Биология в лицее
Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ 
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Основные свойства и функции белков
Аминогруппа позволяет аминокислотам выступать в роли оснований и реагировать с кислотами.
Благодаря этому аминокислоты и белки служат буферами, т. е. противодействуют изменениям кислотности и щёлочности, защищая протоплазму клетки.
Для белковой молекулы характерны ещё два свойства: денатурация и ренатурация.
Денатурация — это утрата белковой молекулой своей структурной организации. Она может быть вызвана изменением температуры, обезвоживанием, изменением кислотности раствора и другими воздействиями. Сначала разрушается четвертичная структура (самая слабая), затем третичная, вторичная и при наиболее жёстких условиях первичная.
Если изменение условий среды не приводит к разрушению первичной структуры молекулы, то при восстановлении нормальных условий среды полностью воссоздаётся структура белка. Такой процесс носит название ренатурации.
Явление денатурации белка знакомо всем: каждый наблюдал, как прозрачное жидкое содержимое яйца после нагревания становится плотным и непрозрачным.
Свойство ренатурации широко используется в медицинской и пищевой промышленности для приготовления некоторых медицинских препаратов, например антибиотиков, для получения пищевых концентратов, сохраняющих длительное время в высушенном виде свои питательные свойства.
Функции белков в клетке
| Функция | Пояснение |
|---|---|
| Каталитическая | Самый многообразный и наиболее специализированный класс белков — это ферменты . Они отвечают за работу точно и гибко согласованной системы взаимозависимых химических реакций, в результате совместного протекания которых возможна жизнь |
| Структурная | Белки участвуют в формировании клеточных и внеклеточных структур, например, входят в состав клеточных мембран ( липопротеиды и гликопротеиды ), волос ( кератин ), сухожилий ( коллаген ) и др. |
| Двигательная | Сократительные белки — актин и миозин — обеспечивают сокращение мышц у многоклеточных животных |
| Транспортная | В клеточных мембранах присутствуют особые транспортные белки, способные связывать некоторые вещества, например, глюкозу, аминокислоты и переносить их внутрь клеток. Гемоглобин транспортирует кислород и частично углекислый газ |
| Регуляторная | Некоторые гормоны имеют белковую природу. Например, инсулин , регулирующий уровень глюкозы в крови |
| Защитная | Иммуноглобулины (или антитела) обладают способностью распознавать проникшие в организм чужеродные белки или микроогранизмы и обезвреживать их. Фибриноген и протромбин участвуют в процессе свертывания крови и предохрняют организм от кровопотерь. Токсины также можно отнести к белкам, выполняющим защитную функцию |
| Энергетическая | При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии. |
| Запасающая | Альбумин яиц и казеин молока — резервные белки животных |
| Сигнальная | В мембраны клеток встроены молекулы белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды и передавать, таким образом, сигналы в клетку |
Белки-ферменты
Ферменты (лат. fermentum — закваска) — специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Почти все биохимические реакции, протекающие в любом организме, катализируются соответствующими ферментами.
Вещество, на которое оказывает действие фермент, называется субстратом. Вещества, получающиеся в результате ферментативной реакции, называются продуктами реакции.
Направляя и регулируя обмен веществ, ферменты играют важнейшую роль во всех процессах жизнедеятельности.
Классификация ферментов
Обычно ферменты именуют по типу катализируемой реакции, добавляя к названию субстрата суффикс -аза (например, лактаза — фермент, участвующий в превращении лактозы ). Таким образом, у различных ферментов, выполняющих одну функцию, будет одинаковое название. Такие ферменты различают по другим свойствам, например по оптимальному pH (щелочная фосфатаза) или локализации в клетке (мембранная АТФ-аза).
По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов:
- Оксидоредуктазы катализируют окисление или восстановление (например, каталаза, алкогольдегидрогеназа).
- Трансферазы катализируют перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую (например, киназы, переносящие фосфатную группу с молекулы АТФ).
- Гидролазы катализируют гидролиз химических связей (к этому классу относится большинство пищеварительных ферментов, например, пепсин, трипсин, амилаза, липаза).
- Лиазы катализируют разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.
- Изомеразы катализируют структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.
- Лигазы катализируют образование химических связей между субстратами за счет гидролиза АТФ (например, ДНК-полимераза).
Строение и механизм действия ферментов
По химической природе ферменты — это глобулярные белки, состоящие либо только из аминокислот, либо в их состав входит небелковый компонент, называемый кофактором.
Кофакторы могут быть как неорганическими молекулами (например, ионы металлов), так и органическими (например, гем гемоглобина). Кофакторы органической природы, способные отделяться от фермента, называют еще коферментами. Роль коферментов часто играют витамины.
В молекуле фермента выделяют особую часть — активный центр. Это небольшой участок молекулы (от 3 до 12 аминокислотных остатков), где происходит связывание субстрата (или субстратов) и образуется фермент-субстратный комплекс.
Свойства реакций ферментативного катализа
1. Строгая специфичность. Ферменты проявляют строгую специфичность, то есть один фермент катализирует только одну реакцию.
2. Высокая скорость. Благодаря ферментам биохимические реакции протекают с огромной скоростью. Скорость ферментативных реакций в десятки тысяч раз выше скорости реакций, идущих с участием неорганических катализаторов.
Факторы, влияющие на скорость ферментативных реакций
Скорость ферментативных реакций зависит от ряда факторов.
1. Температура. Большинство ферментов может работать при температуре от 0 о С до 40 о С. При более низкой температуре ферменты неактивны, при более высокой подвергаются денатурации. Поскольку белки в сухом состоянии денатурируют значительно медленнее, чем белки в растворенном виде, инактивирование ферментов в сухом состоянии происходит гораздо медленнее, чем в присутствии влаги. Поэтому сухие споры бактерий или сухие семена могут выдержать нагревание до более высоких температур, чем те же споры или семена в увлажненном состоянии.
