Dôležitou vlastnosťou bielkovín je ich schopnosť denaturácie. Tento pojem sa vzťahuje na javy spojené s nezvratnými zmenami v sekundárnych, terciárnych a kvartérnych štruktúrach proteínu pod vplyvom tepla, kyselín, zásad, UV žiarenia, ionizujúceho žiarenia, ultrazvuku atď. Inými slovami, denaturácia je nezvratné porušenie. natívnej priestorovej konfigurácie proteínovej molekuly, sprevádzanej významnými zmenami biologických a fyzikálno-chemických vlastností proteínov.

Keďže na tvorbe sekundárnych a terciárnych štruktúr sa čiastočne podieľajú relatívne slabé väzby, fyzikálny stav proteínu závisí vo veľkej miere od teploty, pH, prítomnosti solí a iných faktorov. Zahrievanie napríklad spôsobí narovnanie polypeptidového reťazca molekuly proteínu; niektoré chemikálie rušia vodíkové väzby. Zmena pH spôsobuje aj lámanie väzieb a prejavuje sa v tomto prípade elektrostatická nestabilita.

Proteíny pod vplyvom rôznych fyzikálnych a chemických faktorov strácajú svoje pôvodné (pôvodné) vlastnosti. Navonok sa to prejavuje ich koaguláciou a zrážaním. Príkladom takéhoto javu je koagulácia mliečneho albumínu počas varu. Nehydrolytické ireverzibilné narušenie prirodzenej štruktúry proteínu sa nazýva denaturácia. V tomto prípade sa trhajú hlavne vodíkové väzby, mení sa priestorová štruktúra proteínu, ale nedochádza k pretrhnutiu kovalentných väzieb v molekule proteínu.

Denaturácia vedie k rozvinutiu molekuly proteínu a tá prechádza do viac-menej neusporiadaného stavu (nemá už žiadne skrutkovice, žiadne vrstvy ani žiadne iné typy pravidelného zhluku reťazcov). V denaturovanom stave tvoria amidové skupiny peptidového reťazca vodíkové väzby s okolitými molekulami vody; takýchto vodíkových väzieb je oveľa viac ako intramolekulárnych.

Šľahanie vaječných bielkov a smotany ich premení na penu pozostávajúcu zo vzduchových bublín obklopených tenkými proteínovými filmami, ktorých vznik je sprevádzaný nasadením polypeptidových reťazcov v dôsledku lámania väzieb pri mechanickom pôsobení. Počas tvorby filmov teda dochádza k čiastočnej alebo úplnej denaturácii proteínu. Tento typ denaturácie sa nazýva denaturácia povrchových proteínov.

Pre kulinárske procesy má mimoriadny význam tepelná denaturácia bielkovín. Mechanizmus tepelnej denaturácie proteínov možno zvážiť na príklade globulárnych proteínov.

Hlavná molekula globulárneho proteínu pozostáva z jedného alebo viacerých polypeptidových reťazcov, zložených a tvoriacich špirály. Takáto štruktúra je stabilizovaná slabými väzbami, medzi ktorými hrajú dôležitú úlohu vodíkové väzby, ktoré tvoria priečne mostíky medzi paralelnými peptidovými reťazcami alebo ich záhybmi.

Pri zahrievaní proteínov sa začína zvýšený pohyb polypeptidových reťazcov alebo záhybov, čo vedie k rozpadu krehkých väzieb medzi nimi. Proteín sa rozvinie a získa nezvyčajný, neprirodzený tvar, vodíkové a iné väzby vznikajú na miestach neobvyklých pre túto molekulu a mení sa konfigurácia molekuly. V dôsledku toho sa záhyby rozvinú a preskupia, sprevádzané redistribúciou polárnych a nepolárnych skupín a nepolárne radikály sa koncentrujú na povrchu guľôčok, čím sa zníži ich hydrofilnosť. Pri denaturácii sa bielkoviny stávajú nerozpustnými a vo väčšej či menšej miere strácajú schopnosť napučiavať.

Pri tepelnej denaturácii proteínov má aktívnu úlohu voda, ktorá sa podieľa na tvorbe novej konformačnej štruktúry denaturovaného proteínu. Úplne dehydrované bielkoviny nedenaturujú ani pri dlhšom zahrievaní. Denaturačný účinok vonkajších vplyvov je tým silnejší, čím vyššia je hydratácia bielkovín a tým nižšia je ich koncentrácia v roztoku.

Pri hodnotách pH blízkych IEP proteínu dochádza k maximálnej dehydratácii proteínu. Najkompletnejšia denaturácia sa uskutočňuje v IEP proteínu. Posun pH jedným alebo druhým smerom od IEP proteínu prispieva k zvýšeniu jeho tepelnej stability a oslabeniu procesov denaturácie.

Teplota denaturácie bielkovín stúpa v prítomnosti iných termostabilných bielkovín a určitých látok nebielkovinovej povahy, ako je sacharóza. Táto vlastnosť bielkovín sa využíva vtedy, keď je pri tepelnej úprave potrebné zvýšiť teplotu zmesi (napríklad pri pasterizácii zmrzliny, výrobe vaječných krémov), aby sa zabránilo separácii alebo tvorbe štruktúry v koloidnom systéme bielkovín.

Vzhľad molekuly proteínu na povrchu po denaturácii predtým skrytých radikálov alebo funkčných skupín mení fyzikálno-chemické a biologické vlastnosti proteínov. V dôsledku denaturácie sa vlastnosti bielkovín nenávratne menia.

Cesto nie je možné vyrobiť zo zohriatej múky a rezne z vareného mäsa, pretože denaturované bielkoviny nemajú schopnosť hydratovať a vytvárať viskózne elasticko-plastové hmoty vhodné na formovanie polotovarov.

Strata schopnosti hydratácie sa vysvetľuje stratou prirodzených vlastností proteínov, z ktorých najdôležitejšia je výrazná hydrofilita (vysoká afinita k vode) a je spojená so zmenou konformácie polypeptidových reťazcov v molekule proteínu ako napr. výsledkom denaturácie.

Napučiavanie a rozpustnosť bielkovín vo vode sú spôsobené prítomnosťou veľkého počtu hydrofilných skupín (COOH, OH, NH 2) schopných viazať na povrchu molekúl bielkovín veľké množstvo vody.

