Chemia życia: Białka - struktura i funkcja

Dlaczego białka pełnią dominującą rolę?

• Białka pełnią wiele funkcji, odpowiedzialne za liczne procesy w organizmach żywych.
• Wynika to z ich budowy - są polimerami aminokwasów.

Aminokwasy - podstawy budowy białek

• Aminokwasy to związki zbudowane z wielu cząsteczek aminokwasów połączonych liniowo.
• Struktura aminokwasu:
  • Centralny atom węgla.
  • Grupa aminowa po jednej stronie, grupa karboksylowa po drugiej.
  • Łańcuch boczny (podstawnik) oznaczony symbolem R, różniący się między aminokwasami.
• 20 rodzajów aminokwasów buduje białka u organizmów żywych.
• Podział aminokwasów ze względu na charakter chemiczny:
  • Kwasowe: więcej grup karboksylowych niż aminowych.
  • Zasadowe: więcej grup aminowych niż karboksylowych.
  • Obojętne: tyle samo grup, dzielone na polarne i niepolarne.
  • Łańcuchy boczne polarne - hydrofilowe, niepolarne - hydrofobowe.

Wiązania peptydowe

• Aminokwasy łączą się wiązaniami peptydowymi (między grupą aminową jednego a grupą karboksylową drugiego), odłączając cząsteczkę wody.

Różnorodność białek

• Możliwość wielu kombinacji aminokwasów w białkach.
• Białka mogą mieć część niebiałkową (białka złożone).

Nazewnictwo

• Peptydy: łańcuchy krótsze niż 100 aminokwasów.
• Białka: łańcuchy dłuższe niż 100 aminokwasów.
• Peptydy pełnią różne funkcje, np. hormonalne.

Rodzaje białek

• Ze względu na kształt:
  • Fibrylarne (np. kolagen, keratyna, fibryna).
  • Globularne (np. albuminy, globuliny, histony).
• Ze względu na budowę:
  • Proste: tylko aminokwasy.
  • Złożone: z częścią niebiałkową (np. glikoproteiny, fosfoproteiny).

Struktura białek

• Struktura pierwszorzędowa: sekwencja aminokwasów.
• Struktura drugorzędowa: formy alfa-helisy i beta-harmonijki.
• Struktura trzeciorzędowa: oddziaływania między fragmentami łańcucha (wiązania jonowe, wodorowe, mostki disiarczkowe).
• Struktura czwartorzędowa: dotyczy białek z więcej niż jednym łańcuchem polipeptydowym (np. hemoglobina).

Znaczenie struktury białek

• Kształt białka jest kluczowy dla jego funkcji.
• Funkcja białka zależy od jego struktury.
• Zniszczenie struktury (np. denaturacja):
  • Koagulacja: proces odwracalny (wpływ soli metali lekkich).
  • Denaturacja: proces nieodwracalny (wysoka temperatura, sole metali ciężkich).

Podsumowanie

• Zniszczenie struktury białka prowadzi do utraty jego funkcji biologicznej.
• Wysoka temperatura (gorączka) jest niebezpieczna dla białek.

Następne tematy

• Kolejna grupa związków organicznych: lipidy.