Słynny filozof powiedział kiedyś: „Życie jest formą istnienia ciał białkowych”. I miał absolutną rację, ponieważ to właśnie ta organiczna substancja jest podstawą większości organizmów. Białko o strukturze czwartorzędowej ma najbardziej złożoną strukturę i unikalne właściwości. Nasz artykuł będzie mu poświęcony. Zastanowimy się również nad strukturą cząsteczek białka.
Co to jest materia organiczna
Dużą grupę substancji organicznych łączy jedna wspólna właściwość. Składają się z kilku pierwiastków chemicznych. Nazywa się je organicznymi. Są to wodór, tlen, węgiel i azot. Tworzą substancje organiczne.
Inną wspólną cechą jest to, że wszystkie są biopolimerami. To są duże makrocząsteczki. Składają się z dużej liczby powtarzających się jednostek zwanych monomerami. W przypadku węglowodanów są to monosacharydy, w przypadku lipidów, gliceryny i kwasów tłuszczowych. Ale DNA i RNA składają się z nukleotydów.
Chemicznestruktura białek
Monomery białka to aminokwasy, z których każdy ma swoją własną strukturę chemiczną. Ten monomer jest oparty na atomie węgla, tworzy cztery wiązania. Pierwszy z nich - z atomem wodoru. A odpowiednio druga i trzecia składają się z grupy aminowej i karboksylowej. Określają nie tylko strukturę cząsteczek biopolimerów, ale także ich właściwości. Ostatnia grupa w cząsteczce aminokwasu nazywana jest rodnikiem. Jest to dokładnie grupa atomów, w której wszystkie monomery różnią się od siebie, co powoduje ogromną różnorodność białek i istot żywych.
Struktura cząsteczki białka
Jedną z cech tych organicznych jest to, że mogą istnieć na różnych poziomach organizacji. Jest to pierwszorzędowa, drugorzędowa, trzeciorzędowa, czwartorzędowa struktura białka. Każdy z nich ma określone właściwości i cechy.
Struktura główna
Ta struktura białka jest najprostsza w budowie. Jest to łańcuch aminokwasów połączony wiązaniami peptydowymi. Powstają między grupami aminowymi i karboksylowymi sąsiednich cząsteczek.
Struktura drugorzędna
Kiedy łańcuch aminokwasów zwija się w helisę, powstaje drugorzędowa struktura białka. Wiązanie w takiej cząsteczce nazywa się wodorem, a jego atomy tworzą te same elementy w grupach funkcyjnych aminokwasów. W porównaniu do peptydów mają znacznie mniejszą wytrzymałość, ale są w stanie utrzymać tę strukturę.
Struktura trzeciorzędna
Ale następną strukturą jest kula, w którą wkręcona jest spirala aminokwasów. Nazywany jest również kulą. Istnieje dzięki wiązaniom, które powstają między resztami tylko pewnego aminokwasu - cysteiny. Nazywane są disiarczkami. Ta struktura jest również wspierana przez wiązania hydrofobowe i elektrostatyczne. Te pierwsze są wynikiem przyciągania się aminokwasów w środowisku wodnym. W takich warunkach ich hydrofobowe pozostałości praktycznie „sklejają się”, tworząc kulkę. Ponadto rodniki aminokwasowe mają przeciwne ładunki, które przyciągają się nawzajem. Powoduje to dodatkowe wiązania elektrostatyczne.
Białko o strukturze czwartorzędowej
Struktura czwartorzędowa białka jest najbardziej złożona. To efekt połączenia kilku kulek. Mogą różnić się zarówno składem chemicznym, jak i organizacją przestrzenną. Jeśli białko o strukturze czwartorzędowej powstaje tylko z reszt aminokwasowych, jest to proste. Takie biopolimery są również nazywane białkami. Ale jeśli składniki niebiałkowe są przyłączone do tych cząsteczek, pojawiają się białka. Najczęściej jest to połączenie aminokwasów z węglowodanami, resztami kwasów nukleinowych i fosforowych, lipidami, pojedynczymi atomami żelaza i miedzi. W naturze znane są również kompleksy białek z naturalnymi substancjami barwiącymi – pigmentami. Ta struktura cząsteczek białka jest bardziej złożona.
Forma przestrzenna struktury czwartorzędowej białka tookreślenie jego właściwości. Naukowcy odkryli, że nitkowate lub fibrylarne biopolimery nie rozpuszczają się w wodzie. Pełnią istotne funkcje dla żywych organizmów. Tak więc białka mięśniowe aktyna i miozyna zapewniają ruch, a keratyna jest podstawą włosów ludzkich i zwierzęcych. Białka sferyczne lub globularne o strukturze czwartorzędowej są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Ich rola w przyrodzie jest inna. Takie substancje są w stanie transportować gazy, takie jak hemoglobina we krwi, rozkładać żywność, jak pepsyna, lub pełnić funkcję ochronną, jak przeciwciała.
Właściwości białka
Białko czwartorzędowe, zwłaszcza globularne, może zmienić swoją strukturę. Proces ten zachodzi pod wpływem różnych czynników. Są to najczęściej wysokie temperatury, stężone kwasy lub metale ciężkie.
Jeśli cząsteczka białka rozwinie się w łańcuch aminokwasów, ta właściwość nazywa się denaturacją. Ten proces jest odwracalny. Ta struktura jest w stanie ponownie tworzyć kulki cząsteczek. Ten odwrotny proces nazywa się renaturacją. Jeśli cząsteczki aminokwasów oddalą się od siebie, a wiązania peptydowe zostaną zerwane, następuje degradacja. Ten proces jest nieodwracalny. Takiego białka nie da się przywrócić. Zniszczenia dokonało każdy z nas, gdy smażyliśmy jajka.
Tak więc czwartorzędowa struktura białka jest rodzajem wiązania, które powstaje w danej cząsteczce. Jest wystarczająco mocny, ale pod wpływem pewnych czynników może się zawalić.
