Белок четвертичной структуры: особенности строения и функционирования

Знаменитый философ однажды сказал: "Жизнь - это форма существования белковых тел". И был абсолютно прав, ведь именно это органическое вещество является основой большинства организмов. Белок четвертичной структуры имеет наиболее сложное строение и уникальные свойства. Ему и будет посвящена наша статья. Также рассмотрим строение белковых молекул.

Что такое органические вещества

Большую группу органических веществ объединяет одно общее свойство. Они состоят из нескольких химических элементов. Их называют органогенными. Это водород, кислород, углерод и азот. Именно они образуют органические вещества.

Еще одной их общей характерной чертой является то, что все они являются биополимерами. Это крупные макромолекулы. Они состоят из большого количества повторяющихся частей, которые называются мономерами. Для углеводов это моносахариды, для липидов - глицерин и жирные кислоты. А вот ДНК и РНК состоят из нуклеотидов.

Видео: Цитология. Лекция 16. Белки и аминокислоты.

Химическая структура белков

Мономеры белков - это аминокислоты, каждая из которых имеет свою химическую структуру. В основе этого мономера находится атом углерода, он образует четыре связи. Первая из них - с атомом водорода. А вторая и третья, соответственно, образуется с амино- и карбоксогруппой. Они определяют не только строение биополимерных молекул, но и их свойства. Последняя группа в молекуле аминокислоты называется радикал. Это именно та группа атомов, по которой все мономеры отличаются между собой, что и обуславливает огромное разнообразие белков и живых существ.

Строение белковой молекулы

Одной из характерных черт этих органических веществ является то, что они могут существовать на разных уровнях организации. Это первичная, вторичная, третичная, четвертичная структура белка. Каждая из них обладает определенными свойствами и качествами.

Первичная структура

Данная структура белка является самой простой по строению. Она представляет собой цепочку из аминокислот, которые соединены пептидными связями. Они образуются между амино- и карбоксогруппами соседних молекул.

Вторичная структура

Когда цепочка аминокислот закручивается в спираль, образуется вторичная структура белка. Связь в такой молекуле называется водородной, а образуют ее атомы одноименных элементов в функциональных группах аминокислот. По сравнению с пептидными, они обладают гораздо меньшей силой, но способны удержать данную структуру.

Третичная структура

А вот следующая структура - это клубок, в который закручивается спираль из аминокислот. Ее еще называют глобула. Существует она благодаря связям, возникающим между остатками только определенной аминокислоты - цистеина. Они называются дисульфидными. Эту структуру также поддерживают гидрофобные и электростатические связи. Первые представляют собой результат притяжения между аминокислотами в водной среде. В таких условиях их гидрофобные остатки практически "слипаются", образуя глобулу. Кроме того, радикалы аминокислот имеют противоположные заряды, которые притягиваются друг к другу. В результате возникают дополнительные электростатические связи.

Белок четвертичной структуры

Четвертичная структура белка является самой сложной. Это результат слияния нескольких глобул. Они могут различаться и по химическому составу, и по особенностям пространственной организации. Если белок четвертичной структуры образован только из остатков аминокислот, он является простым. Такие биополимеры еще называют протеинами. А вот в случае, если к данным молекулам присоединяются небелковые компоненты, возникают протеиды. Чаще всего это соединение аминокислот с углеводами, нуклеиновыми и фосфорными кислотными остатками, липидами, отдельными атомами железа и меди. В природе также известны комплексы белков с естественными красящими веществами - пигментами. Такое строение белковых молекул более сложное.

Пространственная форма четвертичной структуры белка является определяющей для его свойств. Учеными установлено, что нитевидные или фибриллярные биополимеры не растворяются в воде. Они выполняют важнейшие функции для живых организмов. Так, мышечные белки актин и миозин обеспечивают движение, а кератин является основой волосяного покрова человека и животных. Шаровидные или глобулярные белки четвертичной структуры хорошо растворимы в воде. Их роль в природе иная. Такие вещества способны транспортировать газы, как гемоглобин крови, расщеплять пищу, как пепсин, или осуществлять защитную функцию, подобно антителам.

Свойства белка

Белок четвертичной структуры, особенно глобулярный, может изменять свою структуру. Происходит этот процесс под воздействием различных факторов. Чаще всего ими являются высокая температура, концентрированные кислоты или тяжелые металлы.

Если молекула белка раскручивается до цепи аминокислот, такое свойство называют денатурацией. Это процесс обратимый. Данная структура способна снова образовать глобулы молекул. Такой обратный процесс называют ренатурацией. Если же молекулы аминокислот отходят друг от друга и разрываются пептидные связи, происходит деструкция. Данный процесс необратим. Такой белок невозможно восстановить. Деструкцию осуществлял каждый из нас, когда жарил яичницу.

Таким образом, четвертичная структура белка - тип связи, который образуется в данной молекуле. Он достаточно прочен, но под воздействием определенных факторов способен разрушаться.