Tradycyjnie utrzymuje się często nadal podział struktury białka na pierwszorzędową, czyli strukturę pierwotną, oraz struktury wyższego rzędu (drugo-, trzecio- i czwartorzędowe), zwane też strukturami wtórnymi.

Strukturę pierwszorzędową białka wyznaczają liczba, rodzaj i kolejność (sekwencja) reszt aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. Ten_rodzaj struk­tury utrwalają wyłącznie wiązania peptydowe.

Znajomość struktury pierwotnej umożliwia w pewnej mierze zrozumienie wtórnej struktury białek, ponieważ konformacja ich cząsteczek jest zasadniczo uwarunkowana sekwencją aminokwasową polipeptydów tworzących cząsteczki białka. Struktura pierwotna białek jest zdeterminowana genetycznie, toteż każda cząsteczka tego samego białka ma zawsze jednakową sekwencję aminokwasów. Oznacza to, że budowa przestrzenna oraz właściwości fizykochemiczne i biologiczne białek są również uwarunkowane genetycznie.

Do chwili obecnej określono strukturę pierwszorzędową łańcuchów polipeptydowych kilkuset białek, w tym również przynajmniej kilkudziesięciu białek roślinnych (np. rybonukleazy, chymotrypsyny, cytochromów, papainy, inhibitora białkowego trypsyny i in.). Sekwencje aminokwasów w papainie -proteinazie roślinnej przedstawia rysunek 2.5.

Z dotychczasowych badań wynika, że określone sekwencje aminokwasowe łańcuchów polipeptydowych białek nie mają charakteru okresowego. Stwier­dzono, że np. aminokwasy kwaśne (a także aromatyczne i zasadowe) występują często w łańcuchu białkowym w skupieniach; nierzadko też ten sam rodnik aminokwasowy występuje kilkakrotnie obok siebie w łańcuchu peptydowym.

Białka różnego pochodzenia, lecz pełniące podobne funkcje wykazują duże podobieństwa; mówimy wówczas, że są to białka homologiczne. Podobieństwa takie występują min. w cząsteczkach insuliny, cytochromu C, a także w cząsteczkach wielu enzymów proteolitycznych. Ustalenie podobieństwa struktury pierwszorzędowej białek ma istotne znaczenie w rozważaniach nad zależnością struktury cząsteczki i jej funkcji. Umożliwia także ustalenie pokrewieństwa genetycznego różnych roślin i zwierząt opartego na głębszych podstawach niż cechy morfologiczne.

Roślinne enzymy proteolityczne mają też zbliżoną budowę pierwszo­rzędową. Sekwencję ich aminokwasów przedstawia tabela 2.2.

Pod pojęciem struktury drugorzędowej rozumiemy sposób i stopień skręcenia lub „pofałdowania" łańcucha peptydowego. Wyróżniamy tzw. strukturę heliks (czyli strukturę śrubową) oraz strukturę fałdową.

Strukturę trzeciego rzędu odnosi się zwykle do białek globularnych. Ten rodzaj struktury obejmuje dodatkowe zwinięcie łańcucha polipeptydowego w ściśle określony sposób.

Cząsteczki większości białek są zbudowane z więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego. Strukturę czwartego rzędu określa zatem sposób asocjacji podjednostek białkowych (stanowiących jeden lub kilka łańcuchów peptydo-wych) w większe agregaty.

Białka globularne dzieli się zgodnie z tradycją na białka proste i złożone.

Białka proste dzielimy zwykle na trzy grupy: histony, albuminy i globuliny.

1. Histony są to drobnocząsteczkowe białka zasadowe (20 000 - 30 000 Da) zawierające znaczne ilości argininy i lizyny. Występują one w chromatynie jądrowej, gdzie są związane głównie z kwasem deoksyrybonukleinowym. Histonom przypisuje się dużą rolę w budowie nukleosomów (składnika chromosomów) oraz w regulacji aktywności genów.

2. Albuminy należą do białek rozpuszczalnych w wodzie i w rozcieńczo­nych roztworach soli. Mają stosunkowo niewielką masę cząsteczkową (15 000 --65 000 Da). Jest to liczna grupa białek, których obecność można wykazać w każdej żywej komórce roślinnej i zwierzęcej.

3. Globuliny źle rozpuszczają się w wodzie, natomiast dobrze w roztworach soli obojętnych (np. w 5-10% NaCl). Ich masy cząsteczkowe przyjmują wartości od 25 000 do 350 000 Da. Są szeroko rozpowszechnione w roślinach, a duże ich ilości odkładają się jako białka zapasowe w liścieniach nasion oraz w warstwie aleuronowej ziarniaków.

Albuminy i globuliny są ważnymi składnikami cytoplazmy podstawowej (hialoplazmy), dlatego też tkanki embrionalne (np. zarodki ziarniaków, stożki wzrostu rośliny, młode liście) zawierają znaczne ich ilości. Oba typy białek występują szczególnie obficie w płynach ustrojowych (osocze krwi, limfa, mleko) oraz w tkance mięsnej. Liczne frakcje globulin i albumin wykazują aktywność enzymatyczną. Należą do nich również inhibitory wielu enzymów (np. proteinaz i amylaz). Białka te cechuje także duża wartość odżywcza ze względu na korzystny skład aminokwasów niezbędnych (egzogennych).

Do białek prostych zaliczamy również prolaminy i gluteliny, które stanowią podstawową masę tzw. glutenu. Białka te nie zostały objęte ogólną klasyfikacją, gdyż występują tylko w ziarnie zbóż.

Prolaminy należą do białek kwaśnych i są zlokalizowane w komórkach skrobiowej części bielma ziarniaków zbóż. Najłatwiej rozpuszczają się w 60-80% etanolu. Pod względem składu aminokwasowego wyróżniają się szczególnie dużą ilością proliny i glutaminy, natomiast zawierają niewielką ilość glicyny, tryptofanu i lizyny. Znamy następujące rodzaje prolamin: gliadyny ziarna pszenicy i żyta, hordeinę jęczmienia, zeinę kukurydzy i inne.

Gluteliny - jest to grupa białek występujących w skrobiowej części bielma ziarniaków zbóż. Rozpuszczają się tylko w roztworach zasad i kwasów. Mają zbliżony skład aminokwasowy do prolamin. Ich masy cząsteczkowe wahają się w szerokich granicach, od kilkudziesięciu tysięcy do ponad 3,5 milionów, więc należy sądzić, że ich struktura cząsteczkowa jest bardzo skomplikowana. Gluteliny stanowią, oprócz prolamin, drugi podstawowy składnik białka kompleksowego - glutenu. Do białek prostych należą ponadto, omówione wcześniej, skleroproteiny, czyli białka fibrylarne.

Białka złożone w zależności od rodzaju grupy prostetycznej dzieli się zwykle na: lipoproteiny, glikoproteiny, chromoproteiny i nukleoproteiny.

1. Fosfoproteiny stanowią niewielką grupę białek zawierających kwas fosforowy estrowo związany z grupami alkoholowymi seryny i treoniny. Są one reprezentowane przez kazeinę mleka oraz witelinę i fosfitynę żółtka jaja.

2. Lipoproteiny są to różnorodne połączenia białek z tłuszczami właś­ciwymi, fosfolipidami, kwasami tłuszczowymi i cholesterolem. Związki te są zasadniczym składnikiem strukturotwórczym wszystkich błon komórkowych.

3. Glikoproteiny są białkami zawierającymi różne reszty cukrowe i ich pochodne. Duże ilości tych połączeń znajdują się we krwi i śluzach. Gliko­proteiny pełnią wiele funkcji, m.in. mają właściwości hormonów gonado-tropowych. Hormon tkankowy (czynnik krwiotwórczy) erytropoetyna oraz substancje grupowe krwi są glikoproteinami.

4. Chromoproteiny to białka zawierające następujące barwne grupy prostetyczne: żelazoporfiryny, karotenoidy, nukleotydy flawinowe. Należą tutaj: hemoglobina, cytochromy, flawoproteiny, fitochrom i wiele innych. Chromo­proteiny spełniają ważną funkcję w zjawiskach oddechowych, transporcie i magazynowaniu jonów żelaza i miedzi oraz w procesie widzenia. Ponadto niebieski barwnik fitochrom (specyficzna chromoproteina), występujący w roślinach w niezwykle małych ilościach, odgrywa rolę czułego fotoreceptora włączonego w system reakcji odpowiedzialnych za przebieg procesów wzrostowych i rozwojowych, zwłaszcza uczestniczy w fotomorfogenezie.

5. Nukleoproteiny są zbudowane z białek i kwasów nukleinowych. Wystę­pują w jądrze komórkowym oraz w rybosomach, uczestnicząc w biosyntezie białka i przenoszeniu cech dziedzicznych.

Białka krwi

Krew składa się z elementów morfotycznych (czerwone i białe ciałka oraz płytki krwi) zawieszonych w płynnym osoczu. Białka krwi możemy orientacyjnie podzielić na dwie grupy:

a) białka erytrocytów (czerwone ciałka),

b) białka osocza krwi.

