Введение, История изучения - Биологические свойства белков
Белки -- высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединенных в цепочку пептидной связью б-аминокислот. Мономерами белков являются б-аминокислоты L-ряда. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Множество их комбинаций создают молекулы белков с большим разнообразием свойств. Кроме того, аминокислотные остатки в составе белка часто подвергаются посттрансляционным модификациям, которые могут возникать и до того, как белок начинает выполнять свою функцию, и во время его "работы" в клетке. Образование молекулы белка происходит за счет взаимодействия карбоксильной группы одной аминокислоты с аминогруппой другой кислоты с образованием пептидной связи:
Белковые молекулы содержат от 100 до 1500 аминокислотных остатков (более короткие цепи называются пептидами).
Относительная молекулярная масса белков от 16000 до нескольких миллионов г/моль.
История изучения
Белок высокомолекулярный денатурация аминокислотный
Белки были выделены в отдельный класс биологических молекул в XVIII веке в результате работ французского химика Антуана де Фуркруа и других ученых, в которых было отмечено свойство белков коагулировать (денатурировать) под воздействием нагревания или кислот. В то время были исследованы такие белки, как альбумин ("яичный белок"), фибрин (белок из крови) и глютен из зерна пшеницы.
В начале XIX века уже были получены некоторые сведения об элементарном составе белков, было известно, что при гидролизе белков образуются аминокислоты. Некоторые из этих аминокислот (например, глицин и лейцин) уже были охарактеризованы. Голландский химик Геррит Мульдер на основе анализа химического состава белков выдвинул гипотезу, что практически все белки имеют сходную эмпирическую формулу. В 1836 году Мульдер предложил первую модель химического строения белков. Основываясь на теории радикалов, он после нескольких уточнений пришел к выводу, что минимальная структурная единица белка обладает следующим составом: C40H62N10O12. Эту единицу он назвал "протеином" (Pr) (от греч. протос -- первый, первичный), а теорию -- "теорией протеина". Сам термин "протеин" был предложен еще шведским химиком Якобом Берцелиусом. Согласно представлениям Мульдера, каждый белок состоит из нескольких протеинных единиц, серы и фосфора. Например, он предложил записывать формулу фибрина как 10PrSP. Мульдер также исследовал продукты разрушения белков -- аминокислоты и для одной из них (лейцина) с малой долей погрешности определил молекулярную массу -- 131 дальтон. По мере накопления новых данных о белках теория протеина стала подвергаться критике, но, несмотря на это, до конца 1850-х все еще считалась общепризнанной.
К концу XIX века было исследовано большинство аминокислот, которые входят в состав белков. В 1894 году немецкий физиолог Альбрехт Коссель выдвинул теорию, согласно которой именно аминокислоты являются основными структурными элементами белков. В начале XX века немецкий химик Эмиль Фишер экспериментально доказал, что белки состоят из аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями. Он же осуществил первый анализ аминокислотной последовательности белка и объяснил явление протеолиза.
Однако центральная роль белков в организмах не была признана до 1926 года, когда американский химик Джеймс Самнер (впоследствии -- лауреат Нобелевской премии по химии) показал, что фермент уреаза является белком[7].
Сложность выделения чистых белков затрудняла их изучение. Поэтому первые исследования проводились с использованием тех полипептидов, которые легко могли быть очищены в большом количестве, то есть белков крови, куриных яиц, различных токсинов, а также пищеварительных/метаболических ферментов, выделяемых после забоя скота. В конце 1950-х годов компания Armour Hot Dog Co. смогла очистить килограмм бычьей панкреатической рибонуклеазы А, которая стала экспериментальным объектом для многих исследований.
Идея о том, что вторичная структура белков -- результат образования водородных связей между аминокислотными остатками, была высказана Уильямом Астбери в 1933 году, но Лайнус Полинг считается первым ученым, который смог успешно предсказать вторичную структуру белков. Позднее Уолтер Каузман, опираясь на работы Кая Линдерстрем-Ланга внес весомый вклад в понимание законов образования третичной структуры белков и роли в этом процессе гидрофобных взаимодействий. В конце 1940-х -- начале 1950-х годов Фредерик Сенгер разработал метод секвенирования белков, с помощью которого он к 1955 году определил аминокислотную последовательность двух цепей инсулина[8][9][10], продемонстрировав, что белки -- это линейные полимеры аминокислот, а не разветвленные (как у некоторых сахаров) цепи, коллоиды или циклолы. Первые пространственные структуры белков, полученные методом дифракции рентгеновских лучей (рентгеноструктурного анализа) стали известны в конце 1950-х -- начале 1960-х годов, а структуры открытые с помощью ядерного магнитного резонанса -- в 1980-х годах. В 2012 году Банк данных о белках (Protein Data Bank) содержал около 87 000 структур белков[11].
