Спортивная биохимия. 
Биохимия человека

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМА

Организм человека имеет следующий химический состав: вода — 60−65%, органические соединения — 30−32%, минеральные вещества — 4%.

Наибольшее значение для живых организмов имеют органические соединения. Важнейшими классами органических соединений, входящих в живые организмы, являются белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты.

Белки

Белки выполняют в организме очень важные функции: ферментативный катализ, транспорт и накопление, сокращение и движение, иммунная защита, передача информации в клетку, регуляция метаболизма, механическая опора, энергетическая.

Строение белков

Белки — это высокомолекулярные соединения (полимеры), состоящие из аминокислот — мономерных звеньев, соединенных между собой пептидными связями. Все 20 аминокислот, встречающиеся в белках, это аминокислоты, общим признаком которых является наличие аминогруппы NН₂ и карбоксильной группы СООН. Аминокислоты отличаются друг от друга структурой группы Я и, следовательно, свойствами. Все аминокислоты можно сгруппировать на основе полярности R-групп, т. е. их способности взаимодействовать с водой при биологических значениях pH.

Пептидные связи образуются при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты: пептидная связь — это амидная ковалентная связь, соединяющая аминокислоты в цепочку.

Молекула белка имеет четыре уровня структурной организации.

Первый уровень — первичная структура. Первичная структура характеризуется порядком (последовательностью) чередования аминокислот в полипептидной цепи. Даже одинаковые по длине и аминокислотному составу пептиды могут быть разными веществами потому, что последовательность аминокислот в цепи у них разная. Последовательность аминокислот в белке уникальна и определяется генами.

Второй уровень пространственной организации — вторичная структура (рис. 1). Известно несколько видов вторичной структуры: ?-спираль — образуется внутрицепочными водородными связями между NH-группой одного остатка аминокислоты и СО-группой четвертого от нее остатка; ?-структура (складчатый лист) — образуется межцепочечными водородными связями или связями между участками одной полипептидной цепи, изогнутой в обратном направлении; беспорядочный клубок — это участки, не имеющие правильной, периодической пространственной организации. Но конформация этих участков также строго обусловлена аминокислотной последовательностью. Содержание ?-спиралей и ?-структур в разных белках различно: у фибриллярных белков — только ?-спираль или только ?-складчатый лист; а у глобулярных белков — отдельные фрагменты полипептидной цепи: либо ?-спираль, либо ?-складчатый лист, либо беспорядочный клубок. В одном и том же белке могут присутствовать все три способа укладки полипептидной цепи.

Рис. 1. Вторичная структура белка (А — ?-спираль, Б — ?-складчатый слой) Третий уровень пространственной организации — третичная структура. Представляет собой ориентацию в пространстве полипептидной цепи, содержащей ?-спирали, ?-структуры и участки без периодической структуры (беспорядочный клубок). Дополнительное складывание скрученной полипептидной цепи образует компактную структуру. Это происходит, прежде всего, в результате взаимодействия между боковыми цепями аминокислотных остатков. Такая структура стабилизируется электростатическими силами, водородными связями, гидрофобными взаимодействиями и дисульфидными связями.

Пространственная форма всей белковой молекулы получила название конформация. Конформация характеризуется нестабильностью и может легко изменяться, что влияет на биологические функции белка. Конформация, находясь в которой белок обладает биологической активностью, называется нативной.

Четвертичной структурой обладают только некоторые белки. Четвертичная структура — это сложное надмолекулярное образование, состоящее их нескольких белков, имеющих свою собственную первичную, вторичную и третичную структуры. Каждый белок, входящий в состав четвертичной структуры, называется субъединицей.

Объединяются субъединицы в четвертичную структуру за счет слабых нековалентных связей (ионных, водородных, гидрофобных), и поэтому четверичная структура неустойчива и легко диссоциирует на субъединицы.