Ako už bolo uvedené, schopnosť rôznych natívnych potravinových proteínov rozpúšťať sa v akomkoľvek rozpúšťadle (voda, neutrálne roztoky solí, roztoky slabých zásad, alkohol atď.) sa využíva na oddelenie alebo izoláciu určitej proteínovej frakcie (na výskumné alebo potravinárske účely). Denaturované bielkoviny nemajú také rozdiely, všetky sú rovnako nerozpustné a nemôžu vo vode napučať. Výnimkou z tohto všeobecného pravidla je fibrilárny kolagén mäsa a rýb, ktorý sa po tepelnej denaturácii a zničení na glutín dokáže rozpustiť v horúcej vode.

V dôsledku denaturácie strácajú proteíny svoju biologickú aktivitu. V rastlinných a živočíšnych surovinách používaných v zariadeniach spoločného stravovania je zachovaná aktivita väčšiny bielkovinových látok. Takže v dôsledku aktivity enzýmov ovocie dozrieva počas skladovania (a niekedy prezreté), zemiaky a koreňové plodiny klíčia. Aktivita enzýmov je zrejmá najmä v hľuzách zemiakov pri skladovaní na svetle: povrch hľúz získa zelenú farbu a horkú chuť v dôsledku syntézy chlorofylu a tvorby jedovatého glykozidu solanínu.

V surovom mäse sú v aktívnom stave aj tkanivové enzýmy, ktoré sa podieľajú na autolýze mäsa (poporážkové dozrievanie). Táto nehnuteľnosť sa využíva na praktické účely. K úplnej inaktivácii kyslej fosfatázy dochádza, keď teplota v geometrickom strede mäsového výrobku dosiahne 80 °C, čo zodpovedá teplote pasterizácie (odumieranie vegetatívnych foriem baktérií).

V natívnom proteíne sú peptidové skupiny tienené vonkajším hydratačným obalom alebo sú umiestnené vo vnútri proteínovej globule a sú tak chránené pred vonkajšími vplyvmi. Pri denaturácii proteín stráca hydratačný obal, čo uľahčuje prístup tráviacich enzýmov tráviaceho traktu k funkčným skupinám. Proteín sa trávi rýchlejšie.

Okrem toho niekedy inhibičná funkcia proteínu po denaturácii zmizne. Niektoré vaječné bielkoviny teda negatívne ovplyvňujú proces trávenia: avidín v čreve viaže biotín (vitamín H), ktorý sa podieľa na regulácii nervového systému a neuroreflexnej aktivite; Ovomukoid inhibuje účinok trypsínu (enzýmu pankreasu). Preto sú bielkoviny zo surového vajíčka nielen zle stráviteľné, ale čiastočne sa vstrebávajú aj v nestrávenej forme, čo môže spôsobovať alergie, znižovať stráviteľnosť ostatných zložiek potravy a zhoršovať vstrebávanie zlúčenín vápnika. Pri denaturácii tieto proteíny strácajú svoje antienzymatické vlastnosti.

Pri denaturácii proteín stráca svoj hydratačný obal, v dôsledku čoho sa na povrchu objavuje mnoho funkčných skupín a peptidových väzieb molekuly proteínu a proteín sa stáva reaktívnejším.

V dôsledku tepelnej denaturácie proteínu dochádza k agregácii molekúl proteínu. Keďže hydratačný obal okolo molekuly proteínu je rozbitý, jednotlivé molekuly proteínu sa spájajú a vytvárajú väčšie častice a už nemôžu zostať v roztoku. Začína sa proces skladania bielkovín, v dôsledku čoho sa vytvárajú nové molekulárne väzby.

Interakcia molekúl denaturovaného proteínu v roztokoch a géloch prebieha odlišne. V slabo koncentrovaných proteínových roztokoch počas tepelnej denaturácie dochádza k agregácii proteínových molekúl tvorbou medzimolekulových väzieb, ako silných, napríklad disulfidových, tak aj slabých (ale početných) vodíkových väzieb. V dôsledku toho sa vytvárajú veľké častice. Ďalšia agregácia častíc vedie k stratifikácii koloidného systému, tvorbe proteínových vločiek, ktoré sa vyzrážajú alebo plávajú na povrchu kvapaliny, často s tvorbou peny (napríklad vyzrážanie denaturovaných vločiek laktalbumínu pri varení mlieka; vločiek a peny z denaturujúcich bielkovín na povrchu mäsových a rybích vývarov). Koncentrácia proteínov v takýchto roztokoch nepresahuje 1%.

V koncentrovanejších proteínových roztokoch tvorí denaturácia proteínov súvislý gél, ktorý zadržiava všetku vodu obsiahnutú v koloidnom systéme. V dôsledku agregácie denaturovaných molekúl proteínov vzniká štruktúrovaný proteínový systém. K denaturácii bielkovín v koncentrovaných roztokoch s tvorbou kontinuálneho gélu dochádza pri tepelnej úprave mäsa, rýb (proteíny sarkoplazmy), slepačích vajec a rôznych zmesí na ich základe. Presné koncentrácie proteínov, pri ktorých ich roztoky vytvárajú súvislý gél v dôsledku zahrievania, nie sú známe. Vzhľadom na to, že schopnosť proteínov gélovať závisí od konfigurácie (asymetrie) molekúl a povahy vytvorených medzimolekulových väzieb v tomto prípade, treba predpokladať, že tieto koncentrácie sú pre rôzne proteíny rôzne.

Napríklad na prípravu omeliet sa do vaječnej melanže pridáva 38 ... 75% mlieka. Dolné limity sa vzťahujú na vyprážané omelety, horné limity na dusené omelety. Na prípravu bielkových omeliet používaných v diétnej výžive sa mlieko pridáva v množstve 40%, bez ohľadu na spôsob tepelného spracovania, pretože koncentrácia bielkovín vo vaječnom bielku je oveľa nižšia ako v žĺtku.

Niektoré bielkoviny, ktoré sú viac-menej zvodnené gély, pri denaturácii denaturujú, čo má za následok ich dehydratáciu so separáciou kvapaliny do okolia. Proteínový gél vystavený zahrievaniu sa spravidla vyznačuje menším objemom, hmotnosťou, plasticitou, zvýšenou mechanickou pevnosťou a väčšou elasticitou v porovnaní s pôvodným gélom natívnych proteínov. Podobné zmeny v bielkovinách sa pozorujú pri tepelnej úprave mäsa, rýb (proteíny myofibril), pri varení obilnín, strukovín, cestovín, výrobkov z cesta na pečenie.

Gély a želé sú pevné netekuté štruktúrované systémy vytvorené ako výsledok pôsobenia molekulárnych kohéznych síl medzi koloidnými časticami alebo makromolekulami polymérov. Bunky priestorových mriežok gélov a želé sú zvyčajne naplnené rozpúšťadlom.

Gély sú teda koloidné systémy alebo roztoky makromolekulárnych zlúčenín (HMC), ktoré stratili svoju tekutosť v dôsledku toho, že sa v nich objavili určité vnútorné štruktúry vo forme priestorového sieťového rámu, ktorého bunky sú vyplnené disperzným médiom. Pretože disperzné médium obsiahnuté v bunkách stráca svoju pohyblivosť, nazýva sa imobilizované.

Gély sú v prírode veľmi rozšírené: zahŕňajú množstvo stavebných materiálov (betón, cement, ílové suspenzie), pôdy, niektoré minerály (agát, opál), rôzne potravinárske výrobky (múka, cesto, chlieb, želé, marmeláda, želé), želatína, guma, tkanivá živých organizmov a mnohé iné materiály živej i neživej prírody.

V závislosti od koncentrácie disperzného média sa gély zvyčajne delia na lyogély, koagély a xerogély (aerogély).

Gély bohaté na kvapalinu s malým množstvom sušiny (do 1 ... 2 %) sa nazývajú diogély. Medzi typické diogély patrí želé, želé (želé), zrazené mlieko, mydlové roztoky atď.

Želatínové zrazeniny získané pri koagulácii niektorých hydrofóbnych sólov, ako aj vločkovité precipitáty vznikajúce vysolením roztokov HMS, sa nazývajú koagely. Obsah sušiny v koageloch dosahuje 80 %. Avšak vločky a mikrokryštalické prášky, ktoré vznikajú pri koagulácii typických hydrofóbnych koloidov (hydrosoly zlata, striebra, platiny, sulfidov), nepatria medzi koagély.

Na kvapalinu chudobné alebo úplne suché gély sa nazývajú xero-gély. Príkladmi xerogélov sú suchá listová želatína, lepidlo na drevo v obkladačkách, škrob, guma. Komplexné xerogély zahŕňajú mnohé potravinárske výrobky (múka, sušienky, sušienky). Vysoko porézne xerogély sa tiež nazývajú aerogély, pretože vzduch v nich slúži ako disperzné médium. Aerogély zahŕňajú mnohé sorbenty (silikagél), tuhé katalyzátory chemických reakcií.

Podľa charakteru dispergovanej fázy a schopnosti napučať je zvykom rozlišovať krehké a elastické gély. Elastické gély, ktoré budeme nazývať želé.

Pri dedičnom ochorení fenylketonúria má telo nedostatok fenylalanínhydroxylázy (EC 1.14.3.1). V dôsledku toho katabolizmus fenylalanínu neprechádza ku konečným produktom cez tyrozín, ale vstupuje do vedľajšej cesty deaminácie s tvorbou kyseliny fenylpyrohroznovej. Akumulácia posledného spolu s fenylalanínom vedie u detí k vážnemu ochoreniu sprevádzanému demenciou. Pri albinizme je defekt difenoloxidázy (EC 1.10.3.1.), pri alkaptonúrii - homogentizinátoxidáza (EC 17.1.5.), pri xanthonúrii - xantínoxidáza (EC

1.2.3.2.) atď.

1.5. Denaturácia bielkovín

Inherentné vlastnosti proteínov spojené so znakmi konformácie ich molekúl sa výrazne menia, ak je táto konformácia narušená počas denaturácie proteínov.

Denaturáciou sa rozumie premena biologicky aktívneho, takzvaného natívneho proteínu3 do formy, v ktorej sú zachované jeho prirodzené vlastnosti, ako je rozpustnosť, elektroforetická aktivita, enzymatická aktivita atď. sú stratené.

Denaturácia je charakteristickým znakom proteínov a nie je pozorovaná u aminokyselín a peptidov s nízkou molekulovou hmotnosťou. Denaturácia je spravidla spojená s porušením terciárnej a čiastočne sekundárnej štruktúry molekuly proteínu a nie je sprevádzaná žiadnymi zmenami v primárnej štruktúre. Preto je prirodzené, že pri denaturácii proteínu dochádza k deštrukcii hlavne vodíkových väzieb a disulfidových mostíkov v molekule proteínu.

Denaturačné činidlá sa delia na fyzikálne a chemické. Fyzikálne faktory zahŕňajú zahrievanie (nad 50-60 ° C), vysoký tlak, ultrazvuk atď., chemické faktory - ióny H+ a OH - (zvyčajne pri pH pod 4 a nad 10 - denaturácia), organické rozpúšťadlá (acetón, alkohol) , močovina, soli ťažkých kovov a pod. Proteíny sa denaturujú aj vplyvom detergentov (z lat. Detergeo - rozdrviť, rozbiť, vyčistiť), ktoré pôsobia ako mydlo, aj keď vo väčšine prípadov denaturovaný proteín zostáva v rozp. formulár. Dehydratácia, sušenie proteínov pri izbovej teplote zvyčajne znamená úplnú denaturáciu. To všetko naznačuje širokú škálu denaturačných činidiel a ich mechanizmu účinku.

3 Natívna konformácia proteínu je charakteristická trojrozmerná štruktúra proteínu, v ktorej je stabilný a za určitých fyzikálnych podmienok (teplota, pH atď.) vykazuje biologickú aktivitu.

Terciárna štruktúra proteínu je spôsob, akým je polypeptidový reťazec zložený v troch rozmeroch. Táto konformácia vzniká v dôsledku tvorby chemických väzieb medzi navzájom vzdialenými aminokyselinovými radikálmi. Tento proces sa uskutočňuje za účasti molekulárnych mechanizmov bunky a zohráva obrovskú úlohu pri poskytovaní funkčnej aktivity proteínom.

Vlastnosti terciárnej štruktúry

Pre terciárnu štruktúru proteínov sú charakteristické nasledujúce typy chemických interakcií:

• iónové;
• vodík;
• hydrofóbne;
• van der Waals;
• disulfid.

Všetky tieto väzby (okrem kovalentnej disulfidovej) sú veľmi slabé, avšak vzhľadom na množstvo stabilizujú priestorový tvar molekuly.

V skutočnosti je tretia úroveň skladania polypeptidového reťazca kombináciou rôznych prvkov sekundárnej štruktúry (α-helixy; β-zložené vrstvy a slučky), ktoré sú orientované v priestore v dôsledku chemických interakcií medzi vedľajšími aminokyselinovými radikálmi. Pre schematické znázornenie terciárnej štruktúry proteínu sú a-helixy označené valcami alebo špirálovými čiarami, zložené vrstvy šípkami a slučky jednoduchými čiarami.

Povaha terciárnej konformácie je určená sekvenciou aminokyselín v reťazci, preto za rovnakých podmienok budú dve molekuly s rovnakou primárnou štruktúrou zodpovedať rovnakému priestorovému usporiadaniu. Táto konformácia zabezpečuje funkčnú aktivitu proteínu a nazýva sa natívna.

V procese skladania molekuly proteínu sa k sebe približujú zložky aktívneho centra, ktoré sa v primárnej štruktúre môžu navzájom výrazne odoberať.

Pre jednovláknové proteíny je terciárna štruktúra konečnou funkčnou formou. Komplexné viacpodjednotkové proteíny tvoria kvartérnu štruktúru, ktorá charakterizuje usporiadanie niekoľkých reťazcov vo vzájomnom vzťahu.

Charakterizácia chemických väzieb v terciárnej štruktúre proteínu

Do veľkej miery je skladanie polypeptidového reťazca spôsobené pomerom hydrofilných a hydrofóbnych radikálov. Prvé majú tendenciu interagovať s vodíkom (zložkovým prvkom vody), a preto sú na povrchu, zatiaľ čo hydrofóbne oblasti sa naopak ponáhľajú do stredu molekuly. Táto konformácia je energeticky najpriaznivejšia. V dôsledku toho sa vytvorí globula s hydrofóbnym jadrom.

Hydrofilné radikály, ktoré napriek tomu spadajú do stredu molekuly, medzi sebou interagujú a vytvárajú iónové alebo vodíkové väzby. Iónové väzby sa môžu vyskytovať medzi opačne nabitými aminokyselinovými radikálmi, ktoré sú:

• katiónové skupiny arginínu, lyzínu alebo histidínu (majú kladný náboj);
• karboxylové skupiny radikálov kyseliny glutámovej a kyseliny asparágovej (majú negatívny náboj).

Vodíkové väzby vznikajú interakciou nenabitých (OH, SH, CONH 2) a nabitých hydrofilných skupín. Kovalentné väzby (najsilnejšie v terciárnej konformácii) vznikajú medzi SH skupinami cysteínových zvyškov a tvoria takzvané disulfidové mostíky. Typicky sú tieto skupiny od seba vzdialené v lineárnom reťazci a približujú sa k sebe iba počas procesu stohovania. Disulfidové väzby nie sú charakteristické pre väčšinu intracelulárnych proteínov.

konformačná labilita

Keďže väzby, ktoré tvoria terciárnu štruktúru proteínu, sú veľmi slabé, Brownov pohyb atómov v reťazci aminokyselín môže spôsobiť ich zlomenie a vznik na nových miestach. To vedie k miernej zmene priestorového tvaru jednotlivých častí molekuly, ale nenarúša prirodzenú konformáciu proteínu. Tento jav sa nazýva konformačná labilita. Ten hrá obrovskú úlohu vo fyziológii bunkových procesov.

Konformáciu proteínu ovplyvňujú jeho interakcie s inými molekulami alebo zmeny fyzikálno-chemických parametrov prostredia.

Ako vzniká terciárna štruktúra proteínu?

Proces skladania proteínu do jeho natívnej formy sa nazýva skladanie. Tento jav je založený na túžbe molekuly prijať konformáciu s minimálnou hodnotou voľnej energie.

Žiaden proteín nepotrebuje sprostredkovateľov, ktorí určia terciárnu štruktúru. Schéma stohovania je spočiatku "zaznamenaná" v sekvencii aminokyselín.

Avšak za normálnych podmienok, aby veľká proteínová molekula prijala prirodzenú konformáciu zodpovedajúcu primárnej štruktúre, by to trvalo viac ako bilión rokov. Napriek tomu v živej bunke tento proces trvá len niekoľko desiatok minút. Takéto významné skrátenie času je zabezpečené účasťou na skladaní špecializovaných pomocných proteínov - foldáz a chaperónov.

Skladanie malých molekúl bielkovín (do 100 aminokyselín v reťazci) prebieha pomerne rýchlo a bez účasti sprostredkovateľov, čo ukázali experimenty in vitro.

Skladacie faktory

Pomocné proteíny, ktoré sa podieľajú na skladaní, sú rozdelené do dvoch skupín:

• foldázy - majú katalytickú aktivitu, sú potrebné v množstve výrazne nižšom ako je koncentrácia substrátu (ako iné enzýmy);
• chaperóny sú proteíny s rôznymi mechanizmami účinku, sú potrebné v koncentrácii porovnateľnej s množstvom zloženého substrátu.

Oba typy faktorov sa podieľajú na skladaní, ale nie sú súčasťou konečného produktu.

Skupinu foldáz predstavujú 2 enzýmy:

• Proteíndisulfidizomeráza (PDI) - kontroluje správnu tvorbu disulfidových väzieb v proteínoch s veľkým počtom cysteínových zvyškov. Táto funkcia je veľmi dôležitá, pretože kovalentné interakcie sú veľmi silné a v prípade chybných spojení by sa proteín nedokázal preskupiť a prijať natívnu konformáciu.
• Peptidyl-prolyl-cis-trans-izomeráza – zabezpečuje zmenu konfigurácie radikálov nachádzajúcich sa po stranách prolínu, čím sa mení charakter ohybu polypeptidového reťazca v tejto oblasti.

Folázy teda hrajú korekčnú úlohu pri tvorbe terciárnej konformácie proteínovej molekuly.

Sprievodcovia

Chaperóny sa inak nazývajú alebo stres. Je to spôsobené výrazným zvýšením ich sekrécie pri negatívnych vplyvoch na bunku (teplota, žiarenie, ťažké kovy a pod.).

Chaperóny patria do troch proteínových rodín: hsp60, hsp70 a hsp90. Tieto proteíny vykonávajú mnoho funkcií, vrátane:

• ochrana proteínov pred denaturáciou;
• vylúčenie interakcie novo syntetizovaných proteínov navzájom;
• predchádzanie vzniku nesprávnych slabých väzieb medzi radikálmi a ich labializácia (náprava).

Chaperóny teda prispievajú k rýchlemu získaniu energeticky správnej konformácie, eliminujú náhodné počítanie mnohých variantov a chránia ešte nezrelé proteínové molekuly pred zbytočnou vzájomnou interakciou. Okrem toho sprievodcovia poskytujú:

• niektoré typy transportu proteínov;
• kontrola refoldingu (obnovenie terciárnej štruktúry po jej strate);
• udržiavanie stavu nedokončeného skladania (pre niektoré proteíny).

V druhom prípade zostáva molekula chaperónu po dokončení procesu skladania naviazaná na proteín.

