Внесок А. Данилевського, Е. Фішера, Ф. Сенгера, Л. Полінга у вивчення білків

Білки — високомолекулярні азотисті органічні речовини, побудовані з амінокислот і грають фундаментальну роль у структурі та життєдіяльності організмів. Білки — основна і необхідна складова частина всіх організмів. Саме Білки здійснюють обмін речовин іенергетичні перетворення, нерозривно пов’язані з активними біологічними функціями. Суха речовина більшості органів і тканин людини і тварин, а також велик, а частина мікроорганізмів складаються головним чином з білків (40−50%), причому рослинному світу властиво відхилення від цієї середньої величини в бік зниження, а тварині - підвищення. Мікроорганізми звичайно багатшi білком (деякі ж віруси є майже чистими білками).

Таким чином, в середньому можна прийняти, що 10% біомаси на Землі представлено білком, тобто його кількість вимірюється величиною порядку 1012 — 1013 тонн. Білкові речовини лежать в основі найважливіших процесів життєдіяльності. Так, наприклад, процеси обміну речовин (травлення, дихання, виділення, та інші) забезпечуються діяльністю ферментів, які є за своєю природою білками. До білків відносяться іскоротливі структури, що лежать в основі руху, наприклад скорочувальної білок м’язів (актоміозін), опорні тканини організму (колаген кісток, хрящів, сухожиль), покриви організму (шкіра, волосся, нігті ітощо), що складаються головним чином з колагену, еластін, кератину, а також токсини, антигени і антитіла, гормони та інші біологічно важливі речовини.

Роль білків у живому організмі підкреслюється вже саме їх назвою «протеїни» (у перекладі з грецького protos — перше, первинний), запропонованим у 1840 роцi голландським хіміком Г. Мульдером, який виявив, що в тканинах тварин і рослин містяться речовини, що нагадують за своїми властивостями яєчний білок.

Поступово було встановлено, що білки являють собою великий клас різноманітних речовин, побудованих за однаковим планом. Відзначаючи першорядне значення білків для процесів життєдіяльності, Енгельс визначив, що життя є спосіб існування білкових тіл, що полягає в постійному самооновленнi хімічних складових частин цих тіл.

У природі існує приблизно 1010−1012 різних білків, що забезпечують життєдіяльність організмів усіх ступенів складності від вірусів до людини, вони забезпечують життя більше 2 млн. видів організмів.Білками є ферменти, антитіла, багато гормонів та інші біологічноактивні речовини. Необхідність постійного оновлення білків лежить в основі обміну речовин. Саме тому білки і стали тим винятковим матеріалом, який послужив основою виникнення життя на Землі. Жодна речовина з усіх речовин біологічного походження не має настільки великого значення і не має настільки багатограннi функціi в житті організму як білки.

Ф. Енгельс писав: «Скрізь, де ми зустрічаємо життя, ми знаходимо, що воно пов’язано з яким-небудь білковим тілом і всюди, де ми зустрічаємо яке-небудь білкове тіло, яке не перебуває у процесі розкладання, ми безвинятку зустрічаємо і явища життя «.

Дослідження білків

Свою назву білки отримали від яєчного білка, яке з прадавніх часів використовувався людиною як складова частина їжі. Згідно з описами Плінія Старшого, вже в Давньому Римі яєчний білок застосовувався і як лікувальнийзасіб. Однак справжня історія білкових речовин починається тоді, коли з’являються перші відомості про властивості білків як хімічних сполук (згортання при нагріванні, розкладання кислотами та міцними лугами і т. п.). Серед білків тваринного походження, слідом за яєчним білком, були охарактеризовані білки крові. Творення згустків крові при її згортаннi описано ще засновником вчення про кровообіг У. Гарвея; пізніше на цей факт звернув увагу і Р. Бойль. Серед рослинних білків пальма першості належить нерозчинної у воді клейковині з пшеничного борошна, яку вперше отримав Я. Беккаріа. У своїх роботах, він відзначив схожість клейковини з речовинами тваринної природи.

Вперше термін білковий (albumineise) стосовно всіх рідин тваринного організму використав французький фізіолог Ф. Кене в 1747 р., і саме в такому тлумаченні термін увійшов у 1751 р. в «Енциклопедію» Д. Дідроі Ж. Д’Аламбера.

З цього періоду дослідження, пов’язані з отриманням білків, набувають систематичний характер.

Питання про будову білкових речовин вперше був поставлений А. Я. Данилевським в 1888 р. Він висловив припущення, що амінокислоти з'єднуються в білках за типом пептидів, т. б. за рахунок своїх амінних і карбоксильних груп.

Данилевський вважав, що білки складаються з поліпептидних ланцюгів, які в свою чергу з'єднуються між собою за рахунок додаткових зв’язків, завдяки чому вони володіють великою міцністю. Цими додатковими зв’язками можуть бути зв’язку за рахунок сульфігідрідних груп цистеїну, за рахунок гідроксильних і карбоксильних груп оксикислот — Тирозин, серину та ін. i, нарешті, за рахунок водневих атомів, приєднаних до азоту.

