(по Албертс, Брей, Льюис и др., 1994).
3. Третичная и четвертичная структуры. Третичная структура образуется благодаря взаимодействию между собой сложных радикалов аминокислотных остатков в составе одного белка. Например, удаленные друг от друга в полипептидной цепи две аминокислоты, содержащие в составе радикалов серу, могут образовывать дисульфидные мостики, или S-S связи. Благодаря подобным взаимодействиям полипептидная спираль сворачивается и приобретает специфическую форму, например глобулы. Большинство белков глобулярные: общая формула их молекул более или менее сферическая. Известны и фибриллярные белки. Их молекулы в рабочем состоянии вытянуты в волокно. Пространственная конфигурация полипептидной молекулы играет важную роль в осуществлении ее функции.
Четвертичная структура белка представляет собой сложное функциональное объединение нескольких полипептидных молекул с третичной структурой. Например, молекула белка гемоглобина включает в себя четыре полипептида с третичной структурой: две молекулы a-гемоглобина и две молекулы b-гемоглобина. Кроме того, в центре этой сложной молекулы находится гетероциклическое соединение, в состав которого входит железо. Функциональная особенность гемоглобина, как и других белковых молекул, зависит от его пространственной конфигурации (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Третичная и четвертичная структура молекулы гемоглобина.
Биосинтез белка осуществляется в цитоплазме всех живых клеток. Происходит этот процесс на рибосомах с участием матричных РНК (мРНК) и транспортных РНК (тРНК), которые образуются в ядре, как на матрице, на молекуле ДНК. Хотя молекулы ДНК не принимают непосредственного участия в биосинтезе белка на рибосомах, они играют в этом процессе ключевую роль. В них закодирована информация о последовательности аминокислот в молекуле белка. Главный постулат клеточной биологии: ДНК → РНК → белок. Чтобы разобраться в процессе биосинтеза белка, рассмотрим строение и функции нуклеиновых кислот, что важно для понимания работы клетки.
Вопросы
1. Какие химические элементы входят в состав молекул белков?
2. Из каких химических соединений образуются молекулы белков в клетке?
3. В чем значение водородных связей в белковых молекулах?
4. В чем значение правильных пространственных конфигураций белковых молекул?
5. Каким образом формируется глобулярная структура белка?
6. Приведите пример белка, для которого характерна четвертичная структура.
7. Что такое полипептид?
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК – необходимы для жизни. Они представляют собой генетический материал всех живых организмов вплоть до самых простых вирусов. Открытие структуры ДНК, одного из типов нуклеиновых кислот, позволило понять, каким образом в ней кодируется генетическая информация, необходимая живым организмам для регуляции жизнедеятельности.
