Конспект по теме "Функции белка"

Урок: Функ­ции бел­ков

1. Введение.

На преды­ду­щем уроке, мы с вами рас­смот­ре­ли ами­но­кис­ло­ты, стро­е­ние бел­ков; по­ка­за­ли уров­ни ор­га­ни­за­ции бел­ко­вой мо­ле­ку­лы. Белки имеют пер­вич­ную, вто­рич­ную, тре­тич­ную и чет­вер­тич­ную струк­ту­ру.

На этом уроке мы с вами раз­бе­рем клас­си­фи­ка­цию бел­ков по форме мо­ле­ку­лы, а также оха­рак­те­ри­зу­ем неко­то­рые функ­ции бел­ков.

По форме мо­ле­ку­лы белки де­лят­ся на фиб­рил­ляр­ные белки, или во­лок­ни­стые; гло­бу­ляр­ные белки (Рис. 1), то есть бел­ко­вая мо­ле­ку­ла имеет форму гло­бу­лы (шара); и про­ме­жу­точ­ные белки, то есть белки фиб­рил­ляр­ной формы, но при этом рас­тво­ри­мы в воде.

Фиб­рил­ляр­ные белки.

Наи­бо­лее важна для них вто­рич­ная струк­ту­ра. Тре­тич­ная струк­ту­ра склад­ча­тая. Об­ла­да­ют вы­со­кой ме­ха­ни­че­ской проч­но­стью, нерас­тво­ри­мы в воде.

Фиб­рил­ляр­ные белки пред­став­ля­ют собой длин­ные па­рал­лель­ные по­ли­пеп­тид­ные цепи, скреп­лён­ные друг с дру­гом по­пе­реч­ны­ми сшив­ка­ми, об­ра­зу­ют длин­ные во­лок­на, или сло­и­стые струк­ту­ры (Рис. 1).

Как пра­ви­ло, фиб­рил­ляр­ные белки вы­пол­ня­ют в ор­га­низ­ме струк­тур­ные функ­ции.

Рис.1. Фиб­рил­ляр­ные белки

Гло­бу­ляр­ные белки.

Это по­ли­пеп­тид­ные цепи, свёр­ну­тые в ком­пакт­ные гло­бу­лы. В от­ли­чие от фиб­рил­ляр­ных бел­ков, они рас­тво­ри­мы, легко об­ра­зу­ют кол­ло­ид­ные сус­пен­зии, вы­пол­ня­ют раз­лич­ные функ­ции в клет­ке (Рис. 2).

Рис. 2 При­ме­ры гло­бу­ляр­ных бел­ков

Про­ме­жу­точ­ные белки имеют фиб­рил­ляр­ную форму, но рас­тво­ри­мы в воде.

Функции белков

Белки вы­пол­ня­ют целый ряд функ­ций, как в клет­ке, так и в ор­га­низ­ме. Функ­ция опре­де­ля­ет­ся струк­ту­рой и фор­мой бел­ко­вой мо­ле­ку­лы.

1. Структурная функция белков

В первую оче­редь эту функ­цию вы­пол­ня­ют белки, ко­то­рые вхо­дят в со­став био­ло­ги­че­ских мем­бран.

Кроме этого к струк­тур­ным бел­кам от­но­сят­ся белки меж­кле­точ­но­го мат­рик­са, такие как кол­ла­ген и ре­ти­ку­лин. Одним из ос­нов­ных ком­по­нен­тов свя­зок яв­ля­ет­ся эла­стин, кожи – кол­ла­ген. Кол­ла­ген также вхо­дит в со­став ко­стей, су­хо­жи­лий, хряща (Рис. 3).

Во­ло­сы и ногти в ос­нов­ном со­сто­ят из очень проч­но­го белка – ке­ра­ти­на. Кста­ти ке­ра­тин, яв­ля­ет­ся ещё ком­по­нен­том пе­рьев.