Denaturácia

Porušenie terciárnej štruktúry proteínu pod vplyvom akýchkoľvek faktorov sa nazýva denaturácia. K strate natívnej konformácie dochádza vtedy, keď sa rozbije veľký počet slabých väzieb, ktoré stabilizujú molekulu. V tomto prípade proteín stráca svoju špecifickú funkciu, ale zachováva si svoju primárnu štruktúru (pri denaturácii nedochádza k deštrukcii peptidových väzieb).

Počas denaturácie dochádza k priestorovému nárastu molekuly proteínu a hydrofóbne oblasti sa opäť dostávajú na povrch. Polypeptidový reťazec nadobúda konformáciu náhodného zvitku, ktorého tvar závisí od toho, ktoré väzby terciárnej štruktúry proteínu boli porušené. V tejto forme je molekula náchylnejšia na účinky proteolytických enzýmov.

Faktory, ktoré narúšajú terciárnu štruktúru

Existuje množstvo fyzikálnych a chemických vplyvov, ktoré môžu spôsobiť denaturáciu. Tie obsahujú:

• teplota nad 50 stupňov;
• žiarenie;
• zmena pH média;
• soli ťažkých kovov;
• niektoré organické zlúčeniny;
• čistiace prostriedky.

Po ukončení denaturačného účinku môže proteín obnoviť terciárnu štruktúru. Tento proces sa nazýva renaturácia alebo refolding. V podmienkach in vitro je to možné len pre malé proteíny. V živej bunke prekladanie zabezpečujú sprievodcovia.

Veveričky- vysokomolekulárne organické zlúčeniny, pozostávajúce zo zvyškov α-aminokyselín.

AT zloženie bielkovín zahŕňa uhlík, vodík, dusík, kyslík, síru. Niektoré proteíny tvoria komplexy s inými molekulami obsahujúcimi fosfor, železo, zinok a meď.

Proteíny majú veľkú molekulovú hmotnosť: vaječný albumín - 36 000, hemoglobín - 152 000, myozín - 500 000. Na porovnanie: molekulová hmotnosť alkoholu je 46, kyselina octová - 60, benzén - 78.

Aminokyselinové zloženie bielkovín

Veveričky- neperiodické polyméry, ktorých monoméry sú a-aminokyseliny. Obvykle sa 20 typov α-aminokyselín nazýva proteínové monoméry, hoci viac ako 170 z nich sa našlo v bunkách a tkanivách.

V závislosti od toho, či môžu byť aminokyseliny syntetizované v tele ľudí a iných zvierat, existujú: neesenciálne aminokyseliny- možno syntetizovať esenciálnych aminokyselín- nemožno syntetizovať. Esenciálne aminokyseliny sa musia prijímať s jedlom. Rastliny syntetizujú všetky druhy aminokyselín.

V závislosti od zloženia aminokyselín bielkoviny sú: kompletné- obsahujú celú sadu aminokyselín; defektný- niektoré aminokyseliny v ich zložení chýbajú. Ak sú bielkoviny tvorené iba aminokyselinami, sú tzv jednoduché. Ak bielkoviny obsahujú okrem aminokyselín aj neaminokyselinovú zložku (prostetickú skupinu), sú tzv. komplexný. Protetickú skupinu môžu predstavovať kovy (metaloproteíny), sacharidy (glykoproteíny), lipidy (lipoproteíny), nukleové kyseliny (nukleoproteíny).

Všetky obsahujú aminokyseliny: 1) karboxylová skupina (-COOH), 2) aminoskupina (-NH2), 3) radikál alebo R-skupina (zvyšok molekuly). Štruktúra radikálu v rôznych typoch aminokyselín je odlišná. V závislosti od počtu aminoskupín a karboxylových skupín, ktoré tvoria aminokyseliny, existujú: neutrálne aminokyseliny majúce jednu karboxylovú skupinu a jednu aminoskupinu; zásadité aminokyseliny majúce viac ako jednu aminoskupinu; kyslé aminokyseliny majúce viac ako jednu karboxylovú skupinu.

Aminokyseliny sú amfotérne zlúčeniny, pretože v roztoku môžu pôsobiť ako kyseliny aj zásady. Vo vodných roztokoch existujú aminokyseliny v rôznych iónových formách.

Peptidová väzba

Peptidy- organické látky pozostávajúce zo zvyškov aminokyselín spojených peptidovou väzbou.

K tvorbe peptidov dochádza v dôsledku kondenzačnej reakcie aminokyselín. Keď aminoskupina jednej aminokyseliny interaguje s karboxylovou skupinou inej, vzniká medzi nimi kovalentná väzba dusík-uhlík, tzv. peptid. V závislosti od počtu aminokyselinových zvyškov, ktoré tvoria peptid, existujú dipeptidy, tripeptidy, tetrapeptidy atď. Tvorba peptidovej väzby sa môže mnohokrát opakovať. To vedie k formácii polypeptidy. Na jednom konci peptidu je voľná aminoskupina (nazývaná N-koniec) a na druhom konci je voľná karboxylová skupina (nazývaná C-koniec).

Priestorová organizácia molekúl bielkovín

Vykonávanie určitých špecifických funkcií proteínmi závisí od priestorovej konfigurácie ich molekúl, okrem toho je pre bunku energeticky nevýhodné udržiavať proteíny v expandovanej forme, vo forme reťazca, preto sa polypeptidové reťazce skladajú, získavajú určitú trojrozmernú štruktúru alebo konformáciu. Prideľte 4 úrovne priestorová organizácia bielkovín.

Primárna štruktúra proteínu- sekvencia aminokyselinových zvyškov v polypeptidovom reťazci, ktorý tvorí molekulu proteínu. Väzba medzi aminokyselinami je peptidová.

Ak sa molekula proteínu skladá len z 10 aminokyselinových zvyškov, potom počet teoreticky možných variantov molekúl proteínu, ktoré sa líšia v poradí striedania aminokyselín, je 1020. S 20 aminokyselinami z nich vytvoríte ešte rozmanitejšie kombinácie. V ľudskom tele sa našlo asi desaťtisíc rôznych bielkovín, ktoré sa líšia tak od seba, ako aj od bielkovín iných organizmov.