Podstawowym białkiem erytrocytów jest hemoglobina (32-33% masy erytrocytów). Cząsteczka hemoglobiny składa

się z czterech pierścieni hemowych i czterech łańcuchów polipeptydowych (parami identycznych) typu histonów (rys. 2.18). Atom żelaza każdego pierście­nia hemowego jest powiązany koordyna­cyjnie z jednym łańcuchem polipeptydo-wym za pośrednictwem reszty imidazolowej histydyny. Podstawowa rola hemoglobiny polega na transporcie tlenu do wszystkich tkanek organizmu za po­średnictwem naczyń krwionośnych. Tlen przyłącza się do jonu żelazawego hemu (tworząc oksyhemoglobinę), nie utleniając go jednak, lecz utlenowując, co oznacza,

że nie następuje zmiana wartościowości żelaza. Reakcja ta jest odwracalna, a jej

kierunek zależy od stężenia tlenu w komórce.

Hb + O₂<=>HbO₂

Hemoglobina może połączyć się również z tlenkiem węgla, co uniemożliwia wiązanie tlenu i doprowadzenie go do tkanek.

W wyniku utlenienia hemoglobina przechodzi w methemoglobinc (met-Hb), przy czym dwuwartościowy jon żelaza (Fe²⁺) zostaje utleniony do Fe³⁺, co powoduje utratę zdolności przyłączania tlenu.

Podczas gotowania mięsa hemoglobina przekształca się również w methe-moglobinę o barwie brunatnej, w związku z czym gotowane mięso przyjmuje szarobrunatne zabarwienie. Inna pochodna hemoglobiny, tzw. nitrozohe-moglobina, powstaje w wyniku peklowania mięsa, czyli traktowania go tlenkiem azotu wytworzonym z azotanu lub azotynu. Zabieg peklowania, oprócz znaczenia konserwującego, nadaje mięsu świeży wygląd i czerwona barwę.

Białka osocza krwi stanowią ok. 85% jego suchej masy. Dzielimy je na albuminy i globuliny.

Albuminy osocza służą głównie do regulacji ciśnienia osmotycznego krwi. Substancje te wiążąc się z wodą utrzymują stałą objętość krwi w organizmie. Drugą ważną funkcją albumin jest transport różnych substancji za pomocą krwiobiegu. Przenoszą one z prądem krwi kwasy tłuszczowe, cholesterol, leki i różne jony nieorganiczne. Ponadto albuminy osocza stanowią rezerwę białkową dla organizmu podczas choroby lub głodu.

Białka globulinowe osocza mają bardziej zróżnicowane funkcje niż albu­miny. Ich skład chemiczny podobny jest do białek złożonych. Są to gliko-, lipo- lub metaloproteiny. Wśród tej grupy białek wyróżniamy: a_v a₂, fi i ^-globuliny. Wymienione rodzaje globulin (z wyjątkiem /-globulin) pełnią funkcje trans­portowe, przenosząc drogą krwiobiegu następujące substancje: cholesterol, kwasy tłuszczowe, lipidy, hormony sterydowe, witaminy rozpuszczalne w tłuszczach oraz jony żelazowe i miedziowe. Jedną z odmian ^globulin nazywamy protrom-biną, która po przekształceniu się w trombinę bierze udział w krzepnięciu krwi. Fibrynogen - prekursor fibryny (włóknika) jest zaliczany też do białek ^-globu-linowych. W sensie chemicznym jest to glikoproteina (m.cz. 340 000 Da) odgrywająca również rolę w krzepnięciu krwi.

Poważną część frakcji globulinowej stanowią globuliny odpornościowe, zwane przeciwciałami lub immunoglobulinami, które są reprezentowane głównie przez ^-globuliny będące glikoproteinami. Wprowadzenie do tkanek ustroju zwierzęcego obcych - zwłaszcza chorobotwórczych - substancji, zwanych antygenami, powoduje wzmożoną syntezę globulin odpornościowych. Zadaniem właśnie tej frakcji białek jest unieszkodliwienie antygenu przez wytworzenie kompleksu antygen-przeciwciało (AP).

W osoczu krwi, we frakcji a- i ^-globulin, znajduje się także stały poziom specyficznych przeciwciał, tzw. izoaglutynin, których funkcją jest obrona organizmu przed obcymi krwinkami. Powodują one aglutynację, czyli zlepianie się obcych krwinek.

Białka mleka

Mleko krowie zawiera przeciętnie od 3 do 3,6% białka. Najważniejszymi białkami mleka są:

a) kazeina,

b) laktoglobuliny i laktoalbuminy.

Na kazeinę przypada ok. 75-85% białek mleka. Ze względu na obecność reszt fosforanowych jest ona zaliczana do fosfoprotein. Kwas ortofosforowy związuje się głównie estrowo z grupami hydrokylowymi seryny i treoniny.

Kazeina zawarta w mleku świeżym nie jest białkiem jednorodnym, lecz składa się z trzech zasadniczych frakcji: alfa, beta i kappa kazeiny. Poszczególne frakcje kazeiny różnią się między sobą składem chemicznym i właściwościami fizykochemicznymi. Pierwsze dwie frakcje (a i fi) są wrażliwe na jony Ca⁺⁺ i wytrącają się z roztworu w ich obecności.

Szczególną cechą kappa-kazeiny jest obecność w jej cząsteczkach dwóch grup prostetycznych: fosforanowej oraz cukrowej (galaktozy, galaktozaminy). Frakcję tę można więc nazwać fosfoglikoproteiną. Kappa kazeina dzięki zawartości reszt cukrowych wykazuje znaczną hydrofilność (powinowactwo do wody), co ma duże znaczenie w utrzymaniu dwu pozostałych frakcji w formie roztworu koloidowego. Wszystkie trzy frakcje występujące w mleku w obecności jonów Ca⁺⁺ łączą się ze sobą, tworząc skupienia cząsteczek (agregaty) w postaci micel koloidowych. Zakłada się, że jądro micel stanowią a- i /^-kazeiny, a jej powierzchnię N-kazeina. W miceli kazeiny przeważają wolne grupy kwasowe zdolne do jonizacji (pochodzące głównie z aminokwasów dikarboksylowych i reszt kwasu ortofosforowego). W tej sytuacji micela zachowuje się jak kwas, two­rząc sól z jonami wapnia, czyli kazeinian wapnia. Kompleks fosfo-kazeino-wap-niowy (micela) jest nierozpuszczalny i występuje w postaci zawiesiny. Wprowa­dzając kwas do mleka spowodujemy uwolnienie się jonu Ca⁺⁺ z miceli oraz cofnięcie dysocjacji części grup kwasowych. Przy pH ok. 4,6, tzn. w punkcie izoelektrycznym, kazeina wykazuje minimalną rozpuszczalność, wytrącając się z mleka.

Zjawisko analogiczne do wyżej opisanego zachodzi przy samoukwaszaniu się mleka. Powstający wówczas z laktozy kwas mlekowy (fermentacja mlekowa) zakwasza środowisko, powodując wytrącanie się kazeiny w postaci masy twarogowej. Przemiany te przedstawia reakcja:

kazeina-Ca + 2CH₃CHOHCOOH = kazeina + (CH₃CHOHCOOH)₂Ca

(wytrącona) mleczan wapnia

Wytrącanie się kazeiny z mleka mogą również przeprowadzać enzymy proteolityczne (rozkładające białka): chymozyna (podpuszczka) i trypsyna. W tym przypadku pod wpływem enzymów zostaje zaburzona struktura miceli bez zmiany pH mleka. Chymozyna działa na kappa-kazeinę, odszczepiając od niej, przez hydrolizę, glikopeptyd (m.cz. 5000-8000 Da) o znacznej hydrofilności. Po hydrolizie kappa-kazeiny a więc czynnika stabilizującego złożoną strukturę miceli, następuje degradacja rodzimej miceli i ponowna rekonstrukcja złożonego kompleksu kazeiny, ale w postaci fosfoparakazeinianu wapnia. W wyniku tej skomplikowanej przemiany sól wapniowa fosfoparakazeiny wypada z roztworu, tworząc skrzep używany do wyrobu wartościowych serów podpuszczkowych. Białka mleka mają wysoką wartość odżywczą ze względu na dużą zawartość aminokwasów niezbędnych.

Białka mięśni

Znajomość białek tkanki mięśniowej jest ważna z dwóch powodów: a) mają one wysoką wartość odżywczą, b) prawie połowa wszystkich przemian metabolicznych (zwłaszcza procesy oddechowe) jest zlokalizowana właśnie w mięśniach.

Tkanka mięśniowa zawiera 60-80% wody, 16-21% białka, kilka procent tłusz­czu i ok. 1% glikogenu. Wśród drobnocząsteczkowych związków organicznych należy wymienić połączenia wysokoenergetyczne - kreatynę i ATP, znaczną ilość witamin z grupy B i wiele innych związków organicznych i nieorganicznych.