Рис.3. Струк­тур­ные белки

Рис. 3. Структу рные белки

2. Сократительные белки

Неко­то­рые клет­ки ор­га­низ­ма спо­соб­ны со­кра­щать­ся и пе­ре­ме­щать­ся, бла­го­да­ря на­ли­чию со­кра­ти­тель­ных бел­ков. К со­кра­ти­тель­ным бел­кам от­но­сят­ся актин и мио­зин, ко­то­рые вы­зы­ва­ют со­кра­ще­ние мышц и со­кра­ще­ние мы­шеч­ной ткани (Рис. 4).

Рис. 4. Со­кра­ти­тель­ные белки актин и мио­зин

Дру­гим бел­ком, обес­пе­чи­ва­ю­щим пе­ре­ме­ще­ние кле­ток, яв­ля­ет­ся ту­бу­лин, вхо­дя­щий в со­став мик­ро­тру­бо­чек (ос­нов­ных ком­по­нен­тов рес­ни­чек и жгу­ти­ков клет­ки) (Рис. 5). Как и преды­ду­щие белки, они имеют фиб­рил­ляр­ную струк­ту­ру.

Рис. 5. Белок ту­бу­лин, обес­пе­чи­ва­ю­щий дви­же­ние микротрубочек веретена деления

 3. Транспортные белки

Ряд бел­ков вы­пол­ня­ет функ­ции пе­ре­но­са ве­ществ из од­но­го ком­парт­мен­та клет­ки в дру­гой или между ор­га­на­ми це­ло­го ор­га­низ­ма. На­при­мер, ге­мо­гло­бин пе­ре­но­сит кис­ло­род от лег­ких к тка­ням, и уг­ле­кис­лый газ от тка­ней в лег­кие. Эти белки имеют гло­бу­ляр­ную струк­ту­ру (Рис. 6)

Рис .6. Белок гемоглобин в эритроцитах крови

В крови есть спе­ци­аль­ные транс­порт­ные белки – аль­бу­ми­ны, ко­то­рые пе­ре­но­сят раз­лич­ные ве­ще­ства. Сы­во­ро­точ­ный аль­бу­мин крови пе­ре­но­сит как био­ло­ги­че­ские ак­тив­ные ве­ще­ства, так и жир­ные кис­ло­ты, и ли­пи­ды.

Бел­ки-пе­ре­нос­чи­ки осу­ществ­ля­ют пе­ре­нос ве­ществ через кле­точ­ные мем­бра­ны

 4. Защитные белки. Факторы иммунитета и токсины.

Спе­ци­фи­че­ские белки вы­пол­ня­ют так на­зы­ва­е­мую за­щит­ную функ­цию, они предо­хра­ня­ют наш ор­га­низм от втор­же­ния чу­же­род­ных ор­га­низ­мов или чу­же­род­ных бел­ков и от раз­лич­ных по­вре­жде­ний. К таким за­щит­ным бел­кам от­но­сят­ся ан­ти­те­ла. То есть, они вы­ра­ба­ты­ва­ют­ся в ответ на чу­же­род­ные воз­дей­ствия. Они вза­и­мо­дей­ству­ют с мик­ро­ор­га­низ­ма­ми, по­пав­ши­ми в кровь, и их инак­ти­ви­ру­ют.

Дру­гие белки – ин­тер­фе­ро­ны, они спе­ци­фи­че­ски свя­зы­ва­ют­ся с ви­ру­са­ми, инак­ти­ви­ру­ют их и не дают воз­мож­ность вос­со­здать им свою струк­ту­ру, то есть раз­мно­жить­ся внут­ри ор­га­низ­ма че­ло­ве­ка. (Рис.7)

Рис. 7 Интерферон – противовирусный белок

Фиб­ри­но­ген и тром­бин предо­хра­ня­ют ор­га­низм от кро­во­по­те­ри, об­ра­зуя тромб. Фиб­ри­но­ген яв­ля­ет­ся при­ме­ром белка про­ме­жу­точ­но­го типа, по­сколь­ку он имеет фиб­рил­ляр­ную струк­ту­ру, но при этом рас­тво­рим в воде (Рис. 8).

