Поиск по сайту

Новые публикации


Популярные статьи


Ключевые слова

алоэ, атеросклероз, береза, брусника, виноград, витамины, гастрит, гипертония, гомеопатия, гриб, диабет, доктор Бах, капуста, каштан, косметика, крапива, кровяное давление, лекарственные растения, облепиха, одуванчик, ожирение, онкология, перец, простатит, простуда, рябина, трутовик, фитотерапия, фунготерапия, хвощ, холестерин, цикорий, чай, чеснок, чистотел, шиповник, щитовидная железа, эликсиры, ядовитые растения, язва желудка

Показать все теги
Чтобы сообщить нам о грамматической ошибке на сайте выделите её и нажмите Ctrl+Enter
или воспользуйтесь формой обратной связи

Тематические статьи


Белки — первые, они же белые
Белки — первые, они же белые

Белки у нас все чаще называют их международным (английским) названием — протеины, и в этом есть смысл. «Протос» по-гречески — «первый». И хотя белки не первые вещества живых организмов, описанные учеными, у этих немыслимо разнообразных молекул бесспорное первенство в количестве выполняемых задач.
Наши ученые обычно называют эти вещества по-старому — белки. Их представитель, яичный белок, давший в русском и в немецком языках имя всему классу, так же, как белки молока и крови, был впервые обнаружен даже не людьми, а их неведомыми предками. (Яйцами питаются и многие современные обезьяны.) Белки пищи помогали выживать, наращивать мышцы и вершить великие дела. В X-XI веках в средневековой Европе крестьяне научились разводить растения из семейства бобовых, и тогда же началось строительство крупнейших соборов и замков, а также крестовые походы. Однако потребители белков научных статей не писали и в историю химии не попали. История этого класса веществ начинается совсем с другого.
В 1728 году Джакопо Беккари, профессор медицины и химии в Болонском университете, промывая муку, обратил внимание на клейкое вещество, которое и стало первым выделенным и описанным в специальной литературе белком. По-русски оно называется клейковиной. Теперь школьники на уроках размазывают жидкое тесто и убеждаются, что в зернах действительно есть белки, тогда же, видимо, автор не решился сразу публиковать работу, и она увидела свет только в 1745 году. Не появилось и легенды о том, как Беккаривлип в тесто и, отдирая его от праздничного камзола, подумал об открытии нового вещества.

Белки — первые, они же белые
Модель тубулина. Из этого белка построены микротрубочки. Они поддерживают форму клеток, перемещают цитоплазму и органеллы, растаскивают хромосомы при делении, направляют потоки веществ


Белки находили также в молоке, крови, других жидкостях организма. «Белковые жидкости», то есть растворы белков, попали в «Энциклопедию» Дидро и Д'Аламбера. Антуан Фуркруа, один из создателей химической номенклатуры, в конце восемнадцатого века определил главным их признаком то, что они сворачиваются при нагревании. Установили, кроме того, что белки клейки, эластичны, вязки, а при сухой перегонке дают щелочную реакцию и аммиачную вонь. Это было время, полное блестящих открытий элементов и разнообразных соединений. Химия только входила в пору расцвета, а уже были обнаружены объекты, до сих пор не познанные, уводящие в те сокровенные закоулки, где тайны жизни смыкаются с тайнами неживой природы.
Несмотря на все это, к белкам еще долго относились свысока, как к занятным, сложным, но вполне доступным для науки того времени органическим веществам. Пытались определить их точный химический состав, вывести формулу известных белков. Геррит Ян Мульдер решил, что основу любого белка составляет какое-то количество радикалов (постоянных по составу групп атомов кислорода, водорода, углерода и азота), а кроме них — атомы серы и фосфора. Эти радикалы он и назвал протеинами. Увы, стоило провести измерения точнее, и оказалось, что это ошибка. Кстати, уже в начале девятнадцатого века можно было угадать одну функцию белков: в 1814 году академик Петербургской АН Константин Сигизмундович Кирхгоф выделил из солода клейкий препарат, который превращал крахмал в сахар и декстрин. Тем самым он открыл ферменты и ферментативный катализ, но никто этого не понял.

