Размеры белков. Классификация белков. Первичная структура белков.
Простые пептиды, состоящие из двух, трех или четырех аминокислотных остатков, называются соответственно ди-, три- и тетрапептидами. Полипептидами называются цепи, образованные большим числом аминокислотных остатков.
Белковая молекула может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей.
Классификация белков
Сложность строения белковых молекул и чрезвычайное разнообразие их функций крайне затрудняют создание единой четкой классификации белков на какой-либо одной основе. В табл. 3.7—3.9 приведены три разные классификации белков, основанные на различных их характеристиках.
Структура белков
Каждому белку свойственна своя особая геометрическая форма, или конформация. Для описания трехмерной структуры белков рассматривают обычно четыре уровня организации, которые мы здесь и опишем.
Первичная структура белков
Под первичной структурой белков понимают последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Первым исследователем, определившим аминокислотную последовательность молекулы белка, был Фред Сэнгер (Fred Sanger), работавший в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, той самой, где Уотсон и Крик определили структуру ДНК. Сэнгер работал с гормоном инсулином — самым маленьким белком, какой ему удалось найти. Работа заняла 10 лет и результаты ее были опубликованы в 1953 г. Другой выдающийся молекулярный биолог из Кавендиша, Макс Перуц (Max Perutz), вспоминал: «открытие это явилось сенсацией, ибо в первый раз было показано, что аминокислоты в полипептидных цепях белка располагаются совершенно определенным образом».
В 1958 г. Сэнгер за эту работу был удостоен Нобелевской премии (вторую Нобелевскую примию он получил за изучение структуры нуклеиновых кислот). В молекулу инсулина входит 51 аминокислота. Молекула состоит из двух полипептидных цепей, удерживаемых вместе дисульфидными мостиками.
В настоящее время большая часть работ по определению аминокислотных последовательностей автоматизирована, и теперь первичная структура белков известна уже более, чем для сотни тысяч белков. На рисунке изображена первичная структура еще одного белка — фермента лизоцима. Таблица дает представление о числе аминокислотных остатков в молекулах некоторых белков.
В организме человека тысячи различных белков, и все они построены из одних и тех же 20 стандартных аминокислот. Аминокислотная последовательность белка определяет его биологическую функцию. В свою очередь эта аминокислотная последовательность определяется нуклеотидной последовательностью ДНК. Замена одной-единственной аминокислоты в молекуле данного белка может резко изменить его функцию, как это наблюдается, например, при так называемой серповидноклеточной анемии. Интересные данные могут быть получены в результате анализа аминокислотных последовательностей гомологичных белков, принадлежащих разным биологическим видам; такие данные позволяют судить о возможном таксономическом родстве между этими видами.