Białka mięśni szkieletowych można podzielić na dwie zasadnicze grupy:

a) białka sarkoplazmy, czyli cytoplazmy otaczającej w komórce mięśniowej miofibryle;

b) białka miofibryli, czyli poprzecznie prążkowanych, cienkich włókienek komórki mięśniowej.

Rozpuszczalne w zimnej wodzie białka sarkoplazmy, stanowiące ok. 30% białek mięśni nazywamy miogenami. Białka te mają charakter enzymatyczny. Są to przede wszystkim enzymy ciągu glikolitycznego oraz kinaza kreatynowa. Do omawianej grupy białek należy również wspomniana już mioglobina o budowie

zbliżonej do podjednostki hemoglo­biny. Mioglobina wiąże się z tlenem silniej niż hemoglobina, stanowiąc rezerwę tlenową mięśni.

Najważniejszymi białkami strukturalnymi miofibryli są aktyna i miozyna. Decydują one o kurcz-liwości mięśnia. Miozyna należy do globulin, a jej masa cząsteczkowa wynosi ok. 500 000 Da. Cząsteczka miozyny ma kształt pałeczki i jest zbudowana z dwóch symetry­cznych łańcuchów polipeptydo-wych, skręconych śrubowo wokół siebie (tworząc nadheliks). Każdy z tych łańcuchów ma strukturę śrubową. Na jednym z końców cząsteczki oba łańcuchy mają budowę nie uporządkowaną, przyjmując formę kłębka W tych fragmentach globularnych miozyny jest zlokalizowana aktyw­ność enzymatyczna ATPazy -enzymu rozkładającego ATP do ADP i ortofosforanu. Uwalniana w tej reakcji energia chemiczna jest przekształcana w energię mecha­niczną w czasie skurczu i rozkur-czu mięśnia. Drugie białko kurczliwe - aktyna stanowi ok. 14% ogółu białek mięśnia. Aktyna występuje w dwóch postaciach: globularnej (aktyna G) i fibrylarnej (aktyna F). Długa nić aktyny F powstaje w wyniku polimeryzacji molekuł aktyny G w obecności ATP jako źródła energii.

Zgodnie z obserwacjami mikroskopowymi, w miofibrylach wyróżniamy dwa rodzaje włókienek białkowych różniących się grubością. Noszą one nazwę filamentów. Grubsze filamenty są zbudowane z miozyny, w cieńszych zaś jest zlokalizowana aktyna.

W miofibrylach komórki mięśniowej miozyna łączy się za pomocą swej części globularnej z aktyną, dając aktomiozynę. Ważną właściwością kompleksu aktomiozynowego jest jego zdolność do kurczenia się w obecności ATP, Mg⁺⁺ i Ca⁺⁺. Podczas pracy mięśni filamenty miozyno we współdziałają z filamentami aktynowymi. Przypuszcza się, że istota skurczu mięśnia polega na przesuwaniu się obu rodzajów filamentów względem siebie, przy czym ich długość nie zmienia się.

Niektóre ważniejsze białka roślinne

Białka liści-ekstrahowane z zielonych liści można podzielić na dwie grupy: białka występujące w chloroplastach i w cytoplazmie. Te pierwsze obejmują 50-65% ogólnej ilości białek zawartych w komórkach liści. Większość białek enzyma­tycznych chloroplastów łatwo rozpuszcza się w roztworach wodnych i jest zlokalizowana w stromie organelli. Enzymy te uczestniczą w przyswajaniu i redukcji C0₂, w syntezie skrobi, kwasów tłuszczowych, lipidów, aminokwasów i białek, kwasów nukleinowych, porfiryn, karotenoidów i chinonów. Jednym z najdokładniej poznanych rozpuszczalnych białek chloroplastów jest enzym karboksylaza/oksygenaza rybulozo-bisfosforanowa. Enzym ten stanowi ok. połowę białek rozpuszczalnych liści i odgrywa główną rolę zarówno w fotosyntetycznym wiązaniu C0₂, jak i w procesie fotooddychania roślin. Białko to pełni również funkcję zapasową. Podczas starzenia się liści produkty proteolizy (aminokwasy) wspomnianej karboksylazy są transportowane do formujących się owoców i nasion. Pozostałe białka chloroplastów (ok. 50%) należą do białek strukturalnych; nie rozpuszczają się w roztworach wodnych (lecz pod wpływem detergentów), a wespół z fosfo- i galaktolipidami tworzą błony tylakoidów. Aktywność foto-systemów I i II jest związana z tą frakcją białek.

Białka bulw ziemniaka

Zawartość białka w świeżej masie bulw ziemniaka waha się w granicach 1,1-2,5%. Są to głównie albuminy i globuliny. Około połowę azotu ogólnego w bulwach ziemniaka stanowią związki niebiałkowe, reprezentowane w więk­szości przez wolne aminokwasy i amidy (glutaminę i asparaginę). Związki azotowe (w tym białka) nie są równomiernie rozmieszczone w tkankach bulwy. Największe ilości tych związków występują głównie w zewnętrznej strefie bulwy (tj. w przylegających do skórki lub korka warstwie kory pierwotnej) oraz w mniejszej mierze w jej części środkowej - rdzeniu. Białka bulw ziemniaka charakteryzują się wysoką wartością odżywczą, ponieważ zawierają znaczne ilości aminokwasów niezbędnych, szczególnie lizyny i leucyny.

Białka nasion roślin strączkowych

Zawartość białka w nasionach roślin strączkowych waha się w szerokich granicach od 14% u niektórych odmian fasoli do 40% i więcej w nasionach soi i łubinu. Białka te są reprezentowane głównie przez globuliny, które stanowią 60-90% białka ogólnego. Pozostałe białka należą do albumin, a ich poziom w nasionach różnych gatunków roślin strączkowych jest bardzo zmienny, przyjmując wartości od 10 do 40% białka całkowitego.

Globuliny występujące w liścieniach nasion roślin motylkowatych są, w zasadzie, białkami zapasowymi. Globuliny te dzieli się na dwa zasadnicze typy: wicyliny (7S) i leguminy (11S). Wicyliny te charakteryzują się mniejszymi masami cząsteczkowymi (ok. 180 000) niż leguminy (ok. 360 000). Wśród wymienionych typów białek pod względem ilościowym dominują zwykle globuliny typu 11S.

Wszystkie globuliny wyodrębnione z nasion roślin strączkowych cechuje złożona struktura czwartorzędowa. W obecności substancji dysocjującej (mocznika, chlorowodorku guanidyny) lub przy ekstremalnych wartościach pH (np. poniżej 3) ulegają one dysocjacji.

Białka ziarniaków zbóż

Zboża dostarczają w skali światowej ponad dwie trzecie ilości białka, a nasiona roślin strączkowych tylko 18%. Ilość białka w ziarniakach zbóż jest cechą dziedziczną, silnie jednak modyfikowaną przez czynniki ekologiczne, poziom i jakość nawożenia itp., dlatego zawartość tego składnika w ziarniakach różnych gatunków zbóż waha się od 5 do 25% suchej masy (tab. 2.3). Najwięcej białka zawiera zwykle ziarno pszenicy i pszenżyta, nieco mniej ziarno żyta, jęczmienia i owsa. Najuboższe w związki białkowe są ziarniaki ryżu i kukurydzy.

Koncentracja białka w częściach anatomicznych ziarniaka jest zróżnico­wana. Najwięcej białka zawierają: warstwa aleuronowa i subaleuronowa (20-50%) oraz zarodek (18-35%), najmniej zaś skrobiowa część bielma, a zwłaszcza okrywa owocowonasienna (3-10%). W obrębie skrobiowej części bielma zawartość białka nie jest jednakowa i zmniejsza się od warstwy subaleuronowej w kierunku jego środkowej części. Najmniej białka zawiera centralna mączysta część bielma, wypełniona głównie ziarnami skrobiowymi.

Całkowita ilość białka zawartego w określonych częściach ziarniaka jest także niezróżnicowana. Na skrobiową strefę bielma przypada 65-75%, ponieważ stanowi ono zasadniczą część masy ziarniaka. Zarodki zawierają 5-20% ogólnej ilości białka, warstwa aleuronowa 10-20% i okrywa owocowonasienna ok. 4%.

Białka występujące w różnych tkankach ziarniaków różnią się między sobą min. składem aminokwasowym. Białka skrobiowej części bielma zawierają mało lizyny oraz znaczną ilość kwasu glutaminowego (w 95% w formie glutaminy) i proliny. Białka zarodka i warstwy aleuronowej mające dużą wartość odżywczą, cechują się stosunkowo wysoką ilością argininy, lizyny i kwasu asparaginowego.

Oprócz białka, ziarniaki zawierają znaczną ilość azotu niebiałkowego. Na przykład w ziarnie pszenicy azot niebiałkowy stanowi ok. 10% azotu ogólnego.

Jest on reprezentowany głównie przez wolne aminokwasy i amidy (w 50-60%) oraz peptydy, zasady purynowe i pirymidynowe, nukleotydy i inne drobnocząs-teczkowe związki azotowe.

