакцію обумовлює свій біокаталізатор. У цитоплазмі клітини здійснюється дуже багато всіляких реакцій, настільки ж багато і біокаталізаторів, контролюючих хід цих реакцій. Так, розпад крохмалю і перетворення його в цукор (мальтозу) викликає фермент дісатаза, тростинний цукор розщеплює тільки фермент інвертаза. Багато ферменти вже давно застосовують в медичній і харчовій (хлібопечення, пивоваріння та ін.) Промисловості. Одна з найважливіших функцій білків – будівельна (структурна). Білки входять до складу всіх клітинних мембран і органоїдів клітини, а також позаклітинних структур. У з’єднанні з ДНК білок становить тіло хромосом, а в з’єднанні з РНК – рибосом. Розчини низькомолекулярних білків входять до складу рідких фракцій клітин. Рухова (скорочувальна) функція білка полягає в тому, що всі види рухових реакцій клітини виконуються особливими скоротливі білками, які обумовлюють скорочення мускулатури тварин, рух джгутиків і вій у найпростіших, переміщення хромосом при поділі клітини, рух рослин. Транспортна функція білків проявляється у здатності специфічних білків крові оборотно з’єднуватися з органічними і неорганічними речовинами і доставляти їх в різні органи і тканини. Так, гемоглобін з’єднується з киснем і діоксидом вуглецю; сироватковий білок альбумін зв’язує і переносить речовини ліпідного характеру, гормони та ін.

Білки виконують і захисну функцію. В організмі у відповідь на проникнення в нього чужорідних речовин виробляються антитіла – особливі білки, які зв’язують і знешкоджують невластиві організму речовини (антигени) – це захисна функція. Білки служать і одним із джерел енергії в клітині, т. Е. Виконують енергетичну функцію. Розщеплюючись в клітці до амінокислот і далі до кінцевих продуктів розпаду – діоксиду вуглецю, води і азотовмісних речовин, вони виділяють енергію, необхідну для багатьох життєвих процесів у клітині.

Вуглеводи (цукру) зустрічаються як у тварин, так і рослинних клітинах, причому в рослинних клітинах їх значно більше. Вуглеводи є сполуками вуглецю, водню і кисню. Розрізняють полісахариди – С6Н10О5п (крохмаль, глікоген, целюлоза), дисахариди – СлНггО ,, (мальтоза, лактоза, сахароза) і прості цукри – моносахариди – С6Н, 206 (рибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза). З двох молекул моносахариду утворюється одна молекула дисахарида. Полісахариди – складні вуглеводи, утворені з багатьох молекул моносахариду. Головними вуглеводами клітин є глюкоза, глікоген (у тварин), целюлоза (клітковина) і крохмаль (у рослин). Деякі вуглеводні полімери служать опорним матеріалом жорстких клітинних стінок (целюлоза, хітин) або виконують функції цементуючого матеріалу в міжклітинному просторі (пектини, мукополіса-харідов). Крім того, вуглеводи служать своєрідним «паливом» в живій клітині: окислюючись, вони вивільняють хімічну енергію, яка витрачається клітиною на процеси життєдіяльності.

Ліпцаи – також обов’язкові компоненти будь живої клітини. Більшість ліпід ов – похідні вищих жирних кислот, спиртів або альдегідів. Прості ліпіди включають речовини, молекули яких складаються тільки з залишків жирних кислот (або
альдегідів) і спиртів. Саме цим кислотним залишкам ліпіди зобов’язані своїм важливим біологічним властивістю – вкрай малою розчинністю у воді. Цим же визначається і їх роль в біологічних мембранах клітини. Будучи одним з основних компонентів біологічних мембран, ліпіди впливають на проникність клітин. Середній, ліпідний, шар мембран перешкоджає вільному переміщенню води з клітки і в клітку. Найпоширеніші з ліпідів – жири і воски. Жири є ефірами трехатомного спирту гліцерину і жирних кислот.

Вміст жирів у клітинах становить 5 15% сухої маси, а в клітинах жирової тканини – до 90%. Жири використовуються клітиною як джерело енергії: калорійність ліпідів вище енергетичної цінності вуглеводів. Жири служать джерелом води, яка виділяється при їх окисленні; вони погано проводять тепло і можуть тому виконувати функцію теплоізоляції. Підшкірний жир відіграє важливу теплоізоляційну роль у тварин, особливо у водних ссавців. У тварин, що впадають взимку в сплячку, жири забезпечують організм необхідною енергією. Вони складають запас поживних речовин в насінні і плодах рослин.

Воски володіють водовідштовхувальними властивостями і набувають пластичність при незначному нагріванні. Віск використовується у рослин і тварин в якості захисного покриття. З воску бджоли будують стільники.

Посилання на основну публікацію