Рис. 8. Нити фиб­ри­на тром­ба, опле­та­ю­щие эрит­ро­ци­ты, под мик­ро­ско­пом

Мно­гие живые су­ще­ства для обес­пе­че­ния за­щи­ты вы­де­ля­ют белки – ток­си­ны, ко­то­рые в боль­шин­стве слу­ча­ев пред­став­ля­ют силь­ней­шие яды. Ток­си­че­ские белки пред­став­ле­ны ток­си­на­ми ядов змей, скор­пи­о­нов, пчёл. Они ха­рак­те­ри­зу­ют­ся до­воль­но низ­кой для бел­ков мо­ле­ку­ляр­ной мас­сой. Ток­си­ны рас­те­ний и мик­ро­ор­га­низ­мов более раз­но­об­раз­ны по форме и мо­ле­ку­ляр­ной массе. Наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ные из ток­си­нов мик­ро­ор­га­низ­мов – это диф­те­рий­ный и хо­лер­ный ток­син.

Неко­то­рые ор­га­низ­мы спо­соб­ны вы­ра­ба­ты­вать ан­ти­ток­си­ны, ко­то­рые по­дав­ля­ют дей­ствие ток­си­че­ских ве­ществ.

 5. Регуляторная функция белков. Гормоны

В ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка су­ще­ству­ет ряд бел­ков, ко­то­рые вы­пол­ня­ют ре­гу­ля­тор­ную функ­цию. К ним от­но­сят­ся раз­лич­ные гор­мо­ны бел­ко­во-пеп­тид­ной при­ро­ды. Одним из таких гор­мо­нов яв­ля­ет­ся ин­су­лин. Он вы­ра­ба­ты­ва­ет­ся под­же­лу­доч­ной же­ле­зой и ре­гу­ли­ру­ет уро­вень глю­ко­зы в крови.

Кроме этого к таким гор­мо­нам от­но­сит­ся каль­ци­то­нин, ко­то­рый ре­гу­ли­ру­ет уро­вень каль­ция в крови кост­ной ткани, а также так на­зы­ва­е­мый со­ма­то­троп­ный гор­мон, или со­ма­то­тро­пин, ко­то­рый вли­я­ет на рост и раз­ви­тие че­ло­ве­ка.

 6. Запасные белки

Белки могут быть за­пас­ны­ми пи­та­тель­ны­ми ве­ще­ства­ми. На­при­мер, аль­бу­мин ку­ри­но­го яйца, ка­зе­ин мо­ло­ка. В се­ме­нах мно­гих рас­те­ний, белки также могут вы­пол­нять за­па­са­ю­щую функ­цию.

 7. Энергетическая функция белков

Белки могут вы­пол­нять в клет­ке или ор­га­низ­ме энер­ге­ти­че­скую функ­цию, по­сколь­ку при рас­щеп­ле­нии од­но­го грам­ма бел­ков об­ра­зу­ет­ся 17,6 кДж энер­гии. Для этой цели белки ис­поль­зу­ют­ся в ис­клю­чи­тель­ных слу­ча­ях – в ка­че­стве ис­точ­ни­ка энер­гии обыч­но ис­поль­зу­ет­ся либо уг­ле­во­ды, либо ли­пи­ды.

Таким об­ра­зом, мы на­ча­ли рас­смот­ре­ние раз­лич­ных функ­ций бел­ков, а на сле­ду­ю­щем за­ня­тии об­су­дим бел­ки-фер­мен­ты.

Дополнительные сведения для учащихся

На­сто­я­щая го­лу­бая кровь

В живых ор­га­низ­мах медь была об­на­ру­же­на в 1808 году фран­цуз­ским хи­ми­ком Луи Во­к­ле­ном. Он яв­ля­ет­ся ос­но­во­по­лож­ни­ком хи­ми­че­ско­го ана­ли­за.

Ге­мо­ци­а­нин, медь­со­дер­жа­щий белок каль­ма­ров, ули­ток, раков и па­у­ков. Так же, как и ге­мо­гло­бин по­зво­ноч­ных, он пе­ре­но­сит кис­ло­род, при этом кровь окра­ши­ва­ет­ся в го­лу­бой цвет, и на­блю­да­ет­ся флу­о­рес­цен­ция. С оки­сью уг­ле­ро­да ге­мо­ци­а­нин, так же как и ге­мо­гло­бин, вза­и­мо­дей­ству­ет об­ра­ти­мо, об­ра­зуя бес­цвет­ное со­еди­не­ние.

Спо­соб­ность к пе­ре­но­су кис­ло­ро­да у ге­мо­ци­а­ни­на зна­чи­тель­но ниже, по срав­не­нию с ге­мо­гло­би­ном. По­это­му у выс­ших по­зво­ноч­ных жи­вот­ных в крови на­блю­да­ет­ся ге­мо­гло­бин, а не ге­мо­ци­а­нин.

В ху­до­же­ствен­ной ли­те­ра­ту­ре часто встре­ча­ет­ся сло­во­со­че­та­ние «го­лу­бая кровь». Ока­зы­ва­ет­ся, это вы­ра­же­ние при­шло к нам из Ис­па­нии. В Ис­па­нии людей бла­го­род­но­го, или ари­сто­кра­ти­че­ско­го про­ис­хож­де­ния, от­ли­ча­ла белая кожа с про­све­чи­ва­ю­щи­ми си­не­ва­ты­ми со­су­да­ми – ве­на­ми. От­сю­да и на­зва­ние «го­лу­бая кровь». И к на­сто­я­щей го­лу­бой крови под­вод­ных оби­та­те­лей это не имеет ни­ка­ко­го от­но­ше­ния.

Ин­тер­фе­ро­ны

Ин­тер­фе­ро­ны – это белки, ко­то­рые вы­ра­ба­ты­ва­ют­ся в ответ на про­ник­но­ве­ние в ор­га­низм раз­лич­ных чу­же­род­ных аген­тов, в том числе и ви­рус­ных ча­стиц. Ин­тер­фе­ро­ны бло­ки­ру­ют (инак­ти­ви­ру­ют) ви­ру­сы, то есть они за­пус­ка­ют хи­ми­че­ские ре­ак­ции, ко­то­рые пре­кра­ща­ют вос­про­из­ве­де­ние ДНК- и РНК-со­дер­жа­щих ви­ру­сов.

Ин­тер­фе­ро­ны имеют ши­ро­кий спектр дей­ствия:

про­ти­во­ви­рус­ное дей­ствие;

про­ти­во­опу­хо­ле­вое дей­ствие;

ра­дио­про­тек­тор­ное дей­ствие;

им­му­но­мо­ду­ли­ру­ю­щее дей­ствие.

В связи с этим ин­тер­фе­ро­ны ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся для ле­че­ния раз­лич­ных ви­рус­ных за­бо­ле­ва­ний (на­при­мер, за­бо­ле­ва­ния грип­па, ОРВИ, за­бо­ле­ва­ния гер­пе­са), ис­поль­зу­ют­ся в ком­плекс­ной те­ра­пии та­ко­го слож­но­го за­бо­ле­ва­ния как ге­па­тит, ис­поль­зу­ют­ся в ком­плекс­ной те­ра­пии для ле­че­ния СПИДа, а также, по­сколь­ку они об­ла­да­ют про­ти­во­опу­хо­ле­вым дей­стви­ем, в ком­плекс­ной те­ра­пии для ле­че­ния ра­ко­вых за­бо­ле­ва­ний.

Кроме этого, ин­тер­фе­ро­ны ис­поль­зу­ют­ся и для ле­че­ния раз­лич­ных бак­те­ри­аль­ных ин­фек­ций, и даже гриб­ко­вых. Обыч­но пре­па­рат «ин­тер­фе­рон» вво­дит­ся путём внут­ри­вен­ных инъ­ек­ций, на­при­мер, при ле­че­нии раз­лич­ных ра­ко­вых за­бо­ле­ва­ний, при ле­че­нии ге­па­ти­та.

