Pojęcie białek

Wyjaśniamy, co to są białka i rodzaje białek, które istnieją. Do czego służą, ich poziomy strukturalne i żywność.

Co to jest białko?

Białka są makrocząsteczkami zbudowanymi z jednostek strukturalnych zwanych aminokwasami. Zawsze zawierają w swojej strukturze węgiel, tlen, azot, wodór, a często także siarkę.

Aminokwasy są cząsteczkami organicznymi złożonymi z aminowej grupy funkcyjnej (-NH2) na jednym końcu i karboksylowej grupy funkcyjnej (-COOH) na drugim końcu. Istnieje dwadzieścia podstawowych aminokwasów, które w różnych kombinacjach tworzą podstawę białek. Dwa przykłady aminokwasów to alanina i cysteina:

Aminokwasy są łączone ze sobą za pomocą wiązań peptydowych, tj. połączenia końca z aminową grupą funkcyjną (-NH2) jednego aminokwasu z końcem zawierającym karboksylową grupę funkcyjną (-COOH) innego aminokwasu. W ten sposób aminokwasy są łączone w różnych kombinacjach i tyle razy, ile jest to konieczne, aż powstanie każde specyficzne białko. Przykład tworzenia wiązania peptydowego można zobaczyć na poniższym rysunku, gdzie alanina jest pokazana na różowo, cysteina na czerwono, a wiązanie peptydowe na niebiesko:

Zobacz także: Enzymy

Typy białek

Białka są bardzo ważne dla organizmu, ponieważ biorą udział we wszystkich procesach, które on przeprowadza. Mogą one być klasyfikowane według:

• Ich skład chemiczny:
  • Białka proste. Znane również jako holoproteiny, składają się tylko z aminokwasów lub ich pochodnych.
  • Białka skoniugowane. Zwane również heteroproteinami, ich strukturę oprócz aminokwasów tworzą inne substancje, takie jak m.in. metale, jony.
• Ich trójwymiarowy kształt (rozmieszczenie w przestrzeni ich struktury):
  • Białka włókniste. Ich struktura jest w postaci długich włókien i są one nierozpuszczalne w wodzie.
  • Białka globularne. Ich struktura jest zwinięta i zwarta, prawie kulisty kształt, i są one zazwyczaj rozpuszczalne w wodzie.

Do czego służą białka?

Białka są niezbędne dla organizmu ludzkiego i jego wzrostu. Niektóre z ich funkcji to:

• Strukturalne. Wiele białek jest odpowiedzialnych za nadawanie kształtu, elastyczności i wsparcia komórkom, a tym samym tkankom. Na przykład: kolagen, elastyna i tubulina.
• Immunologiczne. Przeciwciała to białka, które działają jako obrona przed czynnikami zewnętrznymi lub infekcjami dotykającymi organizmy ludzkie i zwierzęce.
• Motor. Miozyna i aktyna są białkami, które umożliwiają ruch. Ponadto, miozyna jest częścią pierścienia kurczliwego w podziale komórkowym, umożliwiając cytokinezę (oddzielenie komórek przez uduszenie).
• Enzymatyczne. Niektóre białka przyspieszają pewne procesy metaboliczne. Przykładami białek enzymatycznych są pepsyna i sacharoza.
• Homeostatyczne. Homeostaza to utrzymanie równowagi wewnętrznej w organizmach. Białka o funkcji homeostatycznej, wraz z innymi systemami regulacyjnymi, utrzymują regulację pH w tych organizmach.
• Rezerwa. Wiele białek jest źródłem energii i węgla dla wielu organizmów. Na przykład: kazeina i albumina owalna.

Poziomy strukturalne białek

Strukturę białka można podzielić na różne poziomy organizacji i rozmieszczenia jego jednostek składowych, według:

• Struktura pierwotna. Jest to sekwencja aminokwasów, które tworzą białko (odnosi się tylko do rodzajów aminokwasów, które tworzą jego strukturę i kolejność, w jakiej są one połączone).
• Struktura wtórna. Opisuje lokalną orientację różnych segmentów, z których zbudowane jest białko. Ogólnie rzecz biorąc, chociaż istnieją inne rodzaje, główne z nich to: Alpha helix (jest to segment o spiralnej strukturze na sobie) i Folded beta sheet (jest to segment o rozciągniętym i złożonym kształcie, podobnym do akordeonu). Kształty obu segmentów są generowane i stabilizowane głównie przez oddziaływania typu mostek wodorowy.
• Struktura trzeciorzędowa. Polega ona na rozmieszczeniu w przestrzeni struktury drugorzędowej, która może się uformować w postaci białek globularnych lub włóknistych. Struktura trzeciorzędowa jest stabilizowana przez interakcje Van der Waalsa, przez mostki disiarczkowe między aminokwasami zawierającymi siarkę, przez siły hydrofobowe i przez oddziaływania między rodnikami aminokwasów.
• Struktura czwartorzędowa. Powstaje w wyniku połączenia kilku segmentów peptydowych, czyli składa się z połączenia kilku białek. Białka o strukturze czwartorzędowej nazywane są również białkami oligomerycznymi i nie stanowią większości białek. Struktura ta jest stabilizowana przez ten sam rodzaj oddziaływań, które stabilizują strukturę trzeciorzędową.

Gdy białka są poddawane działaniu wysokich temperatur, drastycznych zmian pH, działania niektórych rozpuszczalników organicznych, wśród innych czynników, ulegają denaturacji. Denaturacja to utrata struktur drugorzędowych, trzeciorzędowych i czwartorzędowych, co powoduje, że łańcuch polipeptydowy nie ma żadnej stałej struktury trójwymiarowej; można powiedzieć, że jest zredukowany do swojej struktury pierwotnej. Jeśli białko odzyskuje te struktury (wraca do swojej pierwotnej postaci) to jest renaturyzowane. Poniższy obraz przedstawia różne struktury białka:

Pokarmy bogate w białko

Pokarmy bogate w białko są zalecane w zdrowej, wysokobiałkowej diecie. Koktajle dostarczają dużą część zalecanego dziennego źródła spożycia białka.

Istnieją dwa rodzaje pokarmów bogatych w białko, te pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Żywność wysokobiałkowa pochodzenia zwierzęcego to jaja, ryby, produkty mleczne oraz czerwone i białe mięso. Orzechy, soja, zboża i rośliny strączkowe są pokarmy o wysokiej zawartości białka roślinnego.

Referencje:

• „Białka motoryczne cytoszkieletu” przez Jose Manuel Andreu (Special Lasker Award). (listopad 2012).
• „Química biológica” Antonio Blanco. Wydanie ósme, El Ateneo (2006). ISBN: 9500204223.

Ostatnie wydanie: 5 października 2020 r. Jak cytować: „Proteiny”. Autor: María Estela Raffino. Z: Argentyna. Do: Concepto.de. Dostępne na: https://concepto.de/proteinas/. Dostęp: 24 marca 2021 r.