БИОЛОГИЯ · 11 КЛАСС
Проект «Педагагічная скарбонка»
Молекулы, наследственность и эволюция

§ 4. Свойства и функции белков

Белки выполняют структурные, транспортные, двигательные, сигнальные и защитные функции. Во всех случаях значение имеет их пространственная организация.

Интерактивное исследование6 выводов2 интересных факта
04
Главный вопрос

Почему изменение формы белка может остановить целый биохимический процесс?

Биологическая лаборатория

Почему скорость перестаёт расти?

Изменяйте параметры и наблюдайте модель. Пояснение раскрывает механизм каждого результата — правильный ответ заранее знать не нужно.

Исследуйте изменения и читайте объяснения. Учебные схемы и числовые модели упрощены.

Разбираемся в теме

Четыре смысловых раздела
01

Строение задаёт работу

Белки выполняют структурные, транспортные, двигательные, сигнальные и защитные функции. Во всех случаях значение имеет их пространственная организация. Коллаген укрепляет межклеточное вещество, гемоглобин переносит кислород, а взаимодействие актина и миозина обеспечивает движение. Рецепторы распознают сигналы благодаря определённым участкам поверхности. Один и тот же общий класс молекул решает разные задачи, потому что последовательности и формы белков чрезвычайно разнообразны.

Выделяем главное

Транспортный белок
Белок, связывающий и переносящий определённые вещества
Рецептор
Структура, распознающая сигнал и запускающая ответ клетки
Сократительные белки
Белки, взаимодействие которых обеспечивает механическое движение
Выделяем главное
02

Денатурация не равна расщеплению

Два разных изменения белка
ПризнакДенатурацияГидролиз
Что нарушаетсяПространственная укладкаПептидные связи
Длина цепиОбычно сохраняетсяУменьшается
ВосстановлениеИногда возможноТребует нового синтеза цепи

Денатурация нарушает естественную пространственную структуру белка. При этом первичная последовательность обычно сохраняется, но функция может утрачиваться.

Причинами бывают нагрев, изменение кислотности и действие некоторых химических веществ. Если повреждения обратимы и условия восстановлены, возможна ренатурация, однако она происходит не всегда. Гидролиз отличается принципиально: он разрывает пептидные связи и уменьшает длину полипептида.

Денатурация
Нарушение естественной пространственной организации белка без обязательного разрыва пептидных связей
Ренатурация
Восстановление исходной пространственной структуры белка после устранения нарушающего воздействия
Гидролиз белка
Расщепление пептидных связей с участием воды
От схемы — к объяснению

Пространственная структура гемоглобина

Zephyris at English Wikipedia · CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons · источник

Молекула антитела

Fvasconcellos 19:03, 6 May 2007 (UTC) · Public domain
Wikimedia Commons · источник

Скелетная мышца: волокна и пучки

BruceBlaus. When using this image in external sources it can be cited as: Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. · CC BY 3.0
Wikimedia Commons · источник

03

Как фермент ускоряет реакцию

Ферменты ускоряют химические реакции, снижая энергетический барьер их протекания. Они не расходуются в суммарной реакции и не меняют положение химического равновесия.

Субстрат связывается с активным центром, где создаются условия для превращения, после чего продукты отделяются. Специфичность зависит от формы, зарядов и подвижности участников. Модель «ключ — замок» удобна как начало объяснения, но реальное взаимодействие часто сопровождается изменением формы фермента.

Рабочий цикл фермента
  1. 1
    Связывание

    Субстрат взаимодействует с активным центром.

  2. 2
    Катализ

    Создаются условия для превращения с меньшим барьером.

  3. 3
    Освобождение

    Продукты отделяются.

  4. 4
    Новый цикл

    Фермент может связывать следующую порцию субстрата.

Фермент
Биологический катализатор, обычно белковой природы
Активный центр
Участок фермента, участвующий в связывании субстрата и катализе
Субстрат
Вещество, превращение которого катализирует данный фермент
От схемы — к объяснению
04

Условия меняют скорость

Скорость ферментативной реакции зависит от температуры, кислотности и концентраций участников. Рост температуры ускоряет движения молекул, но чрезмерный нагрев может нарушить структуру фермента.

При увеличении концентрации субстрата скорость сначала возрастает, затем приближается к пределу занятости активных центров. Ингибиторы снижают активность различными способами, а небелковые кофакторы необходимы для работы многих ферментов. Оптимальные условия различаются у разных ферментов.

Выделяем главное

Ингибитор
Вещество, уменьшающее активность фермента
Кофактор
Небелковый компонент, необходимый для работы определённого фермента
Насыщение фермента
Состояние, при котором дальнейшее увеличение концентрации субстрата слабо повышает скорость
Выделяем главное
Думаем как биологи

Разберите ситуацию

Почему добавление субстрата перестало заметно ускорять реакцию, хотя продукт продолжает образовываться?

Сверить рассуждение

При данной концентрации фермента активные центры почти постоянно заняты. Достигнуто приближение к предельной скорости, а не обязательно разрушение фермента.

Собираем главное

Шесть опорных выводов

01

Белки выполняют структурные, транспортные, двигательные, сигнальные и защитные функции. Во всех случаях значение имеет их пространственная организация.

02

Денатурация нарушает естественную пространственную структуру белка. При этом первичная последовательность обычно сохраняется, но функция может утрачиваться.

03

Ферменты ускоряют химические реакции, снижая энергетический барьер их протекания. Они не расходуются в суммарной реакции и не меняют положение химического равновесия.

04

Скорость ферментативной реакции зависит от температуры, кислотности и концентраций участников. Рост температуры ускоряет движения молекул, но чрезмерный нагрев может нарушить структуру фермента.

05

Функция белка связана с формой и условиями среды. Изменение структуры может нарушить работу без распада цепи на аминокислоты.

06

Фермент ускоряет достижение равновесия реакции. Он не создаёт энергию и не заменяет необходимость подходящих реагентов.

Проверьте себя10 вопросов · проверяем понимание темы
1. Какое понятие соответствует описанию? «Белок, связывающий и переносящий определённые вещества»
2. Какое понятие соответствует описанию? «Структура, распознающая сигнал и запускающая ответ клетки»
3. Какое понятие соответствует описанию? «Нарушение естественной пространственной организации белка без обязательного разрыва пептидных связей»
4. Какое понятие соответствует описанию? «Восстановление исходной пространственной структуры белка после устранения нарушающего воздействия»
5. Какое понятие соответствует описанию? «Биологический катализатор, обычно белковой природы»
6. Какое понятие соответствует описанию? «Участок фермента, участвующий в связывании субстрата и катализе»
7. Какое понятие соответствует описанию? «Вещество, уменьшающее активность фермента»
8. Какое понятие соответствует описанию? «Небелковый компонент, необходимый для работы определённого фермента»
9. Какое понятие соответствует описанию? «Белки, взаимодействие которых обеспечивает механическое движение»
10. Какое понятие соответствует описанию? «Вещество, превращение которого катализирует данный фермент»

Источники и иллюстрации

Основа: предоставленный параграф учебника «Биология. 11 класс», § 4 «Свойства и функции белков», издательство «Народная асвета». Материал переработан в учебный конспект по структуре и терминологии курса. Подписи, авторы и лицензии изображений приведены рядом с ними.

Конспект, схемы и задания работают без подключения к сети. Для внешних изображений требуется интернет.

↑

Загрузка прогресса…