Если у че­ло­ве­ка на­блю­да­ет­ся гер­пес, то обыч­но сма­зы­ва­ет­ся по­ра­жён­ный уча­сток.

При раз­лич­ных фор­мах про­студ­ных за­бо­ле­ва­ний, ин­тер­фе­рон ис­поль­зу­ет­ся в виде ка­пель в нос.

Со­ма­то­троп­ный гор­мон

Со­ма­то­тро­пин, или со­ма­то­троп­ный гор­мон, кон­тро­ли­ру­ет рост и раз­ви­тие ор­га­низ­ма как жи­вот­ных, так и че­ло­ве­ка. Со­ма­то­тро­пин вы­ра­ба­ты­ва­ет­ся пе­ред­ней долей ги­по­фи­за и сек­ре­ти­ру­ет­ся в кровь. Он яв­ля­ет­ся по­ли­функ­ци­о­наль­ным гор­мо­ном. Ос­нов­ной де­фект раз­ви­тия ор­га­низ­ма че­ло­ве­ка и жи­вот­ных, в усло­вии недо­ста­точ­но­сти со­ма­то­тро­пи­на – за­держ­ка роста ко­стей.

Из­бы­ток со­ма­то­тро­пи­на в рас­ту­щем ор­га­низ­ме может при­во­дить к ги­ган­тиз­му, а у взрос­лых к ненор­маль­но­му уве­ли­че­нию от­дель­ных ор­га­нов и тка­ней.

До­маш­нее за­да­ние

3. Какие клас­си­фи­ка­ции бел­ков вам из­вест­ны?

4. Пе­ре­чис­ли­те ос­нов­ные функ­ции бел­ков.

5. При­ве­ди­те при­ме­ры бел­ков, ко­то­рые вы­пол­ня­ют раз­лич­ные функ­ции.

6. Срав­ни­те функ­ции ге­мо­гло­би­на и ге­мо­ци­а­ни­на.

7. Ка­ко­вы функ­ции ин­тер­фе­ро­на?

До­пол­ни­тель­ные ре­ко­мен­до­ван­ные ссыл­ки на ре­сур­сы сети Ин­тер­нет

https://yandex.ru/video/search?text=%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA%20%D1%84%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8%20%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%BE%D0%B2&path=snippet&noreask=1&filmId=14917324473650994615&url=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3D3u_-9NGq1Xw&reqid=1510330893959882-257131957458976323925276-vla1-2006-V

https://yandex.ru/video/search?filmId=392519886419419884&text=%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA%20%D1%84%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8%20%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%BE%D0%B2&url=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3D3u_-9NGq1Xw&noreask=1&path=snippet&reqid=1510330893959882-257131957458976323925276-vla1-2006-V

https://yandex.ru/video/search?filmId=8138379041271790153&text=%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA%20%D1%84%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8%20%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%BE%D0%B2&url=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3D3u_-9NGq1Xw&noreask=1&path=snippet&reqid=1510330893959882-257131957458976323925276-vla1-2006-V

Спи­сок ли­те­ра­ту­ры

1. Ка­мен­ский А. А., Крик­су­нов Е. А., Па­сеч­ник В. В. Общая био­ло­гия 10-11 класс Дрофа, 2005.

2. Био­ло­гия. 10 класс. Общая био­ло­гия. Ба­зо­вый уро­вень / П. В. Ижев­ский, О. А. Кор­ни­ло­ва, Т. Е. Ло­щи­ли­на и др. – 2-е изд., пе­ре­ра­бо­тан­ное. – Вен­та­на-Граф, 2010. – 224 стр.

3. Бе­ля­ев Д. К. Био­ло­гия 10-11 класс. Общая био­ло­гия. Ба­зо­вый уро­вень. – 11-е изд., сте­рео­тип. – М.: Про­све­ще­ние, 2012. – 304 с.

4. Ага­фо­но­ва И. Б., За­ха­ро­ва Е. Т., Си­во­гла­зов В. И. Био­ло­гия 10-11 класс. Общая био­ло­гия. Ба­зо­вый уро­вень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.