Белком — что это такое¶

Белок (протеин) — высокомолекулярное органическое соединение, состоящее из остатков аминокислот, соединённых пептидными связями. Белки являются основой структуры и функционирования всех живых организмов: они выполняют каталитическую, структурную, транспортную, защитную, сигнальную и регуляторную функции. В русском языке слово «белком» — форма творительного падежа существительного «белок», однако в зависимости от контекста оно может обозначать и иные понятия, например белок как вещество или элемент яйца. В настоящей статье рассматривается преимущественно биологическое значение термина.

¶Общая характеристика

Белки представляют собой полимеры, мономерами которых служат аминокислоты. В состав природных белков входят 20 стандартных аминокислот, различающихся строением боковых радикалов. Последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи задаётся генетическим кодом и называется первичной структурой белка.

Молекулярная масса белков варьируется в широких пределах — от нескольких тысяч до нескольких миллионов дальтон. Например, инсулин содержит 51 аминокислотный остаток, а титин, один из крупнейших известных белков, — свыше 30 тысяч.

¶Структурные уровни

Принято выделять четыре уровня организации белковой молекулы:

• Первичная структура — линейная последовательность аминокислот, соединённых пептидными связями.
• Вторичная структура — локальная упорядоченность цепи в виде α-спиралей и β-слоёв, стабилизированная водородными связями.
• Третичная структура — пространственная укладка всей полипептидной цепи, определяющая функциональные свойства молекулы.
• Четвертичная структура — объединение нескольких полипептидных цепей (субъединиц) в единый комплекс, как в молекуле гемоглобина.

Нарушение нативной структуры под действием температуры, кислот, щелочей или солей тяжёлых металлов называется денатурацией; в ряде случаев она обратима.

¶Функции белков

Белки выполняют в организме множество задач:

Ферменты ускоряют биохимические реакции в десятки и сотни тысяч раз, обеспечивая обмен веществ. Структурные белки формируют соединительные ткани, волосы, ногти, перья. Транспортные белки переносят кислород, липиды, ионы и лекарственные вещества.

¶Белки в питании

Пищевые белки — важнейший компонент рациона человека и животных. В пищеварительном тракте они расщепляются протеазами до аминокислот, которые затем всасываются в кровь и используются для синтеза собственных белков организма.

Часть аминокислот не синтезируется в организме человека и должна поступать с пищей; их называют незаменимыми. К ним относятся валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин, а для детей также гистидин и аргинин.

Основные источники белка:

• продукты животного происхождения — мясо, рыба, яйца, молоко, сыр;
• растительные продукты — бобовые, орехи, зерновые, соя.

Белки животного происхождения обычно содержат полный набор незаменимых аминокислот, тогда как растительные могут быть лимитированы по отдельным из них. Суточная потребность взрослого человека в белке составляет в среднем 0,8–1,0 г на килограмм массы тела, возрастая при физических нагрузках, беременности и в период роста.

¶Белок куриного яйца

В бытовом значении «белок» часто обозначает прозрачную часть куриного яйца, окружающую желток. Яичный белок на 90 % состоит из воды и примерно на 10 % из белков — овальбумина, кональбумина, овомукоида и других. При нагревании он денатурирует и сворачивается, приобретая плотную белую консистенцию. Яичный белок широко используется в кулинарии, кондитерском производстве и как источник высококачественного протеина.

¶Методы исследования

Для изучения белков применяют электрофорез, хроматографию, масс-спектрометрию, рентгеноструктурный анализ и криоэлектронную микроскопию. Определение аминокислотной последовательности и пространственной структуры белков имеет ключевое значение для биотехнологии, медицины и фармакологии.

¶Значение в науке и технике

Изучение белков лежит в основе молекулярной биологии, биохимии и генетики. Достижения белковой инженерии позволяют создавать ферменты с заданными свойствами, рекомбинантные лекарственные препараты (инсулин, интерфероны, моноклональные антитела), а также материалы с программируемыми характеристиками. В России исследования структуры и функций белков ведутся в институтах Российской академии наук и университетах, в том числе в области структурной биологии и биотехнологии.

¶Классификация

Белки классифицируют по нескольким признакам:

• по форме молекул — глобулярные и фибриллярные;
• по составу — простые (протеины) и сложные (протеиды), содержащие небелковую часть;
• по функциям — ферменты, структурные, транспортные, регуляторные и другие;
• по растворимости — альбумины, глобулины, проламины, глутелины.

Простые белки состоят только из аминокислот, сложные включают дополнительные компоненты: углеводы (гликопротеиды), липиды (липопротеиды), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеиды), металлы (металлопротеиды).

¶Источники

• Биохимия: учебник для вузов
• Молекулярная биология клетки
• Большая российская энциклопедия
• Материалы по физиологии питания