Je to primárna štruktúra molekuly proteínu, ktorá určuje vlastnosti molekúl proteínu a ich priestorovú konfiguráciu. Nahradenie len jednej aminokyseliny inou v polypeptidovom reťazci vedie k zmene vlastností a funkcií proteínu. Napríklad nahradenie šiestej aminokyseliny glutamínu v β-podjednotke hemoglobínu valínom vedie k tomu, že molekula hemoglobínu ako celok nemôže vykonávať svoju hlavnú funkciu - transport kyslíka; v takýchto prípadoch sa u človeka vyvinie choroba - kosáčikovitá anémia.

sekundárna štruktúra- usporiadané skladanie polypeptidového reťazca do špirály (vyzerá ako natiahnutá pružina). Cievky špirály sú zosilnené vodíkovými väzbami medzi karboxylovými skupinami a aminoskupinami. Takmer všetky skupiny CO a NH sa podieľajú na tvorbe vodíkových väzieb. Sú slabšie ako peptidové, ale opakujúc sa mnohokrát, dodávajú tejto konfigurácii stabilitu a tuhosť. Na úrovni sekundárnej štruktúry sú proteíny: fibroín (hodváb, pavučina), keratín (vlasy, nechty), kolagén (šľachy).

Terciárna štruktúra- zbaľovanie polypeptidových reťazcov do guľôčok, ktoré je výsledkom výskytu chemických väzieb (vodíkových, iónových, disulfidových) a vytvárania hydrofóbnych interakcií medzi radikálmi aminokyselinových zvyškov. Hlavnú úlohu pri tvorbe terciárnej štruktúry zohrávajú hydrofilno-hydrofóbne interakcie. Vo vodných roztokoch majú hydrofóbne radikály tendenciu skrývať sa pred vodou a zoskupovať sa vo vnútri globule, zatiaľ čo hydrofilné radikály majú tendenciu sa objavovať na povrchu molekuly v dôsledku hydratácie (interakcie s vodnými dipólmi). V niektorých proteínoch je terciárna štruktúra stabilizovaná disulfidovými kovalentnými väzbami, ktoré sa tvoria medzi atómami síry dvoch cysteínových zvyškov. Na úrovni terciárnej štruktúry sú enzýmy, protilátky, niektoré hormóny.

Kvartérna štruktúra charakteristické pre komplexné proteíny, ktorých molekuly sú tvorené dvoma alebo viacerými globulami. Podjednotky sú držané v molekule iónovými, hydrofóbnymi a elektrostatickými interakciami. Niekedy sa počas tvorby kvartérnej štruktúry vyskytujú disulfidové väzby medzi podjednotkami. Najviac študovaným proteínom s kvartérnou štruktúrou je hemoglobínu. Tvoria ho dve α-podjednotky (141 aminokyselinových zvyškov) a dve β-podjednotky (146 aminokyselinových zvyškov). Každá podjednotka je spojená s molekulou hemu obsahujúcou železo.

Ak sa z nejakého dôvodu priestorová konformácia proteínov odchyľuje od normálu, proteín nemôže vykonávať svoje funkcie. Napríklad príčinou „choroby šialených kráv“ (spongiformná encefalopatia) je abnormálna konformácia priónov, povrchových proteínov nervových buniek.

Vlastnosti bielkovín

Zloženie aminokyselín, štruktúra molekuly proteínu určuje jeho vlastnosti. Proteíny kombinujú zásadité a kyslé vlastnosti určené radikálmi aminokyselín: čím kyslejšie aminokyseliny v proteíne, tým výraznejšie sú jeho kyslé vlastnosti. Schopnosť dať a pripojiť H + určiť pufrovacie vlastnosti proteínov; jedným z najsilnejších pufrov je hemoglobín v erytrocytoch, ktorý udržuje pH krvi na konštantnej úrovni. Existujú rozpustné proteíny (fibrinogén), existujú nerozpustné proteíny, ktoré vykonávajú mechanické funkcie (fibroín, keratín, kolagén). Existujú chemicky aktívne proteíny (enzýmy), sú chemicky neaktívne, odolné voči rôznym podmienkam prostredia a extrémne nestabilné.

Vonkajšie faktory (teplo, ultrafialové žiarenie, ťažké kovy a ich soli, zmeny pH, žiarenie, dehydratácia)

môže spôsobiť narušenie štruktúrnej organizácie molekuly proteínu. Proces straty trojrozmernej konformácie vlastnej molekule proteínu sa nazýva tzv denaturácia. Príčinou denaturácie je rozbitie väzieb, ktoré stabilizujú konkrétnu proteínovú štruktúru. Spočiatku sa trhajú najslabšie väzy, a keď sú podmienky tvrdšie, ešte silnejšie. Preto sa najskôr strácajú kvartérne, potom terciárne a sekundárne štruktúry. Zmena priestorovej konfigurácie vedie k zmene vlastností proteínu a v dôsledku toho znemožňuje proteínu vykonávať jeho biologické funkcie. Ak denaturácia nie je sprevádzaná deštrukciou primárnej štruktúry, potom môže byť reverzibilné v tomto prípade dochádza k samoliečeniu konformačnej charakteristiky proteínu. Takáto denaturácia je vystavená napríklad membránovým receptorovým proteínom. Proces obnovy štruktúry proteínu po denaturácii sa nazýva tzv renaturácia. Ak je obnovenie priestorovej konfigurácie proteínu nemožné, potom sa nazýva denaturácia nezvratné.

Funkcie bielkovín

Funkcia	Príklady a vysvetlenia
Stavebníctvo	Proteíny sa podieľajú na tvorbe bunkových a extracelulárnych štruktúr: sú súčasťou bunkových membrán (lipoproteíny, glykoproteíny), vlasov (keratín), šliach (kolagén) atď.
Doprava	Krvný proteín hemoglobín viaže kyslík a transportuje ho z pľúc do všetkých tkanív a orgánov a z nich oxid uhličitý prenáša do pľúc; Zloženie bunkových membrán zahŕňa špeciálne proteíny, ktoré zabezpečujú aktívny a prísne selektívny prenos určitých látok a iónov z bunky do vonkajšieho prostredia a späť.
Regulačné	Proteínové hormóny sa podieľajú na regulácii metabolických procesov. Napríklad hormón inzulín reguluje hladinu glukózy v krvi, podporuje syntézu glykogénu a zvyšuje tvorbu tukov zo sacharidov.
Ochranný	V reakcii na prenikanie cudzích proteínov alebo mikroorganizmov (antigénov) do tela sa vytvárajú špeciálne proteíny - protilátky, ktoré ich dokážu viazať a neutralizovať. Fibrín, vytvorený z fibrinogénu, pomáha zastaviť krvácanie.
Motor	Kontraktilné proteíny aktín a myozín zabezpečujú svalovú kontrakciu u mnohobunkových zvierat.
Signál	V povrchovej membráne bunky sú zabudované molekuly proteínov, schopné meniť svoju terciárnu štruktúru v reakcii na pôsobenie faktorov prostredia, čím prijímajú signály z vonkajšieho prostredia a prenášajú príkazy do bunky.
Rezervovať	V tele zvierat sa proteíny spravidla neukladajú, s výnimkou vaječného albumínu, mliečneho kazeínu. Ale vďaka bielkovinám v tele sa niektoré látky môžu ukladať do rezervy, napríklad pri rozklade hemoglobínu sa železo nevylučuje z tela, ale sa ukladá a vytvára komplex s proteínom feritín.
energie	Pri rozklade 1 g bielkovín na konečné produkty sa uvoľní 17,6 kJ. Najprv sa bielkoviny rozkladajú na aminokyseliny a potom na konečné produkty - vodu, oxid uhličitý a amoniak. Bielkoviny sa však ako zdroj energie využívajú až vtedy, keď sa spotrebúvajú iné zdroje (sacharidy a tuky).
katalytický	Jedna z najdôležitejších funkcií bielkovín. Poskytnuté proteínmi - enzýmami, ktoré urýchľujú biochemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v bunkách. Napríklad ribulózabifosfátkarboxyláza katalyzuje fixáciu CO2 počas fotosyntézy.