Substancje białkowe ziarniaków można podzielić na 4 grupy: albuminy, globuliny, prolaminy i gluteliny. Dotychczas najlepiej poznano białka pszenicy.

Albuminy stanowią niewielką część białka ogólnego ziarniaka. Najwięcej albumin zawierają ziarniaki żyta, w których są one frakcją dominującą Ich masy cząsteczkowe mieszczą się w granicach 6000-14 000 daltonów. Albuminy bielma pszenicy o masie cząsteczkowej 12 000 - 60 000 daltonów w obecności czynników dysocjujących (np. 5M chlorowodorku guanidyny) rozpadają się na podjednostki o masie 12 000 daltonów, wykazując budowę czwartorzędową. Albuminy zawierają stosunkowo duże ilości ważniejszych aminokwasów egzogennych: lizyny, treoniny, izoleucyny i tryptofanu. Najwięcej lizyny występuje w albuminach owsa, ryżu i prosa.

Globuliny można wyekstrahować z rozdrobnionego ziarna łącznie z albuminami za pomocą rozcieńczonych roztworów soli o odczynie obojętnym (NaCl, KC1, K₂S0₄). Ziarno zbóż zawiera nieco więcej globulin niż albumin. Jedynie w ziarniakach owsa białka te dominują pod względem ilościowym, stano­wiąc ok. 80% ogólnej ilości białek. Globuliny znacznie różnią się masami cząsteczkowymi, w związku z czym podzielono je na cztery frakcje: a (25 000), β(100 000), γ(160 000-210 000) iδ(320 000).

Rozpatrując rozmieszczenie globulin w poszczególnych częściach ziarniaka, stwierdzono, że w skrobiowej części bielma pszenicy, jęczmienia i ryżu prze­ważają globuliny a nad globulinami γ. W warstwie aleuronowej wspomnianych ziarniaków proporcje obu frakcji są odwrotne. W zarodkach występują tylko γ globuliny, natomiast w bielmie owsa dominują δglobuliny (320 000). Składają się one z dwóch typów podjednostek: a (21 700) i β(31700). Przyjmuje się, że cząsteczka δglobuliny owsa jest zbudowana z podjednostek 6a i 6 β.

Albuminy i globuliny występują we wszystkich częściach ziarniaków. Najwięcej albumin zawierają zarodki (ok. 60-80% białek) oraz warstwa aleuro-nowa (ok. 50% białek). Pełnią one w ziarniakach głównie funkcje enzymatyczne i strukturalne, część jednak globulin warstwy aleuronowej i zarodka należy do substancji zapasowych.

Jak już wspomniano, prolaminy i gluteliny występują jedynie w skrobiowej części bielma i są substancjami zapasowymi. Prolaminy rozpuszczają się w 60-80% etanolu. W ziarnie pszenicy i żyta noszą nazwę gliadyn. Najzasobniejsze w prolaminy są ziarniaki kukurydzy, pszenicy i jęczmienia (30-50% ogólnej ilości białek), najuboższe zaś - ziarniaki owsa, ryżu i żyta (5-18%) -tabela 2.3. Prolaminy, podobnie jak inne grupy białek zbóż, nie są jednorodne pod względem chemicznym, tworzą bowiem frakcje o różnych masach cząsteczkowych i różnym składzie aminokwasowym. Większość białek gliadynowych jest zbudowana z pojedynczych łańcuchów polipeptydowych, a ich strukturę trzeciorzędową stabilizują głównie wiązania wodorowe i dwusiarczkowe. Stwierdzono, że gliadyny przyjmują w ok. 38% strukturę heliksu a. Konformację pozostałych fragmentów łańcucha polipeptydowego utrwalają wewnątrzłańcuchowe wiązania dwusiarczkowe.

Charakterystyczną właściwością prolamin jest niska zawartość lizyny. W prolaminach kukurydzy (zeinie) i prosa (panicynie) wykryto tylko śladowe ilości lizyny. W prolaminach jest również niewiele pozostałych aminokwasów egzogennych, co sprawia, że mają one małą wartość odżywczą.

Dotychczas najdokładniej zbadano prolaminy (gliadyny) pszenicy. Za pomocą elektroforezy żelowej lub w wyniku sączenia molekularnego (na żelu Sephadex G-100) gliadyny rozdzielono na cztery frakcje białkowe), różniące się masami cząsteczkowymi i składem aminokwasowym.

Gliadyny a, fi i y stanowią 80-90% całości gliadyn. Często nazywa się je zwykłą gliadyną. Mają one zbliżone masy cząsteczkowe (30 000 - 45 000 Da) i podobny skład aminokwasowy. Zbudowane są z pojedyn­czych łańcuchów polipeptydowych.

Gliadyny co różnią się od zasadniczej części gliadyn następującymi właściwościami: niską zawartością lizyny (0,1-0,3%), brakiem wiązań dwu-siarczkowych, bardzo wysoką zawartością glutaminy i kwasu glutaminowego (do 56%) oraz proliny (30%), podwyższoną ilością fenyloalaniny (do 10%) oraz dużą liczbą rodników hydrofobowych. Masy cząsteczkowe komponentów <y-glia-dyn wynoszą 65 400 - 80 000. Obfitość grup amidowych i rodników hydrofobowych sprawia, że gliadyny w mogą tworzyć ogromną liczbę wiązań wodorowych oraz wykazują dużą zdolność do oddziaływań hydrofobowych. Dzięki dużej zawartości proliny (i niskiemu poziomowi struktury helikalnej) oraz brakowi wewnątrzłańcuchowych wiązań -S-S- struktura trzeciorzędowa a)-gliadyn jest niestabilna. Pozostałe frakcje gliadyn wiążą się z sobą również za pośrednictwem wiązań dwusiarczkowych.

Gluteliny, jako białka zapasowe, występują w bielmie skrobiowym i rozpusz­czają się w rozcieńczonych roztworach kwasów lub zasad. Gluteliny pszenicy i żyta noszą nazwę glutenin. Zawartość tych białek w bielmie poszczególnych gatunków zbóż jest różna i waha się od 5% (ziarno owsa) do 80% (ziarno ryżu). Białka ziarniaków jęczmienia, kukurydzy i pszenicy składają się w 25-40% z glutelin. Ta grupa białek jest również niejednorodna, a jej składniki mają zróżnicowane masy cząsteczkowe od 50 000 do kilkunastu milionów daltonów. Zredukowane (np. pod wpływem merkaptoetanolu) gluteniny pszenicy można podzielić elektroforetycznie na kilkanaście typów podjednostek o masach od 11 600 do 150 000 Da. Podjednostki te - niezależnie od ich masy - są pojedynczymi łańcuchami polipeptydowymi, które wiążą się ze sobą za pomocą międzyłańcuchowych wiązań dwusiarczkowych i wodorowych, tworząc cząsteczkę gluteniny.

Gliadyny i gluteniny razem z innymi składnikami komórek bielma formują -.vielkocząsteczkowy kompleks, zwany glutenem. Substancję tę można otrzymać z mąki pszennej przez wymycie wodą skrobi z ciasta. Taki gluten, zwany glutenem mokrym, jest silnie uwodniony i zawiera pewne ilości węglowodanów, lipidów i soli mineralnych. Gluten jako specyficzne ciało o bardzo złożonej strukturze przestrzennej oraz charakterystycznych właściwościach fizykochemicznych (spoistość, elastyczność, rozciągliwość) tworzy się, prawdopodobnie, dopiero podczas pęcznienia ciasta. Kompleks glutenowy składa się (w przeliczeniu na suchą masę) w 75-99% z białek (w tym: w 40-50% z gliadyn, 35-40% z glutelin, 3-7% z innych białek, głównie albumin) oraz z minimalnej ilości soli mineralnych, fosfolipidów, cukrów rozpuszczalnych i skrobi. Ilość białka w glutenie zależy od sposobu jego otrzymania.

Właściwości hydrodynamiczne (czyli reologiczne) i chemiczne glutenu są uwarunkowane ścisłym zespoleniem obu jego podstawowych składników -glutenin i gliadyn. Składniki te oddzielone od siebie nie wykazują typowych dla glutenu właściwości Teologicznych. Duża ilość proliny w łańcuchach pepty-dowych gliadyn i glutelin sprzyja ich wyginaniu się, co daje przewagę struktur kłębkowatych bez regularności konformacyjnych. Cecha ta wiąże się z charakterystyczną sprężystością glutenu. Duża zawartość glutaminy sprzyja tworzeniu się licznych międzyłańcuchowych wiązań wodorowych, co z kolei zapewnia spoistość i dużą zdolność pęcznienia (hydratacji) glutenu.

Głównymi składnikami uczestniczącymi w procesie powstawania ciasta pszennego są białka glutenowe i skrobia. Z białek pod wpływem działania wody powstaje gluten, tworząc szkielet ciasta, czyli micelarną siatkę, która otacza napęczniałe ziarenka skrobi. Im więcej giuteniny zawiera gluten, tym silniej pęcznieje i jest bardziej elastyczny oraz stawia większy opór przy rozciąganiu.