2. Концентрация субстрата. При высокой концентрации субстрата и при постоянстве других факторов скорость ферментативной реакции пропорциональна концентрации фермента. Скорость реакции растет до тех пор, пока количество молекул субстрата не станет равным количеству молекул фермента. При этом происходит насыщение всех активных центров молекул фермента.
3. Концентрация фермента. Катализ осуществляется всегда в условиях, когда концентрация фермента гораздо ниже концентрации субстрата. Поэтому с возрастанием концентрации фермента растет и скорость ферментативной реакции.
4. рН. Для каждого фермента существует оптимальное значение рН, при котором проявляется максимальная каталитическая активность (например, для пепсина оптимум рН=2,0, а для липазы поджелудочной железы рН=9,0).
5. Активаторы и ингибиторы. Скорость работы некоторых ферментов регулируется особыми веществами — активаторами (ускоряют реакцию) и ингибиторами (замедляют реакцию). Эти вещества способны присоединяться к молекулам фермента и либо облегчать связывание активного центра молекулы фермента с субстратом, либо делать невозможным образование фермент-субстратного комплекса.
Многие ферменты после синтеза белковой цепи претерпевают модификации, без которых фермент не проявляет свою активность. Существует два типа модификации: присоединение химических групп к боковым остаткам полипептидной цепи и расщепление полипептидной цепи.
Источник
Некоторые гормоны имеют белковую природу
Верны ли следующие суждения о доказательствах эволюции?
А. У человека на определённом этапе развития формируются хвостовой отдел и жаберные щели, что служит палеонтологическими доказательствами эволюции.
Б. Находки в Центральной Африке примитивных орудий труда и останков скелета человека служат палеонтологическими доказательствами эволюции.
А — эмбриологические доказательства, закон зародышевого сходства (К. Бэр).
Б — отпечатки, окаменелости — это палеонтологические доказательства
Следовательно, верно только Б.
Задания Д25 № 11537
Верны ли следующие суждения:
А. Гаметы у всех организмов образуются в результате мейоза.
Б. В соматических клетках человека все хромосомы парные, поэтому каждый ген представлен двумя аллелями.
А — неверно. Не у всех организмов гаметы образуются в результате мейоза.
При половом размножении происходит образование гамет, или половых клеток. Эти клетки обладают гаплоидным (одинарным) набором хромосом. Животным свойствен двойной набор хромосом в обычных (соматических) клетках, поэтому гаметообразование у животных происходит в процессе мейоза. У многих водорослей и всех высших растений гаметы развиваются в гаметофите, уже обладающим одинарным набором хромосом, и получаются простым митотическим делением.
Соматические клетки диплоидны, поэтому каждый ген представлен двумя аллелями гомологичной пары (по одной аллели в каждой хромосоме). Например, признаки сцепленные с Х-хромосомой (дальтонизм, свертываемость крови у человека, цвет шерсти у кошек) у гетерогамного пола определяются одним аллельным геном.
Существует «Множественный аллелизм» — это существование в популяции более двух аллелей данного гена. В популяции оказываются не два аллельных гена, а несколько.
Другой пример. Принцип кодоминирования заключается в том, что действие аллелей одного гена проявляется в равной степени, независимо друг от друга. У человека группы крови определяются тремя аллелями изогемагглютиногена.
Следовательно, оба суждения не верны.
Задания Д25 № 11587
Верны ли следующие суждения:
А. Делением размножаются только клетки, но не органоиды.
Б. Клетки размножаются делением, а вирусы — нет.
Органоиды — митохондрии, пластиды могут самовоспроизводиться, поэтому утверждение А неверно.
Утвержение Б — верное. Клетки размножаются делением, а вирусы — нет.
Задания Д25 № 11737
Определите, какие из утверждений верны.
А. Животные вдыхают кислород, а выдыхают углекислый газ.
Б. Растения вдыхают углекислый газ, а выдыхают кислород.
Верно только А — Животные вдыхают кислород, а выдыхают углекислый газ.
Во время дыхания растения вдыхают кислород, а выдыхают углекислый газ, а при фотосинтезе берут углекислый газ, а выделяют кислород.
Задания Д25 № 12112
Верны ли следующие суждения о научной теории?
А. Созданию научной теории всегда предшествует экспериментальное исследование.
Б. Созданная научная теория никогда не меняется.
Созданию теории предшествует исследование объектов, но теории изменяются, т к наука не стоит на месте, совершаются новые открытия, и в теории вносятся поправки и изменения.
Теория – это обобщение основных идей в какой-либо научной области знания. Например, теория эволюции обобщает все достоверные научные данные, полученные исследователями на протяжении многих десятилетий. Со временем теории дополняются новыми данными, развиваются. Некоторые теории могут опровергаться новыми фактами. Верные научные теории подтверждаются практикой.
Теория — система знаний, обладающая предсказательной силой в отношении какого-либо явления. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом.
Стандартный метод проверки теорий — прямая экспериментальная проверка («эксперимент — критерий истины»). Однако часто теорию нельзя проверить прямым экспериментом (например, теорию о возникновении жизни на Земле), либо такая проверка слишком сложна или затратна (макроэкономические и социальные теории), и поэтому теории часто проверяются не прямым экспериментом, а по наличию предсказательной силы — то есть если из неё следуют неизвестные/незамеченные ранее события, и при пристальном наблюдении эти события обнаруживаются, то предсказательная сила присутствует.
Источник