Enzýmy

Enzýmy, alebo enzýmy, je špeciálna trieda proteínov, ktoré sú biologickými katalyzátormi. Vďaka enzýmom prebiehajú biochemické reakcie obrovskou rýchlosťou. Rýchlosť enzymatických reakcií je desaťtisíckrát (a niekedy aj milióny) vyššia ako rýchlosť reakcií s anorganickými katalyzátormi. Látka, na ktorú enzým pôsobí, je tzv substrát.

Enzýmy sú globulárne proteíny štrukturálne vlastnosti Enzýmy možno rozdeliť do dvoch skupín: jednoduché a zložité. jednoduché enzýmy sú jednoduché bielkoviny, t.j. pozostávajú iba z aminokyselín. Komplexné enzýmy sú komplexné bielkoviny, t.j. okrem bielkovinovej časti zahŕňajú skupinu nebielkovinovej povahy - kofaktor. Pre niektoré enzýmy pôsobia vitamíny ako kofaktory. V molekule enzýmu je izolovaná špeciálna časť, nazývaná aktívne centrum. aktívne centrum- malý úsek enzýmu (od troch do dvanástich aminokyselinových zvyškov), kde dochádza k väzbe substrátu alebo substrátov za vzniku komplexu enzým-substrát. Po dokončení reakcie sa komplex enzým-substrát rozloží na enzým a reakčný produkt (produkty). Niektoré enzýmy majú (iné ako aktívne) alosterické centrá- miesta, ku ktorým sú pripojené regulátory rýchlosti práce enzýmov ( alosterické enzýmy).

Enzymatické katalytické reakcie sa vyznačujú: 1) vysokou účinnosťou, 2) prísnou selektivitou a smerom pôsobenia, 3) substrátovou špecifickosťou, 4) jemnou a presnou reguláciou. Substrátová a reakčná špecifickosť reakcií enzymatickej katalýzy je vysvetlená hypotézami E. Fischera (1890) a D. Koshlanda (1959).

E. Fisher (hypotéza zámku kľúča) navrhol, že priestorové konfigurácie aktívneho miesta enzýmu a substrátu by si mali presne zodpovedať. Substrát sa porovnáva s "kľúčom", enzýmom - so "zámkom".

D. Koshland (hypotéza "rukavice") navrhol, že priestorová zhoda medzi štruktúrou substrátu a aktívnym centrom enzýmu sa vytvára až v momente ich vzájomnej interakcie. Táto hypotéza je tiež tzv hypotéza indukovanej zhody.

Rýchlosť enzymatických reakcií závisí od: 1) teploty, 2) koncentrácie enzýmu, 3) koncentrácie substrátu, 4) pH. Je potrebné zdôrazniť, že keďže enzýmy sú proteíny, ich aktivita je najvyššia za fyziologicky normálnych podmienok.

Väčšina enzýmov môže fungovať len pri teplotách medzi 0 a 40 °C. V rámci týchto limitov sa rýchlosť reakcie zvýši približne 2-krát na každých 10 °C zvýšenie teploty. Pri teplotách nad 40 °C dochádza k denaturácii proteínu a znižuje sa aktivita enzýmu. Pri teplotách blízkych bodu mrazu sú enzýmy inaktivované.

So zvyšujúcim sa množstvom substrátu sa rýchlosť enzymatickej reakcie zvyšuje, kým sa počet molekúl substrátu nerovná počtu molekúl enzýmu. S ďalším zvýšením množstva substrátu sa rýchlosť nezvýši, pretože aktívne miesta enzýmu sú nasýtené. Zvýšenie koncentrácie enzýmu vedie k zvýšeniu katalytickej aktivity, pretože väčší počet molekúl substrátu prechádza transformáciou za jednotku času.

Pre každý enzým existuje optimálna hodnota pH, pri ktorej vykazuje maximálnu aktivitu (pepsín - 2,0, slinná amyláza - 6,8, pankreatická lipáza - 9,0). Pri vyšších alebo nižších hodnotách pH aktivita enzýmu klesá. Pri prudkých zmenách pH enzým denaturuje.

Rýchlosť alosterických enzýmov je regulovaná látkami, ktoré sa viažu na alosterické centrá. Ak tieto látky urýchlia reakciu, sú tzv aktivátory ak spomalia - inhibítory.

Klasifikácia enzýmov

Podľa typu katalyzovaných chemických premien sa enzýmy delia do 6 tried:

1. oxidoreduktázy(prenos atómov vodíka, kyslíka alebo elektrónov z jednej látky na druhú - dehydrogenáza),
2. transferáza(prenos metylovej, acylovej, fosfátovej alebo aminoskupiny z jednej látky na inú – transaminázu),
3. hydrolázy(hydrolytické reakcie, pri ktorých zo substrátu vznikajú dva produkty – amyláza, lipáza),
4. lyázy(nehydrolytická adícia na substrát alebo eliminácia skupiny atómov z neho, pričom sa môžu pretrhnúť väzby C-C, C-N, C-O, C-S - dekarboxyláza),
5. izomeráza(intramolekulárne preskupenie - izomeráza),
6. ligázy(spojenie dvoch molekúl ako výsledok tvorby väzieb C-C, C-N, C-O, C-S - syntetáza).

Triedy sa ďalej delia na podtriedy a podtriedy. V súčasnej medzinárodnej klasifikácii má každý enzým špecifický kód pozostávajúci zo štyroch čísel oddelených bodkami. Prvé číslo je trieda, druhé je podtrieda, tretie je podtrieda, štvrté je poradové číslo enzýmu v tejto podtriede, napríklad kód arginázy je 3.5.3.1.

