Доклад на тему: "Белки в живых организмах"
Важнейшей функцией белков, представляющих собой цепочки аминокислот, является энзиматическая, или управление химическими реакциями в живых организмах.
Каждое живое существо функционирует на основе химических процессов. В каждой клетке вашего тела происходят тысячи химических реакций, сумма которых определяет вашу личность. В этой огромной химической системе белковые молекулы играют решающую роль.
Давайте начнем разговор о белках с обсуждения того, как они строятся. Существует два способа построения сложных молекул: либо делать каждую молекулу по уникальному плану, либо использовать модульную систему, чтобы из небольшого количества структурных единиц делать широкий спектр больших молекул. Вспомните старые и новые стратегии развития. В прошлом изготавливались структурные элементы только одного здания, и ни у одного другого здания их не было. Если их удавалось восстановить, то эти здания ценились выше современных и считались чрезвычайно красивыми. Использование готовых однотипных компонентов, или модулей, таких как кирпичи, окна и двери, для сборки здания является современным методом строительства. Однако даже в рамках такой системы можно создавать разнообразные структуры, собирая серийные детали различными способами. Принцип модульного строительства используется в живых системах для достижения структурной сложности, что является аналогичной стратегией. С точки зрения теории эволюции, этот метод является логичным, поскольку он позволяет последовательно усложнять структуры по мере появления новых модулей.
Фундаментальной структурной единицей белков являются аминокислоты. Структура этих молекул сходна, с незначительными различиями в специфике. Они представляют собой цепочку атомов с положительно заряженным ионом водорода (H+) на одном конце и отрицательно заряженным кислородом и гидроксильной группой водорода (OH-) на другом конце. Боковые группы различных аминокислот, которые ответвляются от основной цепи, отличаются друг от друга. Живые организмы содержат 21 аминокислоту.
Аминокислоты образуют белок. Процесс похож на нанизывание бусин на нитку. Ион водорода (H+) одной из аминокислот соединяется с OH-группой другой, связывая их вместе и высвобождая молекулу воды. Комбинации аминокислот могут принимать различные формы. Первичная структура белка - это порядок расположения аминокислот в "бусинах". Даже для коротких белков существует множество возможных вариантов первичной структуры, поскольку любая из 21 аминокислот может быть бусиной. Например, белок, состоящий всего из десяти аминокислот, может быть собран более чем десятью триллионами различных способов!
Белок принимает сложную трехмерную форму в результате электростатических взаимодействий между различными боковыми группами аминокислот и окружающей водой после создания первичной структуры белка. Поскольку они контролируют химические реакции в живых существах, наиболее важными для нас являются белки, которые складываются в сложные сферические структуры. Это не относится к другим видам белков, например, к тем, из которых состоят волосы и другие части тела).
Трудно понять, как две сложные молекулы могут спонтанно расположиться в пространстве таким образом, чтобы взаимодействовать друг с другом. Химическая реакция не может протекать со значительной скоростью без участия молекул, известных как ферменты (см. катализаторы и ферменты).Чтобы облегчить взаимодействие, фермент притягивает обе молекулы к себе и придает им ориентацию. После того как взаимодействие произошло, фермент высвобождается и может выполнять те же действия с последующей парой молекул.
Согласно Центральной догме молекулярной биологии, первичная структура белка записана на молекуле ДНК в каждом живом организме. Впоследствии ДНК контролирует все живое существо, определяя набор поставляемых белков и, следовательно, возможные синтетические реакции.
Химическая связь образуется между конкретными атомами сложных молекул при их взаимодействии. Для образования связи недостаточно, чтобы молекулы взаимодействовали сами по себе. Чтобы атомы, способные образовывать химические связи, могли состыковаться, как космические корабли на орбите, две молекулы должны сблизиться и принять ориентацию. Из-за этого трехмерная структура имеет решающее значение для химических реакций, происходящих в живых существах.
В принципе, первичная структура белка может быть использована для предсказания формы молекулы и, следовательно, химической реакции, в которой будет участвовать этот белок. Однако, несмотря на лучшие компьютеры и программное обеспечение, эта проблема укладки белка все еще слишком сложна для расчета. В настоящее время это одна из самых значительных нерешенных проблем в молекулярной биологии.