Wewnątrzkomórkowa lokalizacja białek. W ziarnie zbóż znaczna część białek zapasowych oraz niewielkie ilości białek funkcjonalnych jest często gromadzona w specyficznych substrukturach, zwanych ziarnami aleuronowymi i ciałami białkowymi (ang. protein bodies).

Ziarna aleuronowe są zlokalizowane w komórkach warstwy aleuronowej złożonej zwykle z jednej warstwy komórek (u jęczmienia 3-4 warstwy). Cyto-plazma stosunkowo małych komórek aleuronowych jest gęsto upakowana ziarnami aleuronowymi. Ziarna aleuronowe są otoczone błoną lipoproteinową, ich wnętrze zaś jest wypełnione głównie substancją białkową. Białka ziaren aleuronowych składają się w większości z białek rozpuszczalnych, tj. albumin i globulin.

Ciała białkowe występują w skrobiowej części bielma. Zawierają one zwykle część białek zapasowych, pozostała ich część wypełnia wolne przestrzenie pomiędzy ziarnami skrobiowymi, tworząc tzw. matriks białkową. W ciałach białkowych większości gatunków zbóż gromadzą się głównie prolaminy (u ryżu gluteliny, u owsa zaś globuliny). W skrobiowej strefie bielma dojrzałego ziarna pszenicy nie wykryto ciał białkowych.

Inhibitory białkowe

Oprócz białek zapasowych, enzymatycznych i strukturalnych w roślinach występują białka charakteryzujące się zdolnością do hamowania aktywności enzymów proteolitycznych (rozkładających hydrolitycznie białka), amylaz (hydrolizujących skrobię) i innych enzymów. Najbardziej poznane są inhibitory trypsyny i chymotrypsyny występujące w największych ilościach w nasionach roślin motylkowatych, w ziarniakach zbóż oraz w bulwach ziemniaków i korzeniach buraków. Inhibitory białkowe tworzą kompleksy z enzymami, wskutek czego te ostatnie tracą swą aktywność.

Obecność inhibitorów białkowych trypsyny wykryto w ziarniakach zbóż oraz w nasionach roślin strączkowych. W nasionach strączkowych omawiane inhibitory są zlokalizowane przede wszystkim w peryferyjnych strefach liścieni oraz w znacznie mniejszej mierze w osi zarodkowej. U ziarniaków zbóż inhibitory o aktywności antyproteolitycznej są skoncentrowane również w zewnętrznej strefie bielma, tj. w warstwie aleuronowej.

Pod względem budowy chemicznej omawiane inhibitory są drobnocząstecz-kowymi białkami lub polipeptydami, których masy cząsteczkowe nie przekra­czają zwykle 20 000 daltonów. Większość inhibitorów proteinaz cechuje duża odporność na czynniki denaturujące, co wiąże się ze stosunkowo sztywną strukturą ich cząsteczek, stabilizowanych licznymi mostkami dwusiarczkowymi. Im więcej wiązań dwusiarczkowych zawiera inhibitor, tym większą wykazuje termostabilność.

Dotychczas najlepiej poznano inhibitory trypsyny nasion soi, a spośród nich dokładnie scharakteryzowano tzw. inhibitor Kunitza. Inhibitor ten jest białkiem globularnym (22 000 Da) składającym się z pojedynczego łańcucha polipep-tydowego, utrzymywanego w przestrzeni za pomocą dwóch wiązań dwusiarcz­kowych. Inhibitor Kunitza nie wykazuje struktury helikalnej i ma dwa niezależne reaktywne centra antytrypsynowe (Arg-Ile oraz Met-Ile). Za ich pośrednictwem inhibitor wiąże się estrowo z resztą seryny znajdującej się w centrum aktywnym hamowanego enzymu, tworząc nieaktywny kompleks enzym-inhibitor.

Przyjmuje się, że inhibitory o aktywności antyproteolitycznej pełnią następu­jące funkcje biologiczne: 1) regulują natężenie proteolizy w tkankach roślin (np. w nasionach), 2) chronią częściowo rośliny przed szkodliwą dla nich aktywnością proteinaz pochodzenia mikrobiologicznego i zwierzęcego (np. przed szkodni­kami zwierzęcymi), 3) są białkami zapasowymi nasion i ziarniaków.

Wykazano jednak, że pasze zawierające te inhibitory są gorzej wykorzys­tywane przez zwierzęta (zwłaszcza przy dłuższym jednostronnym karmieniu), co wiąże się z częściową inaktywacją enzymów proteolitycznych przewodu pokarmowego zwierząt. Większa zawartość inhibitorów w diecie powoduje przerost trzustki (hipertrofia) i zahamowanie wzrostu młodych zwierząt, dlatego podstawowym zabiegiem inaktywującym inhibitory, np. nasion soi (lub ziarna żyta), jest ich prażenie, gotowanie lub poddanie odtłuszczonej mąki sojowej działaniu przepływającej pary wodnej przez 60 min.

Lektyny roślinne

Istnieje pewna grupa białek, które wykazują zdolność do swoistej aglutynacji 'zlepiania) erytrocytów określonych grup krwi ludzkiej. Białka te wyizolowane z organizmów zwierzęcych i bakterii nazwano aglutyninami, natomiast wyodręb­nione z roślin - fitoaglutyninami. Obecnie dla określenia tego rodzaju białek, niezależnie od źródeł ich pochodzenia, wprowadzono nazwę lektyny (łac. lega-re - wybrać). Występują one powszechnie zarówno w świecie roślinnym, jak i zwierzęcym, a także u mikroorganizmów. Lektyny wykryto na powierzchni ścian i błon komórkowych, w strukturach Golgiego, retikulum endoplazmatycz-nym, mitochondriach, lizosomach, a także w wydzielinach korzeniowych roślin.

Lektyny, poza nielicznymi wyjątkami, są glikoproteinami, w których na składnik węglowodanowy przypada 5-50% masy cząsteczkowej. W zależności od stopnia asocjacji protomerów, ich masy cząsteczkowe przyjmują wartości od 10 000 do 25 000 dal tonów. Cząsteczka lektyny może bowiem występować w postaci protomeru (pojedynczego łańcucha polipeptydowego), di-, tri- lub tetrameru, a w miarę zwiększenia stopnia agregacji staje się ona bardziej aktywna.

Ważną właściwością lektyn jest zdolność do swoistego wiązania węglo­wodanów. Cząsteczka tego białka może zawierać jedną lub więcej reszt wiążących, do których przyłączają się reszty cukrów o odpowiedniej strukturze przestrzennej. Składnik cukrowy może być cukrem prostym, oligosacharydem lub polisacharydem. Najczęściej, chociaż nie zawsze, białka lektyn są bogate w hydroksyprolinę, która występuje w łańcuchu polipeptydowym w następującej sekwencji: Ser-Pro(OH)-Pro(OH)-Pro(OH)-Pro(OH)-Ser-. Wśród lektyn istnieją dwa zasadnicze rodzaje białek, w jednym z nich węglowodany są połączone z białkiem przez serynę, a w drugim przez hydroksyprolinę. Cukrami najczęściej występującymi w lektynach są: mannoza, galaktoza, arabinoza, ksyloza i glukoza. Lektyny występujące w błonach cytoplazmatycznych są najprawdo­podobniej odpowiedzialne za transport wewnątrzkomórkowy enzymów lub ich działanie. Z kolei lektyny występujące w zewnętrznych błonach i ścianach ko­mórkowych odgrywają zasadniczą rolę w procesach „rozpoznawczych", odbierając i selekcjonując sygnały dochodzące do komórki ze środowiska. Obecność lektyn w ścianach komórkowych jest szczególnie interesująca z punktu widzenia interakcji żywiciel-patogen. Pierwszy kontakt patogenu i żywiciela odbywa się bowiem na ścianie komórki. Lektyny ścian komórkowych żywiciela wykazują zdolność do specyficznego wiązania składników ścian komórkowych mikroorganizmów, co stanowi barierę selekcyjną eliminującą znaczną część tych mikroorganizmów jako potencjalnych patogenów roślin.

Białka ściany komórkowej

Pierwotne ściany komórkowe składają się z mikrofibryli celulozowych ułożonych na kształt siatki. Wolne przestrzenie pomiędzy włóknami celulo­zowymi wypełnia niecelulozowa matriks zawierająca hemicelulozy, pektyny oraz białko - ekstensynę, będącą glikoproteiną. Białku temu przypisuje się ważną rolę w utrwalaniu struktury ściany pierwotnej. Ekstensyna uczestniczy ponadto w procesie rozluźniania struktury ściany komórkowej, co umożliwia jej rozciąganie się podczas wzrostu wydłużeniowego. Aminokwasy łańcucha polipeptydowego ekstensyny w 30% składają się hydroksyproliny (Hyp). Do większości reszt hydroksyprolinowych za pośrednictwem wiązań O-glikozydowych są przyłączone tetraoligosacharydowe łańcuchy zbudowane z reszt arabinozy (Ara) powiązanych ze sobą wiązaniami l-»2 i l-»3. Przypuszcza się, że reszty hydroksylowe seryny występującej w ektensynie są związane za pośrednictwem wiązań O-glikozydowych z arabinagolaktanem lub galaktanem.