Ísť do prednáška číslo 2"Štruktúra a funkcie sacharidov a lipidov"

Ísť do prednášky 4"Štruktúra a funkcie ATP nukleových kyselín"

1. Ako sa nazýva proces narúšania prirodzenej štruktúry proteínu, pri ktorom je zachovaná jeho primárna štruktúra? Pôsobenie akých faktorov môže viesť k narušeniu štruktúry proteínových molekúl?

Proces porušovania prirodzenej štruktúry bielkovín pod vplyvom akýchkoľvek faktorov bez zničenia primárnej štruktúry sa nazýva denaturácia. K denaturácii dochádza v dôsledku rozbitia vodíkových, iónových, disulfidových a iných väzieb. V tomto prípade sa môže stratiť ich kvartérna, terciárna a dokonca sekundárna štruktúra.

2. Ako sa líšia fibrilárne proteíny od globulárnych? Uveďte príklady fibrilárnych a globulárnych proteínov

Tieto proteíny sa líšia tvarom molekúl. Molekuly globulárnych proteínov majú zaoblený tvar, fibrilárne proteíny sa vyznačujú predĺženým, vláknitým tvarom molekúl. Takže globulárne proteíny sú globulíny a krvné albumíny, fibrinogén, hemoglobín. Fibrilárne proteíny – keratín, kolagén, myozín, elastín atď.

3. Vymenujte hlavné biologické funkcie bielkovín, uveďte relevantné príklady.

štruktúrna funkcia. Proteíny sú súčasťou všetkých buniek a tkanív živých organizmov. Prvky cytoskeletu, kontraktilné prvky svalových vlákien sú postavené z bielkovín. Chrupavka a šľachy sú tvorené prevažne bielkovinami. Obsahujú proteín kolagén. Najdôležitejšou stavebnou zložkou peria, vlasov, nechtov, pazúrov, rohov, kopýt u zvierat je proteín keratín.

Enzymatická (katalytická) funkcia. Enzýmy sú biologické katalyzátory, t.j. látky, ktoré urýchľujú tok chemických reakcií v živých organizmoch. Enzýmy sa podieľajú na syntéze a rozklade rôznych látok. Zabezpečujú fixáciu uhlíka pri fotosyntéze, rozklad živín v tráviacom trakte atď.

dopravná funkcia. Mnohé bielkoviny sú schopné pripájať a prenášať rôzne látky. Hemoglobín viaže a prenáša kyslík a oxid uhličitý.

Kontraktilná (motorická) funkcia. Kontraktilné proteíny poskytujú bunkám, tkanivám, orgánom a celým organizmom schopnosť meniť tvar a pohybovať sa. Aktín a myozín teda zabezpečujú svalovú prácu a nesvalové intracelulárne kontrakcie.

regulačná funkcia. Niektoré peptidy a proteíny sú hormóny. Ovplyvňujú rôzne fyziologické procesy. Napríklad inzulín a glukagón regulujú obsah glukózy v krvi a somatotropín (rastový hormón) - procesy rastu a fyzického vývoja.

Funkcia signálu. Niektoré proteíny bunkovej membrány sú schopné meniť svoju štruktúru v reakcii na vonkajšie faktory. Pomocou týchto bielkovín sa prijímajú signály z vonkajšieho prostredia a prenášajú sa informácie do bunky.

ochranná funkcia. Proteíny chránia telo pred inváziou cudzích organizmov a pred poškodením.

toxická funkcia. Mnohé živé organizmy vylučujú bielkoviny-toxíny, ktoré sú pre iné organizmy jedmi. Toxíny sa syntetizujú v tele mnohých zvierat, húb, rastlín, mikroorganizmov.

Energetická funkcia. Po rozložení na aminokyseliny môžu bielkoviny slúžiť ako zdroj energie v bunke. Pri úplnej oxidácii 1 g bielkovín sa uvoľní 17,6 kJ energie.

funkcia ukladania. Zásobné bielkoviny sú uložené v semenách rastlín, ktoré počas klíčenia využíva embryo a potom sadenica ako zdroj dusíka.

4. Čo sú to enzýmy? Prečo by väčšina biochemických procesov v bunke bola nemožná bez ich účasti?

Enzýmy sú biologické katalyzátory, t.j. látky, ktoré urýchľujú tok chemických reakcií v živých organizmoch. Na rozdiel od bežných chemických katalyzátorov sú enzýmy špecifické, to znamená, že každý enzým urýchľuje iba jednu špecifickú reakciu alebo pôsobí len na špecifický typ väzby.

5. Aká je špecifickosť enzýmov? aký je jej dôvod? Prečo enzýmy aktívne fungujú len v určitom rozsahu teplôt, pH a iných faktorov?

Enzýmy urýchľujú chemické reakcie v dôsledku úzkej interakcie s molekulami substrátu - počiatočnými reaktantmi. So substrátom neinteraguje celá molekula enzýmu, ale len jej malá časť – aktívne centrum. Najčastejšie je tvorený niekoľkými aminokyselinovými zvyškami. Tvar a chemická štruktúra aktívneho centra sú také, že sa naň môžu viazať iba určité substráty v dôsledku zhody ich priestorových štruktúr. Enzýmy sú bielkoviny, preto aktívne pracujú len v určitom rozsahu pH, teploty a iných faktorov.

6. Prečo sa bielkoviny využívajú ako zdroje energie spravidla len v extrémnych prípadoch, keď sú sacharidy a tuky vyčerpané v bunkách?

Proteíny sa používajú ako posledná možnosť, pretože sú súčasťou všetkých buniek a tkanív živých organizmov. Prvky cytoskeletu, kontraktilné prvky svalových vlákien sú postavené z bielkovín.

7. V mnohých baktériách sa kyselina para-aminobenzoová (PABA) podieľa na procesoch syntézy látok nevyhnutných pre normálny rast a reprodukciu. Súčasne sa sulfónamidy, látky podobné štruktúre ako PABA, používajú v medicíne na liečbu množstva bakteriálnych infekcií. Na čom je podľa vás založený terapeutický účinok sulfónamidov?

PABA je nevyhnutná pre tvorbu rastových faktorov v mikrobiálnej bunke – kyseliny listovej a purínových báz podieľajúcich sa na výstavbe nukleových kyselín, bez ktorých nie je možný rast a rozmnožovanie mikróbov. Podľa štruktúry PABA sa podobá sulfónamidom, preto s nadbytkom posledne menovaného je jeho aktivita potlačená. Mikróby zbavené PABA sa prestanú deliť a rásť a potom sú dosiahnuté ochrannými silami makroorganizmu.