Аминокислоты, пептиды, белки

Аминокислоты —>> пептиды—>> полипептиды—>> белки

Белки — молекулярные инструменты, которые выполняют удивительное разнообразие функций. В дополнение к роли строительного материала во всех живых организмах (актин  и миозин  в мышечных клетках животных), белки участвуют в таких разнообразных функциях как катализ, регуляция метаболизма, транспорт и защита. Белки состоят из одного или нескольких полипептидов — неразветвленных полимеров 20 различных аминокислот. Геномы большинства организмов задают аминокислотные последовательности тысячам или десяткам тысяч белков.

Белки представляют собой разнородную группу макромолекул (рис.1). Это разнообразие напрямую связано с комбинаторной возможностью мономеров — 20 аминокислот. Теоретически аминокислоты могут связываться с образованием белковых молекул любых мыслимых размеров или последовательности. Например, белок, состоящий гипотетически из 100 аминокислот. Общее возможное количество комбинаций для такой молекулы астрономическое — 20¹⁰⁰. Тем не менее, из триллионов возможных последовательностей аминокислот, во всех живых организмах реализуется небольшая часть (возможно, не более чем 2 миллиона). Важной причиной этого замечательного несоответствия — сложный комплекс структурных и функциональных свойств природных белков, которые развивались на протяжении миллиардов лет в ответ на давление отбора. Среди них:

• структурные особенности, которые обеспечивают относительно быстрые и успешные процессы,
• наличие сайтов связывания, которые являются специфическими для одной или небольшой группы молекул,
• соответствующий баланс структурной гибкости и жесткости, поддерживающий функцию,
• поверхностная структура, которая соответствует непосредственному окружению белка, (т.е. гидрофобная в мембранах и гидрофильная в цитоплазме),
• доступность белков к реакциям распада, когда они повреждены или уже бесполезны.

Белки (протеины) можно различать по количеству аминокислот (называемых аминокислотные остатки), по общему аминокислотному составу и аминокислотной последовательности.

Отдельные примеры разнообразия белков показаны на рисунке 1. Молекулы белка с молекулярным весом от нескольких тысяч до нескольких миллионов дальтон называют полипептидами. Молекулы с низким молекулярным весом, как правило, состоящие из менее чем 50 аминокислот, называются пептиды. Термин белок описывает молекулы с более чем 50 аминокислот. Каждый белок состоит из одной или более полипептидных цепей.