Белки — первые, они же белые
Модель альбумина из плазмы крови. В крови альбумин переносит жирные кислоты, пигменты и другие вещества


В конце XIX века Менделеев в статье для словаря Брокгауза и Ефрона писал о белках: «Они, составляя вместе с водой принадлежность жизнедеятельности, отличаются великою изменяемостью своих свойств, непрочностью и легкою способностью ко множеству химических превращений они не поддаются тем приемам, которыми удалось овладеть громадною массою других углеродистых и углеродисто-азотистых веществ». Ведущие химики уже хорошо понимали, что белки — вещества неимоверно сложные и деликатные, обычными химическими методами их не познаешь, хотя примерно в то время были предприняты первые попытки их синтезировать.
И все же химики проделали важнейшие шаги в изучении белков. Эмиль Фишер в конце девятнадцатого века наконец догадался, что это линейные полимеры — цепочки, собранные из аминокислот. Эти ниточки сложным образом скручены в клубки, а иногда сшиты между собой дополнительными связями. Позже и физики приложили руки к замысловатым молекулам: полвека спустя рентгеноструктурный анализ показал скульптуры мертвых, кристаллизованных белков, а еще немного погодя — ядерно-магнитный резонанс дал изображения живых белков, плавающих в растворе.
В середине XX века белки вместе с нуклеиновыми кислотами оказались в центре того нагромождения научных дисциплин, которые Фрэнсис Крик для простоты назвал молекулярной биологией. Молекулярные биологи узнали, что последовательность аминокислот задается генетически и, в свою очередь, сама определяет сложную трехмерную структуру белка. Сейчас они даже проводят соревнования: кто лучше отгадает трехмерную структуру по последовательности аминокислот. А белковые инженеры уже думают над тем, как изменить или разработать заново последовательность аминокислот в белке, чтобы молекула выполняла заданные ей функции.
Трудно сосчитать Нобелевские премии, полученные за изучение белков или процессов, в которых белки принимают непосредственное участие. В последние годы стало модно говорить о протеоме — совокупности всех белков организма. Действительно, если все работы в организме выполняются белками, познав их, можно познать и регулировать большинство функций организма.
Белки выполняют множество дел. Они укрывают тела животных кожаной одеждой, шубой и опереньем, вооружают рогами и копытами; заставляя сокращаться мышцы, двигают конечности, подвешивают и скрепляют внутренности, сжимают сосуды, бронхи и другие трубки тела, связывают кости в скелет, переваривают пищу, превращают вещества и переносят их через мембраны клеток, разносят по жидким средам организма то, что без них не растворилось бы, принимают сигналы, помогают клеткам узнавать друг друга, латают дыры в кровеносных сосудах, убивают, будучи ядами, и обезвреживают чужие яды, участвуют в генерации нервных импульсов, восприятии, памяти, мышлении.И это еще далеко не все.

Белки — первые, они же белые
Коллаген — белок соединительной ткани. Фотография волокна соединительной ткани


Молекула белка рождается в цитоплазме клетки или на цистернах транспортно-накопительной системы. Специальные белки шапероны, как повитухи, обихаживают новорожденного: укладывают растущую цепочку в ажурную конструкцию. Затем, если нужно, белок еще достраивают: навешивают на него молекулы сахара, цепочки сшивают вместе. Бывает, что белки состоят из нескольких отдельных клубочков — субъединиц, а бывает, что несколько цепочек соединены химическими связями. Нередко в молекуле белка есть несколько «сгущений» — доменов. Ферменты присоединяют к себе дополнительные группы атомов, нужные для сложной работы по катализу. Часто к ним обратимо присоединяются фосфатные группы, регулируя активность.
Белки видоспецифичны, а иногда и особеспецифичны. Молекулы глюкозы или этилового спирта в любом организме одинаковы. Другое дело — белки. Ни одно существо не возьмет чужой белок и не начнет им пользоваться, не переделав. Оно сначала разберет его на детали — аминокислоты, а уж потом соберет из них что-то по своему индивидуальному проекту.
Родившись и получив дополнительные навески, белки спешат на работу. Они плавают в цитоплазме или проникают в ядро, встраиваются в мембрану или только прилипают к ней с одной стороны, образуют вместе с другими молекулами органеллы или работают поодиночке, собираются в видимые глазом агрегаты или остаются крошечными частицами огромного организма, попадают в кровь или в просвет кишечника, покидают организм или остаются в нем до самой смерти — в общем, принимают различные виды и вычерчивают в пространстве жизни сложные траектории. Белки живут: меняется форма их молекул, подплывают и уплывают субстраты и прочие малые молекулы.
При работе белки рано или поздно портятся. К ним присоединяются ненужные молекулы (глюкоза, альдегиды и прочие), они распадаются и разворачиваются. Сломанный белок клетка помещает в мусорный контейнер — лизосому и утилизирует — разбирает на запчасти. А потом все начинается заново.
И если вдуматься, что наша жизнь? Всего лишь появление нужного белка в нужном месте.

М. Литвинов

По материалам журнала «Химия и жизнь XXI век» № 1 за 2004 год

Закладки по теме: белки, протеины

Голосов: 0
Просмотров: 3081
Комментариев: 0

Другие публикации по теме: