Białka to substancje o dużej masie cząsteczkowej, składające się wyłącznie lub w większości z reszt aminokwasówaminokwasyaminokwasów. Przyjmuje się, że białka są biopolimerami o masach cząsteczkowych, większych od 10 tysięcy daltonówdalton, Dadaltonów, tj. zbudowane są z co najmniej 90 reszt aminokwasowych. Związki stworzone z mniejszej liczby reszt aminokwasowych nazywane są peptydami. Podział ten ma charakter umowny, a różnice między małymi białkami a dużymi peptydami nie są tak istotne. Reszty aminokwasowe w białkach są ze sobą połączone za pomocą wiązań peptydowych. Poniżej przedstawiono fragment białka z zaznaczonym na niebiesko ugrupowaniem peptydowym.

RTo0MhFp05Ahi

Na schemacie przedstawiono fragment białka. Wyróżniono wiązanie peptydowe NH oraz atom tlenu. Tlen połączony jest wiązaniem podwójnym z atomem węgla. Łańcuch główny ma kształt zygzaka. Zbudowany jest dodatkowo między innymi z grupy R1, R2, NH oraz atomu tlenu połączonego z atomem węgla wiązaniem podwójnym.

Ze względu na skład cząsteczki, białka można podzielić na:

• białka proste – zbudowane tylko z reszt aminokwasowych, np. insulina, albumina, lizozym;

• białka złożone – zbudowane z reszt aminokwasowych oraz części niebiałkowej, tzw. grupy prostetycznej (może nią być np. jon metalu, pierścień porfirynowy ze skoordynowanym jonem żelaza(II) lub magnezu, reszty cukrowe połączone wiązaniem kowalencyjnym z wybranymi aminokwasami, np. z treoniną).

Białka możemy podzielić ze względu na kształt cząsteczki. Właściwości wyodrębnionych w ten sposób typów białek zestawiono w poniższej tabeli.

W celu zrozumienia kształtu lub konformacji białek, wprowadzono pojęcie rzędowości białka. Za pomocą tego terminu struktura białka jest opisywana na czterech poziomach:

1

Struktura pierwszorzędowa

Struktura pierwszorzędowa

Sekwencja, łańcuch aminokwasów, w którym reszty aminokwasowe połączone są ze sobą wiązaniami peptydowymi. Ta struktura jest najtrwalsza, ponieważ dopiero działanie enzymów lub kwasów może spowodować hydrolizęhydrolizahydrolizę wiązania peptydowego. Sekwencja aminokwasów w łańcuchu białkowym jest zapisana w genie kodującym dane białko.

R13zaowEdF2t7

Ilustracja przedstawia strukturę pierwszorzędową – kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym, fibroiny. Łańcuch główny tworzy zygzak. Znajduje się w nawiasie kwadratowym. Jest n razy wzięty. Zbudowany jest między innymi z grup NH, OH, atomów tlenu i grup metylowych. Od lewej strony do prawej pod poszczególnymi fragmentami łańcucha są następujące oznaczenia: Gly, Ser, Gly, Ala, Gly, Ala.

Struktura drugorzędowa

Struktura drugorzędowa

Układ w łańcuchu białkowym, np. helis αalfa lub/i arkuszy βbeta (beta‑harmonijka).

Opisuje przestrzenne ułożenie reszt aminokwasowych łańcucha polipeptydowego; odnosi się do tych fragmentów cząsteczki białka, w których wszystkie grupy –CO– i –NH– uczestniczą w tworzeniu wiązań wodorowychwiązanie wodorowewiązań wodorowych. Mogą one powstawać zarówno wewnątrz jednego łańcucha, jak i między wieloma łańcuchami polipeptydowymi, tworząc struktury regularne.

RE6wQ4Ki7zHet

Ilustracja przedstawia strukturę α‑helisy i beta-harmonijki: α‑helisy ma kształt sprężyny, łączy się z beta kartką. Beta kartka to dwie wstążki połączone cienką nicią. Pierwsza wstążka, połączona cienką nicią z α‑helisą, jest zakończona strzałką skierowaną w górę, druga wstążka beta kartki ma grot strzałki skierowany w dół.

Struktura trzeciorzędowa

Struktura trzeciorzędowa

Ułożenie zwiniętego łańcucha peptydowego w przestrzeni, stabilizowanego przez wiązania wodorowe, mostki disiarczkowe i wiązania jonowe (tzw. mostki solne).

RPeSf0z5OZ0LR

Ilustracja przedstawia model wstążkowy cząsteczki mioglobiny. Cząsteczki to sprężyny, splątane ze sobą i ustawione w różnych kierunkach.

Struktura czwartorzędowa

Struktura czwartorzędowa

Asocjacja podjednostek białka o określonej strukturze trzeciorzędowej w większe agregaty. Struktura czwartorzędowa opisuje sposób wzajemnego dopasowania się poszczególnych łańcuchów z wytworzeniem agregatów, zawierających identyczne lub różne łańcuchy polipeptydowe, między którymi nie występują wiązania kowalencyjne. Przykładem białka, wytwarzającego strukturę czwartorzędową, jest hemoglobina, złożona z czterech prawie identycznych łańcuchów, upakowanych w formie tetraedru (czworościanu).

RLnpBX1OjH0pQ

Ilustracja przedstawia model hemoglobiny. To splątane ze sobą sprężyny - niebieskie i czerwone występujące w grupach naprzemiennie. Cała struktura tworzy kształt zbliżony do koła. Pomiędzy sprężynami są zielone łańcuchy zbudowane z sześciokątów.

Słownik

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Chemia. Repetytorium. Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko‑Biała 2010.