КЛАСИФІКАЦІЯ БІЛКІВ

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ТА ФУНКЦІЇ БІЛКІВ

Білки є найважливішими природними сполуками живої клітини — як рослинної, так і тваринної. Основні функції білків у рослинному організмі такі самі, як тваринному.

1. Структурна функція. Білки беруть участь у побудові всіх клітинних органел.

2. Каталітична функція. Всі ферменти — білки.

3. Регуляторна функція. Наприклад, гістони і ряд негістонових білків регулюють транскрипцію.

4. Механо-хімічна функція. Білки беруть участь у здійсненні
рухів цитоплазми й клітинних органел.

5. Транспортна функція. Білки-переносники транспортують речовини як через плазматичну мембрану, так і усередині клітини.

6. Захисна функція. Наприклад, гідролітичні ферменти лізосом і вакуолей розщеплюють шкідливі речовини, що потрапили в клітину. Крім того, глікопротеїни беруть участь у захисті рослин від патогенів.

7. Запасна функція. Ця функція характерна в основному для рослин. Запасні білки відкладаються в насінні та використовуються для живлення проростків у процесі проростання.

У наш час функції багатьох білків ще не з'ясовані. Крім того, відомо, що один білок може виконувати дві або більше функцій. Наприклад, деякі білки мембран можуть виконувати структурну та ферментативну функції. Молекули рослинних білків, як і тваринних, містять С, Н, О, N, а також майже завжди S і деякі Р. У рослин, що ростуть на грунтах, багатих на селен, цей елемент може замінювати у білках сірку. При цьому ріст рослин відбувається нормально, проте страждають тварини, які їх поїдають. У них у першу чергу порушується синтез білків шерсті, рогів, копит.

Як правило, вміст білків у рослинах менше, ніж у тварин. У вегетативних органах кількість білка складає звичайно 5-15%

від сухої маси. Так, у листках тимофіївки міститься 7 % білка, а в листках конюшини і вики — 15 %. Більше білка в насінні: у злаків в середньому 10-20 %, у бобових і олійних — 25-35 %.

Вміст білка в насінні (%):

Найбагатше на білок насіння сої — до 40 %, а іноді й більше. У рослинних клітинах білки звичайно пов'язані з вуглеводами, ліпідами й іншими сполуками, а також із мембранами. Тому їх важко виділяти з рослин і одержувати чисті препарати, особливо з вегетативних органів. У зв'язку з цим у рослинах краще вив­чені білки насіння, де їх більше і звідки їх легше виділити.

Рослинні білки за своїми властивостями, молекулярною ма­сою та структурою молекул близькі до білків тваринного поход­ження.

АМІНОКИСЛОТИ

Як відомо, мономерами білків є амінокислоти. У складі білків як рослинних, так і тваринних знайдено 20 амінокислот:

Аланін Лейцин

Аргінін Лізин

Аспарагін Метіонін

Аспарагінова кислота Пролін

Валін Серин

Гістидин Тирозин

Гліцин Треонін

Глутамін Триптофан

Глутамінова кислота Фенілаланін

Ізолейцин Цистеїн

Ці амінокислоти називають протеїногенними, тому що вони входять до складу білка. Крім того, вони можуть містити­ся з клітині й у вільному стані.

У молекулах амінокислот, як і моносахаридів, присутні асиметричні атоми вуглецю, отже, вони оптично активні та мають стереоізомери. Важливою парою стереоізомерів є D і L-ізомери.

Усі природні амінокислоти зазвичай належать до L-ряду. Однак останні десятиліття в рослинах, грибах і бактеріях були ви­ївлені в дуже малій кількості D-амінокислоти. Вони містяться у вільному стані або входять до складу коротких пептидів.

У рослинах, крім 20 перерахованих вище, виявлена велика кількість амінокислот (понад 250), що не входять до складу білкових молекул, а перебувають у вільному стані або зустрічаються в складі коротких пептидів. їх називають непротеїногенними. Ці амінокислоти присутні в рослинах у малих кількостях і зви­чайно характерні для невеликої групи рослин.

ПЕПТИДИ

Пептиди, або поліпептиди, — це ланцюжки з декількох амінокислот, пов'язаних пептидними зв'язками. До складу пептидів можуть входити не тільки протеїногенні, але і непротеїнногенні амінокислоти, часто пов'язані з глутаміновою кисло­тою.

Пептиди відіграють важливу роль проміжних продуктів в обміні речовин і деякі з них — фізіологічно дуже активні спо­луки. Пептидами є деякі антибіотики (граміцидин, ліхеніформін), гормони (інсулін, окситацин, вазопресин), токсини (аманітини). Деякі пептиди являють собою замкнутий поліпептидний ланцюжок, тобто є циклопептидами, а деякі навіть мають біцик­лічну будову.