Атоми, водню, згідно зі схемою, як би розподіляються між атомом кисню однієї пептидного ланцюга і атомом азоту — інший і таким чином пов’язують поліпептиди один з одним у вигляді містків з водню. З відомих нам 22 амінокислот може вийти величезна кількість різних білкових речовин у живих організмів. Окремі білки, що зустрічаються в організмах, відрізняються один від одного не тільки складом амінокислот, але і порядком їх поєднання.

У 1902 р Фішер підтвердив теорію А. Я. Данилевського про те, що амінокислоти пов’язані між собою саме за типом кислотних амідів (-CO-NH). Згодом Фішер і Абдергальден справили синтез поліпетідов поза організмом, користуючись хлорангидридами амінокислот. Вони отримали поліпептид, що складається з 19 амінокислот. Це з'єднання, хоча й давало біуретову реакцію, не володіло всіма властивостями природних білків. А. Я. Данилевський також отримав белковоподобних з'єднання, але на відміну від Абдергальдена і Фішера він використав не чисті амінокислоти, а пептони, що утворилися при гідролізі білка.

У 70-х роках XIX ст. була запропонована уреідная теорія будови білка. У 1903 р німецький вчений Е.Г.Фішер запропонував пептидную теорію, яка стала ключем до таємниці будови білка. Фішер припустив, що білки є полімери із залишків амінокислот, з'єднаних пептидним зв’язком NH-CO. Ідея про те, що білки — це полімерні освіти, висловлювалася ще в 1888 р російським ученим А.Я.Данілевскім. Ця теорія отримала підтвердження в наступних роботах. Згідно поліпептидного теорії білки мають певну структуру. білок життєдіяльність данилевський полінг Багато білки складаються з декількох поліпептидних частинок, які складаються в єдиний агрегат. Так, молекула гемоглобіну (С738Н1166S2Fe4O208) складається з чотирьох субодиниць. Відзначимо, що Mr білка яйця = 36 000, Mr білка м’язів = 1 500 000.

У результаті робіт Е. Фішера стало ясно, що білки являють собою лінійні полімери амінокислот, з'єднаних один з одним амідній (пептидного) зв’язком, а все різноманіття представників цього класу сполук могло бути пояснено відмінностями амінокислотного складу і порядку чергування різних амінокислот в ланцюзі полімеру. Однак ця точка зору не відразу отримала загальне визнання: ще протягом трьох десятиліть з’являлися інші теорії будови білків, зокрема такі, які грунтувалися на уявленні, що амінокислоти не є структурними елементами білків, а утворюються як вторинні продукти при розкладанні білків у присутності кислот або лугів.

Подальші дослідження були спрямовані на визначення молекулярної маси білків з використанням ультрацентрифуги, сконструйованої в 1925;1930 рр. Сенгером та отримання білків в кристалічному вигляді, що є надійним доказом чистоти (гомогенності) препарату. Зокрема, в 1926 р Д. Самнер виділив з насіння канавалії білок (фермент) уреазу в кристалічному стані; Д. Нортроп і М. Кунітц в 1930;1931 рр. отримали кристали пепсину і трипсину.

У 1951 р Полінг і Корі розробили модель вторинної структури білка, названої альфа-спіраллю. У 1952 р Ліндерстрём-Ланг припустив існування трьох рівнів організації білкової молекули: первинний, вторинний, третинний. У 1953 р Сенгер вперше розшифрував послідовність амінокислот в інсуліні. У 1956 р Мур і Стейн створили перший автоматичний аналізатор амінокислот. У 1958 р Кендра і в 1959 р Перутц розшифрували тривимірні структури білків — міоглобіну і гемоглобіну. У 1963 р Цан синтезував природний білок інсулін.

Таким чином, широко відоме положення про природу життя: «Життя є спосіб існування білкових тіл», сформульоване Ф. Енгельсом поступово отримувало достовірне наукове підтвердження.

В даний час абсолютно достовірно встановлено, що білки (білкові речовини) складають основу і структури і функції всіх живих організмів, для яких характерні широке розмаїття білкових структур і їх висока впорядкованість; остання існує в часі і в просторі. Дивовижна здатність живих організмів до відтворення собі подібних також пов’язана з білками. Скоротність, рух — неодмінні атрибути живих систем — мають пряме відношення до білкових структур м’язового апарату. Нарешті, життя немислиме без обміну речовин, постійного оновлення складових частин живого організму, т. Е. Без процесів анаболізму і катаболізму (цього дивного єдності протилежностей живого), в основі яких лежить діяльність каталітично активних білків — ферментів.

За образним висловом одного з основоположників молекулярної біології Ф. Крику, білки важливі перш за все тому, що вони можуть виконувати найрізноманітніші функції, причому з незвичайною легкістю і витонченістю.

Література

• 1. С айт «Введення в хімію білків» http://bono-esse.ru/
• 2. Сайт «Біофайл.Научно-інформаційний журнал.» http://biofile.ru/
• 3. Cайт iнформацiйний http://refs.co.ua/79 873-Harakteristika_belkov.html
• 4. Сайт «Біологія» http://ru.osvita.ua/