Основы биохимии - Филиппович Ю. Б. 1999

Белки
Свойства белков

Различают химические, физические и биологические свойства белков.

Химические свойства белков отличаются исключительным разнообразием. Обладая аминокислотными радикалами различной химической природы, бел­ковые тела способны давать широкий круг реакций. При рассмотрении свойств аминокислот эти реакции уже были перечислены. Все они характерны и для белков.

Особо важную роль в обеспечении определенных структурных особен­ностей белковых молекул и ряда их биологических свойств имеют реакции между радикалами аминокислотных остатков в пределах одной и той же белковой молекулы. При этом выявляется отчетливая зависимость третичной структуры белков от ряда внешних условий: pH среды, концентрации солей в растворе, окислительно-восстановительного режима клетки и др. Типы этих реакций отмечены на рис. 35. Весьма характерна для белков реакция гид­ролиза пептидных связей. Располагая значительным числом основных и кис­лых групп, белки проявляют амфотерные качества.

Некоторые физические свойства белков (молекулярная масса, двойное луче­преломление, подвижность в электрическом поле) рассмотрены выше. Кроме них, для белков характерны оптические свойства, заключающиеся в способ­ности вращать плоскость поляризации света (оптическая активность белков), рассеивать световые лучи ввиду значительных размеров белковых частиц и поглощать ультрафиолетовые лучи. Перечисленные оптические свойства белков используют при их количественном определении, измерении молеку­лярной массы и т. п.

Одним из характерных физических свойств белков является их способность адсорбировать на поверхности молекул, (а иногда и захватывать внутрь моле­кулы) низкомолекулярные органические соединения и ионы. С этим свойством белков связана их транспортная функция в организме: некоторые белки явля­ются хорошими переносчиками продуктов обмена.

К числу биологических свойств белков относят в первую очередь их биока­талитическую активность. Благодаря особому строению молекулы или нали­чию активной группы, соединенной с белком, многие белки обладают способ­ностью каталитически ускорять ход химических реакций. Это свойство белков играет огромную роль в осуществлении процессов жизнедеятельности. Оно будет детально рассмотрено в главе о ферментах. Другое не менее важное биологическое свойство белков—их гормональная активность, т. е. способ­ность воздействовать на целые группы реакций в организме. Ряду белков присущи токсические свойства, патогенная активность, защитные и рецептор­ные функции, триггерное поведение, ответственность за явления клеточной адгезии и, как следствие этого, морфогенеза и т. п.

Огромна пластическая роль белков: в сочетании с другими макромолекула­ми они дают начало смешанным биополимерам — нуклеопротеинам, липопро­теинам и гликопротеинам, которые, в свою очередь, обеспечивают возникнове­ние субклеточных структур и надклеточных образований в организме. Харак­терно, что информация о том, как будет построена та или иная субклеточная структура, содержится именно в белковых молекулах. Сочетание своеобразных химических, физических и биологических свойств белков обеспечивает именно этому классу органических соединений центральную роль в явлениях жизни.

Еще одно своеобразное качество белковых тел — денатурация. Белки, об­ладающие всеми характерными природными свойствами, называются натив­ными. Часто под влиянием очень мягкой обработки, например легкого встря­хивания, и тем более при грубых физических или химических воздействиях белки быстро теряют нативность и переходят в денатурированное состояние. Изменение уникальной структуры нативного белка, сопровождающееся поте­рей характерных для него свойств: растворимости, биологической активности, электрофоретической подвижности и т. п., называется денатурацией. Денату­рация, как правило, затрагивает третичную и частично вторичную структуры белковой молекулы и не сопровождается какими-либо изменениями первичной структуры. Поэтому при денатурации белка нарушаются главным образом дисульфидные мостики, солевые и водородные связи, а также гидрофобные взаимодействия в белковой молекуле. При определенных условиях денатури­рованный белок можно частично или полностью вернуть к исходному состоя­нию. Такой белок называют ренатурированным. Современная фундаменталь­ная биология уделяет огромное внимание нарушению нативной конформации белков, связывая с нею важнейшие свойства клеток и, в частности, денатурационный механизм повреждения последних.