В XXI веке исследование белков перешло на качественно новый уровень, когда исследуются не только индивидуальные очищенные белки, но и одновременное изменение количества и посттрансляционных модификаций большого числа белков отдельных клеток, тканей или целых организмов. Эта область биохимии называется протеомикой. С помощью методов биоинформатики стало возможно не только обработать данные рентгеноструктурного анализа, но и предсказать структуру белка, основываясь на его аминокислотной последовательности. В настоящее время криоэлектронная микроскопия крупных белковых комплексов и предсказание пространственных структур белковых доменов с помощью компьютерных программ приближаются к атомарной точности.
2. Общая формула
- 3. Классификация 1. По степени сложности строения:
- - простые (протеины) состоят только из белковой части и при гидролизе дают аминокислоты; -сложные (протеиды) в состав входят добавочные группы небелковой природы (простетическая группа): в нуклеопротеидах - нуклеиновые кислоты, в фосфопротеидах - H3PO4, в гликопротеидах - углеводы, в липопротеидах какой-либо липид, в хромопротеидах - окрашенные соединения (гем) и др.
Похожие статьи
-
Введение - Свойства аминокислот
Аминокисломты (аминокарбомновые кисломты) -- органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы....
-
ВВЕДЕНИЕ - Функциональные полимеры на основе крахмала и изучение их физико-химических свойств
Природный полимер крахмал имеет уникальные свойства, а его производные во многих областях применения могут конкурировать с производными целлюлозы,...
-
История изучения и применения свойств мыльного пузыря Изучая информацию в интернете, я понял, что современные исследования учеников по тайнам мыльного...
-
Введение, История открытия азота - Азот, его соединение и свойства. Азот в природе
Целью данной работы является изучение и анализ химического элемента - азота. Азот - это бесцветный газ, без вкуса и запаха. Один из самых...
-
Введение, История открытия благородных газов - Благородные газы и их свойства
К благородным, или инертным, газам относятся: гелий Не , неон Ne , аргон Ar , криптон Kr , ксенон Хе , радон Rn . Они относятся к VIII группе, главной...
-
Первичная структура. - Строение белков, качественные реакции на белки
Последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи представляет Первичную структуру белка. Именно первичная структура белковой молекулы...
-
Биологические свойства кадмия - История открытия и свойства кадмия
Кадмиевые покрытия, недопустимы, когда они должны контактировать с пищевыми продуктами. Сам металл нетоксичен, зато чрезвычайно Ядовиты растворимые...
-
ВВЕДЕНИЕ - Получение калий йодата и изучение некоторых его свойств
Наше исследование проводилось В рамках школьного химико-биологического Проекта "Что вы знаете про йод?" . Проект реализуется в течение этого учебного...
-
Введение, Химическая природа, Биологическая роль фолацина - Витамин Вс (фолиевая кислота)
Фолиевая кислота (от лат. "folium" - лист) поскольку впервые она была выделена из листьев шпината. Она широко распространена в биологических системах....
-
В анализе экономического состояния и предприятия, и более крупного субъекта национального хозяйства применяется расчленение проблемы, или ситуации на...
-
История открытия тиосульфата натрия, Строение молекулы и ее влияние на свойства - Тиосульфат натрия
Имя и время открытия тиосульфата натрия нам не известны. Во всяком случае в истории химии об этом не упоминается. Но в конце XVII и в начале XVIII века,...
-
ВВЕДЕНИЕ - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Исторические данные Впервые каротин был выделен в 1831 году Вакенродером из желтой репы и моркови. По имени этой последней -- Daucus carota -- он и...
-
Введение - Структура и свойства металлических расплавов
Расплавленные металлы и сплавы составляют группу металлических жидкостей. Межчастичные связи в них возникают преимущественно вследствие взаимодействия...
-
ВВЕДЕНИЕ - Нефть и ее свойства
Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйства в XIX - XX вв. привели к резкому увеличению...
-
Введение, Общая характеристика химического элемента, Физические свойства - Биогенные элементы. Сера
Семра -- элемент шестой группы третьего периода главной подгруппы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16....
-
Биография ученых, Биография Роберта Керла - История открытия фуллеренов, их свойства
Биография Роберта Керла Роберт Керл родился 23 августа 1933 года в техасском городе Элис. Его отец был священником-протестантом, а мать - домохозяйкой....
-
Государственный бюджет -- важный инструмент государственного регулирования экономики. Он определяет формы и методы образования государственных финансовых...
-
ВВЕДЕНИЕ - Свойства кобальта и его комплексных соединений
Соединения кобальта представляют особый интерес, так как из трех основных ферромагнитных металлов - железа, никеля и кобальта - последний обладает...
-
Введение, Классификация чугунов - Свойства чугунов. Термическая обработка
Чугунами называются железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% углерода. Присутствие эвтектики обуславливает высокие литейные свойства и...
-
История развития углеводов - Биологическое значение и строение углеводов
У самых истоков цивилизации лежит первое практическое знакомство человека с углеводами. Обработка древесины, изготовление бумаги и хлопчатобумажных и...
-
Молекулярные кристаллы фуллеренов -- полупроводники, однако в начале 1991 г. было установлено, что легирование твердого С60 небольшим количеством...
-
Введение, История - Использование полимеров
Нескольким западным компаниям удалось приблизить чудесный момент, когда реальным станет превращение привычных нам предметов одежды в удобные устройства...
-
Токсичность диоксина при одноразовом введении - История открытия и распространения диоксина
Поведение в окружающей среде. В биосфере диоксин быстро поглощается растениями, сорбируется почвой и различными материалами, где практически не...
-
Известно, что в аналогичных производствах зарубежных стран низкомолекулярный полиэтилен является одним из видов продукции, выпускаемых предприятием [5]....
-
Аминокислотный состав и пространственная организация каждого белка определяют его физико-химические свойства. Белки обладают кислотно-основными,...
-
В 1999 исследователи из Университета Вены продемонстрировали применимость корпускулярно-волнового дуализма к таким молекулам как фуллерен Гидратированный...
-
Каучуки -- натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых...
-
Структурные свойства фуллеренов - История открытия фуллеренов, их свойства
В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шести - и пятиугольников, из которых составлена поверхность сферы или эллипсоида....
-
История открытия фуллеренов - История открытия фуллеренов, их свойства
В 1985 году группа исследователей -- Роберт Керл, Харолд Крото, Ричард Смолли, Хис и О'Брайен -- исследовали масс-спектры паров графита, полученных при...
-
Введение - Биологическое значение и строение углеводов
Ежедневно сталкиваясь с множеством бытовых предметов, продуктов питания, природных объектов, продуктов промышленного производства, мы не задумываемся о...
-
Белки - Строение белков, качественные реакции на белки
Белки - это азотсодержащие высокомолекулярные органические вещества со сложным составом и строением молекул. Общая формула: Белок можно рассматривать как...
-
Строение белков - Строение белков, качественные реакции на белки
Среди органических веществ Белки , или Протеины , -- самые многочисленные, наиболее разнообразные и имеющие первостепенное значение биополимеры. На их...
-
Физико-химические изменения белков молока при тепловой обработке - Химия и физика молока
1). Изменение составных частей и свойств молока при пастеризации, УВТ обработке и стерилизации. 2). Понятие о денатурации белков. Тепловую обработку...
-
Введение, Классификация Фенолов, Физические свойства фенола, Химические свойства - Синтез фенола
Фенол химический синтез Целью данной курсовой работы является изучение способов синтеза фенолов, в частности фенола. Свойства фенолов специфичны, поэтому...
-
Оксид кадмия CdO можно получить сжиганием металла на воздухе или в кислороде, обжигом его сульфида или термическим разложением некоторых соединений. Это...
-
Введение - Дендримеры: синтез, свойства, применение
В последнее время активно развивается новая область химии высокомолекулярных соединений, связанная с синтезом трехмерных суперразветвленных полимеров и...
-
Введение - Статистическое изучение инвестиций в РФ
В рыночных условиях хозяйствования оценка целесообразности инвестиций приобретает важное значение для всех субъектов предпринимательской деятельности....
-
Введение, Физические и химические свойства - Понятие о микроэлементах (цинк)
Микроэлементы -- химические элементы, входящие в состав организмов в ничтожно малых количествах и необходимые для нормальной жизнедеятельности....
-
Введение - Изменение физико-химических свойств материалов путем диффузии
Медь (лат. Cuprum) - химический элемент. Один из семи металлов, известных с глубокой древности. По некоторым археологическим данным - медь была хорошо...
-
В связи с интенсивным поиском альтернативных источников электрической энергии, интенсивно ведутся исследования в области разработки новых материалов для...
Введение, История изучения - Биологические свойства белков