Jak działają białka? Białka to niezastępnymi elementami budującymi, które są konieczne do rozwoju i wymiany substancji w organizmie człowieka oraz wszystkich żywych istot.2 zdjęć

Wielkie molekule białka składają się z mniejszych cząsteczek – aminokwasów – i często mają bardzo złożoną strukturę.
Białka różnego rodzaju odgrywają wyjątkowo ważną rolę w organizmie człowieka. Strukturalne białka tkanki łącznej zawierają kolagen, białka skóry – keratin, a mięśniowe składają się z aktyny i miozynu; białka komórkowe są połączone z tubuliną. Inne białka to enzymy, które przyspieszają chemiczne reakcje wewnątrz komórek, a także hormony i antybody – białka uczestniczące w ochronie organizmu przed szkodliwym wpływem i chorobami. Białka krwi, takie jak hemoglobin i albumin, odpowiadają za to, aby krew tworzyła skrzepłe tylko wtedy, gdy to konieczne, np. w przypadku obrażeń.
AMINOKWASY – to strukturalne jednostki białek. Podobnie jak wszystkie organiczne związki, molekule białka zbudowane są z atomów węgla, wodoru i tlenu. Ponadto białka zawierają azot i w wielu przypadkach siarkę. Podstawową strukturalną jednostką molekuli białka jest aminokwas. Wiedzi się o około 20 typach aminokwasów, które mogą łączyć się ze sobą, tworząc ogromną liczbę różnych kombinacji.Niektóre aminokwasy można syntetyzować w organizmie, inne pochodzą wyłącznie z zewnątrz środowiska. Aby zachować zdrowie, człowiek musi spożywać co najmniej 30 gramów białka dziennie.
Podstawą molekuli aminokwasu jest łańcuch atomów węgla. Na końcach molekuli znajdują się dwa różne chemiczne grupy: z jednej strony – aminogrupa, z drugiej – resztka kwasu karbonicznego. Aminogrupa jednego aminokwasu może interagować z kwasową grupą sąsiedniego aminokwasu, przy czym uwalnia się molekula wody – ten proces stanowi podstawę formowania długich łańcuchów aminokwasów.
Struktura aminokwasu determinuje jego rozpuszczalność w wodzie, a także amfoteryczne właściwości – zdolność do działania zarówno jako kwas, jak i zasadă. To umożliwia, aby molekula białka istniała zarówno w kwaśnym, jak i w zasadowym środowisku. Aminokwasy posiadają również właściwości buferowe (regulujące poziom pH), co ma ogromne znaczenie dla homeostazy – utrzymywania stałości wewnętrznego środowiska organizmu.
Matrycą do formowania molekuli białka jest sekwencja DNA. W komórce synteza łańcuchów aminokwasów odbywa się na ribosomach przy udziale kwasu rybonukleiny RNA.
POCZĆTOWA STRUKTURA. Sekwencja aminokwasów, ułożonych na ribosomie, determinuje początkową strukturę białka. Porządek ich ułożenia z kolei jest zależny od sekwencji DNA. Ta początkowa struktura stanowi „kosztkę” molekuli białka.
DRUGA STRUKTURA. Po uformowaniu długiego polipeptydowego łańcucha on zaczyna organizować się w złożoną trójwymiarową strukturę; rzadko pozostaje w postaci prostego łańcucha aminokwasów. Proces formowania drugiej struktury odbywa się poprzez tworzenie wiązek wodoru, które, choć są dosyć słabe, wystarczają, aby utrzymać specjalną formę białka. Atomy wodoru interagują z określonymi atomami wewnątrz uformowanego łańcucha aminokwasów, tworząc dwie różne od siebie struktury molekuli białka.
Najczęściej występującą formą drugiej struktury jest α-spirala, zgięta w prawo. Taka struktura powstaje w wyniku tworzenia wiązek wodoru pomiędzy co czwartym aminokwasem. Inną formą jest β-składka – płaska struktura, w której wiązki wodoru występują pomiędzy dwoma paralelnymi polipeptydowymi łańcuchami. W niektórych molekulach białka można zaobserwować nawroty obu typów drugiej struktury na różnych odcinkach łańcucha.
Białko z bardzo długim polipeptydowym łańcuchem może dodatkowo formować trzecią i czwartą strukturę.
DENATURACJA BIAŁKA. W normalnych warunkach białka są względnie stabilne. Ich aktywność zależy od trójwymiarowej struktury oraz wiązek, które utrzymują molekulę w całości. Jednak te międzatomowe wiązki są wrażliwe na takie czynniki, jak podwyższone stężenie kwasu i temperatura. Proces utraty białkiem swojej trójwymiarowej struktury nazywany jest denaturacją. W niektórych przypadkach ten proces może być odwracalny. Jeśli jednak zmiany pH lub temperatury osiągają ekstremalne wartości, proces staje się nieodwracalny.