Priony

Prion to białko zbudowane z około 250 aminokwasów, które występuje w komórkach zdrowych - PrPc (prionowa proteina komórkowa) i powiązane są z błonami komórkowymi. Białka te są kodowane przez geny, przy czym mutacja tych genów powoduje powstawanie białka o zmienionej konformacji - białka prionowego patogennego, czyli chorobotwórczego PrPsc. Białko prionowe patologiczne PrPsc ulega kumulacji w we wnętrzu komórki, prowadząc do jej degeneracji i śmierci. Białko patogenne prionowe nie powstaje tylko ze zmutowanych genów, ale także w obecności nieprawidłowych białek prionowych. Posiada zdolności autokatalityczne i ma zdolność zmieniania normalnego białka prionowego w białko prionowe chorobotwórcze. Białka prawidłowe PrPc mają strukturę w przeważającej części alfa-helikalną, czyli spiralnie zwiniętą. Białka prionowe nieprawidłowe mają natomiast w przeważającej części struktury beta-fałdowe, beta-harmonijkowe (beta-karty harmonijkowej - łańcuchy aminokwasów w strukturze III-rzędowej układają się równolegle), co daje im postać liniową. Na podstawie genów zmutowanych powstaje więc białko prionowe z przewagą beta-fałdów. Białka prionowe patogenne PrPsc, które dostały się do organizmu (egzogenne), a także białka prionowe syntetyzowane na podstawie własnych genów zmutowanych (endogeniczne) tworzą ze sobą agregaty, czyli zlepki, które zachowują się jak kryształy. W wyniku krystalizacji tworzą na swój wzór podobne białka chorobotwórcze, które znów się odkładają i ulegają agregacji. W ten sposób białko prionowe patogenne powstaje w wielkich ilościach i w szybkim tempie, wywołując zaburzenia w funkcjach tkanek, organów i układów narządów. Zatem PrPsc po dostaniu się do zdrowej komórki ma zdolność zmienienia konformacji białka prawidłowego w postać chorobotwórczą. Białko prionowe patogenne po wprowadzeniu do organizmu zdrowego wywołuje chorobę, bowiem utrzymuje swoje właściwości chorobotwórcze i autokatalityczne.

Kwasy deoksyrybonukleinowe (DNA)

Kwasy deoksyrybonukleinowe stanowią główny składnik chromatyny jądra komórkowego i są istotnym materiałem dziedzicznym zawartym w chromosomach, w miejscach odpowiadających genom. Pojedynczy, czyli haploidalny, zespól chromosomów jądra komórkowego, zawierający określony zespół genów, charakterystyczny dla gamet większości organizmów diplo-idalnych, nazywamy genomem. Komórki somatyczne zawierają dwa genomy: jeden pochodzący z gamety męskiej, drugi z żeńskiej. Jego zawartość w jądrach komórkowych waha się znacznie w zależności od gatunku, natomiast jest stała dla jąder tego samego gatunku. Cząsteczki DNA są największe spośród wszystkich polinukleotydów, ich masa cząsteczkowa dochodzi do kilkuset milionów, a nawet niekiedy osiąga wartość wielu miliardów daltonów. Dlatego też trudno DNA wyodrębnić z komórek w postaci nie uszkodzonej. W komórkach organizmów eukariotycznych, DNA występujący w jądrze jest związany histonami (białkami zasadowymi) oraz niehistonowymi białkami kwaśnymi. Oprócz DNA jądrowego, komórki eukariotyczne zawierają bardzo małe ilości DNA cytoplazmatycznego. Występuje on w mitochondriach i chloroplastach, gdzie bierze udział w syntezie części białek tych organelli. DNA jest również składnikiem niektórych wirusów.

Budowa przestrzenna DNA

Kwasy deoksyrybonukleinowe składają się z deoksyrybozy, kwasu fosfo­rowego oraz czterech podstawowych zasad: adeniny (A), guaniny (G), cytozyny (C) i tyminy (T). Analiza składu zasad DNA wyizolowanego z wielu gatunków roślin i zwierząt prowadzi do kilku ważnych stwierdzeń:

1. Skład zasad (stosunki molowe) DNA jest cechą charakterystyczną dla danego gatunku i jest taki sam w różnych tkankach tego samego gatunku.

2. Suma zasad purynowych jest równa sumie zasad pirymidynowych.

3. Ilości molowe adeniny są równe ilościom molowym tyminy, to samo dotyczy guaniny i cytozyny, czyli A=T, G=C (reguła Chargraffa). Prawidłowość ta ma istotne znaczenie w tworzeniu podwójnego heliksu DNA.

Wyróżnia się DNA typu A-T (najczęściej) i typu C-G (rzadko), tj. DNA o przewadze par A-T lub G-C. Kwasy deoksyrybonukleinowe typu A-T mają mniej zwartą i słabszą strukturę niż G-C i dlatego są bardziej narażone na działanie czynników mutagennych. Wynika to z faktu, że w cząsteczce DNA para A-T zespolona jest dwoma, a para G-C - trzema wiązaniami wodorowymi; ta ostatnia jest dlatego mocniejsza.

W cząsteczce DNA występują cztery różne deoksyrybonukleotydy (dAMP, dGMP, dCMP i dTMP), podobnie jak w RNA cztery różne rybonukleotydy, które połączone są wiązaniami 3'->5'-fosfodiestrowymi

DNA jądrowy charakteryzuje się strukturą liniową, a jego cząsteczka składa się z dwóch łańcuchów polinukleotydowych. Rozpatrzmy zatem szczegółowiej ważniejsze cechy struktury przestrzennej DNA, co ma duże znaczenie dla wy­śnienia roli biologicznej kwasu deoksyrybonukleinowego. Wyjaśnienie przes-■zennej struktury DNA uznano za jedno z najznakomitszych osiągnięć w historii Wogii, ponieważ otworzyło drogę do zrozumienia działania genu. Pod pojęciem struktury pierwszorzędowej DNA rozumiemy kolejność (sekwencję) ułożenia zasad (ściślej nukleotydów) w łańcuchu polinukleo-tydowym. Budowa pierwszorzędowa DNA określa jego cechy genetyczne, stanowiące tzw. informację genetyczną.

Według Watsona i Cricka, cząsteczka naturalnego DNA jest zbudowana z dwóch prawoskrętnych łańcuchów polinukleotydowych o konformacji helikal-nej, splecionych ze sobą w podwójny heliks (czyli helikoidę) wokół hipotetycznej wspólnej osi. Oba łańcuchy DNA mają przeciwnie skierowaną polarność.

Wielkość i kształt cząsteczek DNA

Jednym z podstawowych parametrów charakteryzujących cząsteczki kwasów nukleinowych jest ich masa cząsteczkowa, która wraz ze znajomością kształtu cząsteczki pozwala identyfikować różne ich rodzaje.

Ilość DNA występującego w komórkach jest zwykle stała i charakterystyczna dla danego organizmu. Tego należało oczekiwać, pamiętając, że wszystkie komórki somatyczne organizmów diploidalnych mają identyczny zespół chromosomów i genów (nie bierze się tu pod uwagę komórek poliploidal-nych). Tylko w dojrzałych haploidalnych komórkach rozrodczych (plemnikach i komórkach jajowych) ilość DNA jest o połowę mniejsza niż w komórkach somatycznych. Ilość DNA w komórkach haploidalnych odpowiada ilości DNA w pojedynczym zestawie chromosomów, czyli genomie danego organizmu.

Ilość DNA przypadającą na genom organizmu można podać w jednostkach wagowych (w pikogramach DNA; jeden pg = 1 • 10"¹² g), w postaci masy cząsteczkowej (w daltonach) lub można określić długość cząsteczki DNA na podstawie liczby par zasad (pz). Wymienione wartości można w przybliżeniu przeliczać z jednych na drugie, przyjmując, że średnia masa cząsteczkowa pary nukleotydów wynosi ok. 660 daltonów. Najbardziej charakterystyczną cechą naturalnej cząsteczki DNA jest jej długość. Chromosom E. coli, występujący w postaci dwuniciowego heliksu DNA, zawiera 3,4 miliony par nukleotydów (zasad). Masa cząsteczkowa tego DNA jest równa 2,3 10⁹. Kształt takiej cząsteczki jest bardzo asymetryczny - jej długość równa się 12-10⁵ nm, gdy tymczasem średnica wynosi 2,0 nm. Długość (równa ok. 1,2 mm) więc odpowiada rozmiarom makroskopowym, szerokość zaś - skali atomowej. Należy zauważyć, że nawet najmniejsze cząsteczki DNA wirusów są bardzo wydłużone i ich długość jest rzędu 1500 nm, a średnica (jak u każdego DNA) wynosi 2 nm. Obliczono również, że długość wszystkich DNA zawartych w komórce ssaków wynosi ok. 2 m. W przeliczeniu na jeden chromosom, np. człowieka (1980 mm: 46), długość DNA osiąga ok. 43 mm.