Відомий трипептид глутатіон складається із залишків глутамінової кислоти, цистеїну і гліцину. Маючи у своєму складі гру­пу -SН, глутатіон може брати участь в окисно-відновних реак­ціях, активувати ряд ферментів, наприклад протеази.

Серед циклопептидів є дуже токсичні речовини. Наприклад, отруйний гриб бліда поганка містить при­наймні 10 токсичних циклопептидів — аманітинів.

КЛАСИФІКАЦІЯ БІЛКІВ

Раціональної класифікації білків поки що не існує, бо ще не вивчена структура молекул і функції багатьох білків.

Усі білки як тваринні, так і рослинні поділяють на дві великі групи: прості та складні. Прості білки побудовані тільки з аміно­кислот, з'єднаних пептидними зв'язками, складні у своїх молекулах крім білкової частини, мають ще небілковий компонент — простетичну групу.

Далі прості білки класифікують за фізико-хімічними властивостями: розчинністю у різних розчинниках і розміром молекулярної маси, а складні — за природою простетичної групи. Повну класифікацію білків вивчають у курсі загальної біохімії, ми же розглянуто тільки ті групи, які є важливими для рослин.

Прості білки

Глобуліни розчиняються у розчинах нейтральних солей (10% NaCl). Молекулярна маса їх складає 100 000-300 000. Це головні білки насіння бобових і олійних культур. У бобових час­тка глобулінів становить 60-90 % усіх білків, в олійних — 50-60 %. Серед глобулінів відомі легумін із насіння гороху, фазеолін — квасолі, гліцинін — сої, едестин — коноплі тощо.

Макуха, що залишається після видалення олії з насіння олій­них культур (соняшникова, лляна, бавовняна), містить в основно­му глобуліни.

Проламіни — білки, розчинні в 70 % спирті. Назва пов'язана з тим, що при їх гідролізі утворюється багато проліну і аміаку. Проламіни — це специфічні білки злаків, їх вміст у зерні стано­вить 20-50 %. Молекулярна маса проламінів складає 26 000-40 000. Серед проламінів відомими є гліадин із насіння пшени­ці і жита, гордеїн із ячменя, зеїн із кукурудзи, що складає половину клейковини.

Глютеліни розчиняються в слабких лугах (0,2 %). Вони міс­тяться в основному в насінні злаків, де їх може бути 25-40 % від загальної кількості білків, а в рисі — 60-70 %. Глютеліни явля­ють собою суміш різних білків, з якої виділяють індивідуальні компоненти. Серед глютелінів відомі: глютенін з насіння пшени­ці, оризенін з насіння рису тощо. Глютенін складає другу поло­вину білків клейковини.

Складні білки

Ліпопротеїни входять до складу клітинних мембран. Як простетична група вони мають різні жироподібні речовини. У тва­ринних ліпопротеїнах ліпідна частина складається в основно­му з фосфоліпідів і холестерину. Рослинні ліпопротеїни мають більш різноманітні ліпідні компоненти. Крім фосфоліпідів, до їх складу входять гліколіпіди, сульфоліпіди, різноманітні стероїди і терпеноїди. Особливою різноманітністю ліпідних компонентів відрізняються ліпопротеїни мембран хлоропластів.

Глікопротеїни мають у своєму складі вуглеводи та їх похід­ні — глюкозу, манозу, галактозу, глюкозамін, глюкуронову кис

лоту тощо. Цукор звичайно пов'язаний із залишками серину, геоніну, оксипроліну або аспарагінової кислоти. Прикладом гліопротеїнів можуть бути запасний білок бобових — віцилін, ферменти — пероксидаза і глюкооксидаза, отруйний білок рицин із насіння рицини. Рицин незворотно інактивує рибосоми.

До глікопротеїнів належить група рослинних білків, які називають фітогемаглютинінами, або лектинами. Першу свою назву вони одержали тому, що викликають аглютинацію еритроцитів. Вони також здатні аглютинувати ракові клітини, зв'язувати і осаджувати полісахариди і гліколіпіди, стимулювати мітозив деяких типів клітин. Лектини широко використовуються з біохімічних дослідженнях, тому їх більше вивчали у біохімії тварин.

Роль лектинів у рослинах ще далеко не вивчена. Припускають, що вони беруть участь у «впізнаванні» бульбочковими бактеріями рослини-хазяїна і у формуванні стійкості рослин до патогенних грибів. Розміщаються лектини під плазмалемою рослинної клітини.

Хромопротеїни — це білки, що містять забарвлену простетичну групу. До них належать білки, пов'язані з хлорофілом, каротиноїдами, фітохромами, а також цитохроми, фередоксин, пластоціанін. Хромопротеїни беруть участь у процесах фотосин­тезу, дихання, різних окисно-відновних реакціях.

Нуклеопротеїни рослин подібні до таких же білків тварин забудовою, властивостями і функціями.

Поиск по сайту: