Белки

Белки представляют собой крупные биомолекулы и макромолекулы, которые состоят из одной или нескольких длинных цепей аминокислотных остатков. Белки выполняют широкий спектр функций в организмах, в том числе катализируют метаболические реакции, репликацию ДНК, реагируют на раздражители, обеспечивают структуру клеток и организмов и транспортируют молекулы из одного места в другое. Белки отличаются друг от друга прежде всего последовательностью аминокислот, которая определяется последовательностью нуклеотидов их генов и которая обычно приводит к сворачиванию белка в определенную трехмерную структуру, которая определяет его активность. Линейная цепочка аминокислотных остатков называется полипептидом. Белок содержит по крайней мере один длинный полипептид. Короткие полипептиды, содержащие менее 20-30 остатков, редко считаются белками и обычно называются пептидами или иногда олигопептидами. Отдельные аминокислотные остатки связаны между собой пептидными связями и смежными аминокислотными остатками. Последовательность аминокислотных остатков в белке определяется последовательностью гена, который закодирован в генетическом коде. В общем, генетический код определяет 20 стандартных аминокислот; но у определенных организмов генетический код может включать селеноцистеин и — у некоторых архей — пирролизин. Вскоре после или даже во время синтеза остатки в белке часто подвергаются химической модификации путем посттрансляционной модификации, которая изменяет физические и химические свойства, сворачивание, стабильность, активность и, в конечном счете, функцию белков. К некоторым белкам присоединены непептидные группы, которые можно назвать простетическими группами или кофакторами. Белки также могут работать вместе для достижения определенной функции, и они часто объединяются, образуя стабильные белковые комплексы. После образования белки существуют только в течение определенного периода, а затем разлагаются и перерабатываются клеточными механизмами в процессе оборота белка. Продолжительность жизни белка измеряется с точки зрения его периода полураспада и охватывает широкий диапазон. Они могут существовать в течение нескольких минут или лет со средней продолжительностью жизни 1-2 дня в клетках млекопитающих. Аномальные или неправильно свернутые белки разлагаются быстрее либо из-за того, что они предназначены для уничтожения, либо из-за их нестабильности. Как и другие биологические макромолекулы, такие как полисахариды и нуклеиновые кислоты, белки являются важными частями организмов и участвуют практически во всех процессах внутри клеток. Многие белки представляют собой ферменты, которые катализируют биохимические реакции и жизненно важны для обмена веществ. Белки также выполняют структурные или механические функции, такие как актин и миозин в мышцах и белки в цитоскелете, которые образуют систему каркасов, поддерживающих форму клетки. Другие белки важны для передачи сигналов в клетках, иммунных реакций, клеточной адгезии и клеточного цикла. У животных белки необходимы в рационе для обеспечения незаменимых аминокислот, которые не могут быть синтезированы. Пищеварение расщепляет белки для метаболического использования. Белки могут быть очищены от других клеточных компонентов с использованием различных методов, таких как ультрацентрифугирование, осаждение, электрофорез и хроматография; появление генной инженерии сделало возможным ряд методов, облегчающих очистку. Методы, обычно используемые для изучения структуры и функции белка, включают иммуногистохимию, сайт-направленный мутагенез, рентгеновскую кристаллографию, ядерный магнитный резонанс и масс-спектрометрию.