Rozpatrując dane zawarte w tabeli 4.2 dotyczące ilości DNA występującego w wirusach oraz w komórkach pro- i eukariotycznych, można zaobserwować, że ilość DNA przypadająca na jądro komórkowe zwiększa się w przybliżeniu wraz ze stopniem rozwoju filogenetycznego organizmu. Można więc przyjąć, że im bardziej złożony organizm, tym więcej informacji genetycznej zawierają jego komórki.

DNA wirusów. Wirusy - bezkomórkowe, pasożytnicze formy życia -

charakteryzują się m.in. obecnością tylko jednego rodzaju kwasów nukleinowych.

stępują w nich DNA albo RNA w formie cząsteczek dwuniciowych lub

jednoniciowych, zarówno liniowych (otwartych), jak i kolistych* (zamkniętych).

U większości wirusów występuje biheliks DNA. Kilka grup wirusów bakteryjnych

czyli bakteriofagów (zwanych krócej fagami) zawiera jednoniciowy DNA.

jak z tego wynika, w wirusach lub w komórkach, DNA może występować

może wielu różnych formach.

Wirusy i bakteriofagi zawierają znacznie mniej DNA niż komórki pro-. eukariotyczne. DNA zawarty wewnątrz tych tworów otacza powłoka białkowa.

DNA u organizmów prokariotycznych (bakterie i sinice) występuje w większych ilościach niż u wirusów. Zawartość DNA u różnych gatunków bak­terii i sinic waha się od 310⁵ do 5-10⁶ pz, co odpowiada długości cząsteczki od 100 um do 1,36 mm. Przytoczone dane dotyczą tzw. chromosomu bakteryjnego (zwanego niekiedy genoforem), będącego cząsteczką dwuniciowego DNA, zawie­rającego podstawową informację genetyczną organizmów prokariotycznych.

Chromosom E. coli zbudowany jest z pojedynczego kolistego biheliksu o ma­sie cząsteczkowej ok. 2,4-3,010⁸ Da i długości konturów 1,2 mm. Zadziwiające jest to, że ta olbrzymia cząsteczka, której długość ok. 1000 razy przekracza roz­miary komórki bakteryjnej, jest gęsto upakowana w przestrzeni o małej objętości.

Dlatego też cząsteczka bakte­ryjnego DNA ma bardzo zło­żoną strukturę przestrzenną, wielokrotnie skręconą i pofał­dowaną.

W komórkach bakteryj­nych występują również cząsteczki DNA plazmidów. Plazmidy są to dwuniciowe, stosunkowo małe cząsteczki

DNA występujące W cytoplazmie komórek bakteryjnych, najczęściej w formie superskręconej (CCC), mające zdolność do samodzielnej replikacji i zawierające różne geny. Nie są one jednak konieczne do normalnego funkcjonowania komórki. Omawiane DNA różnią się znacznie pomiędzy sobą pod względem wielkości (2 - 10010⁶ Da) oraz liczby kopii występujących w ko­mórce (plazmidy określonego typu występują zwykle w 1 lub 2 kopiach, a nie­które nawet 10 - 100 kopiach). Są to cząsteczki DNA mniej więcej 100 razy mniejsze od DNA chromosomu bakteryjnego.

Plazmidy często zawierają geny nadające komórkom odporność na antybiotyki i antymetabolity, jony metali ciężkich, promieniowanie ultrafioletowe. Mają one również zdolność do produkcji toksyn bakteryjnych, działających letalnie na inne wrażliwe szczepy bakteryjne.

Zakładając, że 1000 pz odpowiada średniej długości genu kodującego ok. 300 aminokwasów, to DNA chromosomów bakteryjnych może zawierać od kilkuset do kilku tysięcy genów kodujących różne białka.

DNA organizmów eukariotycznych. W komórkach eukariotycznych DNA występuje w chromosomach oraz w chloroplastach i mitochondriach.

DNA jądrowy eukariontów nie występuje w postaci jednej cząsteczki jak w przypadku wirusów i wielu bakterii (wyłączając DNA plazmidowy), lecz jest rozdzielony pomiędzy poszczególne chromosomy wchodzące w skład danego genomu. Przypuszcza się (chociaż tego całkowicie nie udowodniono), że w chromosomach organizmów eukariotycznych występują pojedyncze, zapewne liniowe, cząsteczki DNA.

DNA mitochondrialny (mtDNA). Liczba cząsteczek mtDNA w komórce eukariotycznej może się wahać w szerokich granicach od kilkudziesięciu do kilkuset (w pojedynczym mitochondrium występują 2-4 cząsteczki). Jego ilość stanowi zaledwie 1-2% całkowitej ilości DNA występującego w komórce. Mitochondrialny DNA jest dwuniciowy, ma zwykle kształt kolisty. Jego masa cząsteczkowa w komórkach wyższych organizmów eukariotycznych jest ok. 100 razy mniejsza niż masa cząsteczkowa DNA bakterii i wynosi ok. 10⁷ Da, co odpowiada w przybliżeniu 15 000 pz i długości ok. 5 um. W materiale roślinnym mitDNA na cząsteczkę długą, np.w grochu - 30 um.

DNA chloroplastowy (chlDNA) występuje w chloroplastach w postaci kolistych (a także liniowych) dwuniciowych (śrubowo skręconych) cząsteczek DNA o długości 40-44 um. Chloroplasty roślin wyższych zawierają 15-30 cząsteczek chlDNA o masie cząsteczkowej 10⁸ Da. DNA chloroplastowy wynosi 7-12% całego DNA komórkowego. Obliczono, że ilość DNA przypadająca na jeden chloroplast (10~* do 10~²pg) może służyć jako kod genetyczny do syntezy 100-1000 różnych białek.

Kwasy rybonukleinowe

Podstawową funkcją RNA jest udział tych związków w biosyntezie białka. Tym samym kwasy rybonukleinowe uczestniczą w przekazywaniu informacji genetycznej z jądra (DNA) do cytoplazmy, gdzie odbywa się biosynteza białka.

RNA, w przeciwieństwie do DNA, występuje w postaci jednoniciowych łańcuchów polinukleotydowych. W skład RNA wchodzą, oprócz rybozy i kwasu ortofosforowego, cztery główne zasady: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) i uracyl (U).

Kwasy rybonukleinowe występujące we wszystkich żywych komórkach dzielimy na trzy zasadnicze frakcje:

1) rybosomalne RNA, czyli rRNA - występujące w rybosomach,

2) informacyjne RNA, czyli mRNA - (ang. messenger - posłaniec),

3) transportujące kwasy rybonukleinowe, czyli tRNA (ang. transfer - przenosić).

Każdy z wymienionych kwasów rybonukleinowych ma określony zakres mas cząsteczkowych i stałą sedymentacji. Omawiane kwasy zbudowane są, podobnie jak DNA, z nukleotydów (ściślej rybonukleotydów) połączonych ze sobą wiązaniami 3'-*5'- fosfodiestrowymi. Większość żywych komórek zawiera kilkakrotnie więcej RNA niż DNA.

Informacyjny RNA (mRNA)

Zawartość mRNA wynosi zaledwie kilka procent całkowitej ilości komórkowego RNA. Ich masy cząsteczkowe są rzędu kilkuset tysięcy do kilku milionów. mRNA występuje w komórkach jako populacja cząsteczek o bardzo różnej długości (zwłaszcza bakteryjny i fagowy). Z kolei długość mRNA jest bezpośrednio związana z dłudością kodowanego łańcucha polipeptydowego.

Informacyjne kwasy rybonukleinowe powstają w jądrze (a także niewielkie ilości w plastydach i mitochondriach) na określonych odcinkach DNA chromosomów (zwanych genami lub cistronami), dlatego też sekwencja zasad mRNA jest komplementarna do sekwencji tego fragmentu (nici) DNA, na którym łańcuch mRNA został sformowany. Wytwarzanie informacyjnego RNA (a także innych typów RNA) nazywamy procesem transkrypcji, czyli przepisywania kolejności zasad z DNA na mRNA. Po transkrypcji mRNA wędruje do cytoplazmy, przekazując informację genetyczną z DNA do miejsc syntezy białka.

