Charakterystyka białek i peptydów
Białka są największą grupą związków organicznych. Podstawowymi jednostkami składowymi, czyli monomerami białek są aminokwasy o skomplikowanej strukturze chemicznej. Aminokwasy zbudowane z C, H, O, N, S występują w 20 rodzajach budujących białka, ale może być ich nawet około tysiąca.
Budowa chemiczna
Sąsiadujące ze sobą aminokwasy, znajdujące się w cząsteczkach białka, są powiązane ze sobą wiązaniami peptydowymi. Jedna grupa aminowa aminokwasu -CONH tworzy się z grupą karboksylową drugiego. W skład pierwiastkowy białek wchodzi węgiel, tlen, azot, wodór, siarka i fosfor.
Podział białek i polipeptydów
Białka posiadają specyficzną strukturę, złożoną z czterech stopni złożoności. Należą do nich:
- Struktura pierwszorzędowa – składa się z liniowego ułożenia aminokwasów w określonej kolejności, czyli sekwencji. Stabilizują ją wiązania peptydowe. Struktura jest nazywana strukturą pierwotną białka.
- Struktura drugorzędowa – składa się z liniowego ułożenia aminokwasów, która jest zwinięta w trójwymiarową helisę Alfa lub Beta. Stabilizują ją wiązania wodorowe, które mogą być rozerwane przez czynniki fizyczne lub chemiczne np. temperaturę powyżej 60°C, silne kwasy i zasady. Powoduje to zniszczenie struktury białek, co wpływa na denaturację białka – nieodwracalnego proces, który zatraca właściwości biologiczne białka.
- Struktura trzeciorzędowa – powstaje poprzez silniejsze skręcenie łańcucha struktury dwurzędowej białka. Stabilizują ją wiązania wodorowe, mostki dwusiarczkowe, wiązanie jonowe. Denaturacja białka jest możliwa pod wpływem czynników jak temperatura powyżej 50°C, sole metali ciężkich i alkohole, a wtedy traci biologiczną funkcje.
- Struktura czwartorzędowa – powstaje z połączenia się trzeciorzędowych struktur białkowych i składa z więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego.
Struktury drugiego, trzeciego i czwartego rzędu są nazywane strukturą wtórną białka.
Białka można podzielić także ze względu na ich skład i specyfikę budowy, na:
- Białka proste, czyli proteiny,zbudowane tylko z aminokwasów. Należą tu:
- Protaminy – charakteryzują się brakiem aminokwasów zawierających siarkę i dużą zawartością argininy, co powoduje silną zasadowość. Ponadto, są rozpuszczalne w wodzie.
- Histony – regulują procesy genetyczne i są to białka zasadowe występujące w chromosomach. Dobrze rozpuszczają się w wodzie, a w ich skład wchodzi duża ilość aminokwasów. Są także składnikiem jąder komórkowych.
- Albuminy – to białka obojętne wchodzące w skład surowicy krwi, tkanki mięśniowej i regulujące ciśnienie osmotyczne. Spełniają wiele funkcji biologicznych, m.in. są hormonami, enzymami biologicznie czynnymi, związkami dobrze rozpuszczającymi się w wodzie.
- Globuliny, inaczej gamma-globuliny – biorą udział w ochronie immunologicznej organizmu i wchodzą w skład białka surowicy krwi. Składają się ze wszystkich aminokwasów białkowych, ze szczególnym uwzględnieniem kwasu asparaginowego i kwasu glutaminowego, których jest więcej. Słabo rozpuszczają się w wodzie, ale dobrze w roztworach soli. Występują w płynach ustrojowych i tkance mięśniowej.
- Prolaminy i gluteiny – występują w nasionach jako białka roślinne. Rozpuszczają się w 70% etanolu.
- Aktyna i miozyna – białka kurczliwe, występujące w mięśniach.
- Fibrynogen – białko wchodzące w skład procesu związanego z krzepnięciem krwi.
- Skleroproteiny – to kolagen, elastyna i keratyna, czyli białka proste o włókiennej budowie. Jest to białko stanowiące formę strukturalną i podporową, tworzącą materiał budulcowy szkieletu i tkanek łącznych.
- Białka złożone czyli proteiny, w których skład (poza białkami prostymi), wchodzi część niebiałkowa, czyli grupa prostetyczna, np. barwniki, cukry, tłuszcze. Należą tu:
- Chromoproteiny – składające się z białek prostych i barwnika np. hemoglobina, która transportuje CO2 i O2.
- Fosfoproteiny – białka składające się z 1% fosforu i reszty kwasu fosforowego.
- Nukleoproteiny – składają się z białek zasadowych i kwasów nukleinowych.
- Libidoproteiny – składają się z białek i tłuszczy, tworząc np. składnik błon cytoplazmatycznych.
- Glikoproteiny – składają się z białek i cukrów oraz wpływają na tworzenie antygenów krwinkowych, które warunkują zróżnicowanie grupy krwi.
- Metaloproteiny – białka zawierające atomy metalu, m.in. miedź, cynk, żelazo, wapń, magnez czy kobalt.
Białka można podzielić również ze względu na właściwości odżywcze, na:
- Białka pełnowartościowe, czyli doborowe – zawierające wszystkie niezbędne aminokwasy egzogenne.
- Białka niepełnowartościowe, czyli niedoborowe – nie posiadające aminokwasu egzogennego np. żelatyna.
Przebieg metabolizmy komórkowego i etapy trawienia w ciele człowieka
Białka trawione są przez enzymy proteolityczne, rozpoczynając ten proces w żołądku. To w nim pepsyna doprowadza do rozerwania wiązań peptydowych. Enzymy wydzielane z komórek ścian żołądka jako pepsynogen ulega aktywacji. Następnie proces jest kontynuowany w dwunastnicy, a później transportowany do jelita cienkiego, do którego przedostają się enzymy trzustki – trypsyna i chymotrypsyna. Proces trawienia peptydów odbywa się za pomocą egzopeptydazy, a one rozrywają wiązania peptydowe i odczepiają wolne aminokwasy.