Informacyjny RNA u bakterii jest bardzo nietrwały. Jego okres półtrwania (Tj /

- wynosi 1-2 min. Po przejściu przez mRNA kilkudziesięciu rybosomów

rastępuje już jego degradacja (od 5'-końca). W przeciwieństwie do mRNA

-kariontów 5'- i 3'-końce prokariontów nie podlegają modyfikacjom. Na

5 -końcu mRNA występuje zwykle pppG lub pppA, co dowodzi, że mRNA

-urikcjonujący w komórce bakteryjnej odpowiada pierwotnemu transkryptowi

DNA. Substratami wykorzystywanymi do syntezy RNA są trifosforany

.—okleozydów (pppN) (p. rozdz. 4.2.3). Na 3'-końcu znajduje się wolna grupa

: -OH. Bakteryjne mRNA nie występują w połączeniach z białkami. Wszystkie

:: rr.ane mRNA prokariontów są policistronowymi, czyli zawierają informacje o

:ezie kilku białek (łańcuchów polipeptydowych), zakodowane w kilku genach

^; 4.20). Policistronowy charakter mRNA jest rezultatem organizacji genów w

respoly zwane operonami.

Rybosomalny RNA (rRNA)

Kwasy rybonukleinowe rybosomalne występują głównie w drobnych ziarnistościach cytoplazmy, zwanych rybosomami. Na ten typ związków przypada ok. 80% całkowitej zawartości RNA komórki. W komórkach prokario tyczny eh wyróżniamy trzy rodzaje rRNA sedymentujące w 23S, 16S i 5S, przy czym wymienione rRNA różnią się stosunkiem i sekwencją zasad. W cytoplazmie podstawowej (cytosolu) komórek eukariotycznych, których rybosomy są większe niż prokariontów, występują cztery zasadnicze typy rRNA: 25-28S, 18S, 5,8S i 5S.

Cząsteczki rRNA występują w komórkach w postaci pojedynczej nici; nie tworzą biheliksu (jak DNA) z komplementarnych cząsteczek. Niemniej jednak badania fizykochemiczne wykazały, że w jednoniciowych rRNA występują liczne komplementarne odcinki mogące poprzez wewnątrzcząsteczkowe zgięcia tworzyć bihelikalne fragmenty rozdzielone szeregiem pętli. Przypuszcza się, że łańcuch rRNA jest złożony w ten sposób, iż pary zasad mogą tworzyć wiązania wodorowe pomiędzy adeniną i uracylem oraz pomiędzy guaniną i cytozyną

Transportujące (transferowe) kwasy rybonukleinowe (tRNA)

Transportujące kwasy rybonukleinowe spełniają jedną z podstawowych funkcji w procesie translacji, przenosząc enzymatycznie związany aminokwas do miejsc syntezy białek na rybosomach. W każdej komórce występuje ok. 50-60 różnych tRNA, rozpoznających 20 aminokwasów. Wynika z tego, że dla wielu aminokwasów istnieje w komórce kilka odmian tRNA, zwanych izoakcepto-rowymi. Cząsteczki tRNA są stosunkowo niewielkie, ich masy cząsteczkowe mieszczą się w zakresie 25 000 - 30 000 daltonów, a stała sedymentacji wynosi ok. 4S. Składają się z 74-94 jednostek nukleotydowych. tRNA spełnia w komórce funkcję przenośnika aminokwasu, dlatego oznacza się go symbolem przeno­szonego aminokwasu. Na przykład tRNA przenoszący aminokwas alaninę oznacza się symbolem tRNA^Ala.

Niezależnie od czterech podstawowych zasad pochodnych puryny i pirymi­dyny, transportujące kwasy nukleinowe zawierają dość znaczne ilości zmodyfi­kowanych zasad, jak np. pseudourydynę, rybozotyminę (T) i inne . Wiele z nich różni się od normalnych zasad obecnością grup metylowych (CH₃). Funkcja nietypowych zasad nie jest jeszcze w pełni wyjaśniona. Niektóre z nich nie mogą tworzyć typowych par zasad. Oznacza to, że omawiane zasady mogą przerywać w cząsteczce ciągłość podwójnie skręconego heliksu, powodując odsłonięcie wolnych grup aminowych i ketonowych, które uczestniczą w formowaniu wiązań wtórnych. Wolne grupy, w zależności od rodzaju zasad, mogą łączyć się za pośrednictwem wiązań wtórnych z mRNA, rybosomem lub enzymem syntetazą aminoacylo-tRNA.

Budowa pierwszorzędowa tRNA, czyli sekwencja nukleotydowa, jest obecnie znana dla kilkuset różnych tRNA, pochodzących z rozmaitych organizmów. tRNA różnią się znacznie między sobą sekwencją zasad, ale wszystkie charakteryzują się podobną strukturą drugorzędową.

W rzucie na płaszczyznę budowę jednoniciowych tRNA można przedstawić n postaci „listka koniczyny" Większość umieszczonych naprzeciw siebie zasad zespolona jest wiązaniami wodorowymi, nie zawsze w układ Typowych par (tj. oprócz par C-G i A-U mogą występować również inne pary, np.: G-U, U-U, h-W \ inne), tworząc tzw. dwuniciowe ramiona (zwykle skręcone śrubowo) zakończone (z wyjątkiem ramienia aminokwasowego) jednoniciowymi pętlami I-IV.

W cząsteczce tRNA wyróżniamy kilka ramion:

- aminokwasowe (akceptorowe), przyłączające aminoacyl;

- dihydrourydynowe;

- antykodonowe, zawierające trójkę zasad komplementarną do trójki zasad

kodonu) mRNA;

- dodatkowe,

- ramię T^C, łączące się z rybosomem podczas biosyntezy białka.

Gen

Geny, czyli czynniki dziedziczności, są odpowiedzialne za powstawanie cech dziedzicznych. Z biochemicznego punktu widzenia, pod pojęciem genu rozumie się określony odcinek DNA. W tym pojęciu gen nosi również nazwę cistronu. Wspomniany odcinek DNA zawiera informację genetyczną dotyczącą jednostkowej funkcji genu. O funkcji genu, jak wiadomo, decyduje sekwencja zasad w obrębie fragmentu DNA. Każdy taki odcinek DNA (gen), krótszy lub dłuższy, determinuje (wespół z innymi genami) pośrednio powstanie w organizmie określonej cechy, a bezpośrednio - syntezę enzymu lub białka strukturalnego.

Wielkość genu, czyli fragmentu DNA, zależy od długości łańcucha polipeptydowego, który wytwarza się przy udziale tego genu. Jeden gen może być zbudowany z kilkuset do kilku tysięcy par nukleotydów. Obecnie przyjmuje się, że pojedynczy gen (cistron) kontroluje biosyntezę jednego łańcucha polipep­tydowego.

Wiele rodzajów białek składa się z kilku różnych łańcuchów polipepty-dowych. Każdy odrębny polipeptyd zawarty w cząsteczce białkowej synte­tyzowany jest przy udziale właściwego mu genu.

Rola genów przejawia się w ich fenotypowej ekspresji, co oznacza, że w komórce funkcjonują kodowane przez te geny białka. Zasadniczymi etapami w ekspresji genów są: transkrypcja (synteza mRNA, rRNA i tRNA) i translacja.

Zjawisko mutacji

Pod pojęciem mutacji rozumiemy zmianę dziedziczną pojawiającą się nagle, skokowo, na skutek:

a) zmiany genu w nowy jego allel (mutacja genowa, czyli punktowa),

b) zmiany struktury chromosomu (mutacja chromosomowa strukturalna),

c) zmiany liczby chromosomów (mutacja liczby chromosomów).

W niniejszym opracowaniu rozpatrzymy pierwszy rodzaj mutacji, a mianowicie mutacje genowe (punktowe). Są to mutacje dotyczące zmian DNA na poziomie molekularnym. Po mutacji nowy allel* genu znajduje się w tym samym locus, gdzie uprzednio występował gen niezmutowany.

Zjawisko mutacji genowej oznacza zmianę zapisu informacji genetycznej. Pod względem chemicznym mutacja polega na zmianie sekwencji nukleotydowej genu (cistronu), co prowadzi do syntezy cząsteczki białka o zmodyfikowanej strukturze pierwszorzędowej.

Można wyróżnić cztery główne rodzaje zmian w sekwencji nukleotydowej danego genu: tranzycję, transwersję, delecję i insercję.

Mutacje indukowane przez czynniki zewnętrzne

Znamy obecnie wiele mutagenów zwiększających wielokrotnie częstotliwość ¥-stępowania mutacji. Działanie mutagenne wykazuje wiele różnorodnych związków chemicznych oraz różnego rodzaju promieniowanie jonizujące.

Również promieniowanie ultrafioletowe o długości fali ok. 260 nm oddziałuje na organizmy mutagennie. Biorąc pod uwagę charakter działania na DNA,

mutageny możemy podzielić na dwie grupy. Do pierwszej grupy zaliczamy analogi zasad purynowych i pirymidowych oraz barwniki akrydynowe. Działają one włącznie na replikujący się DNA. W drugiej grupie znajdują się mutageny reagujące bezpośrednio z nie replikującym się DNA, co powoduje zmiany chemiczne w zasadach. Spośród nich omówimy przykładowo tylko niektóre, częściej stosowane w badaniach genetycznych tego typu, mutageny, mianowicie: związki alkilujące oraz różnego rodzaju promieniowanie. Charakter mutacji indukowanych jest w zasadzie analogiczny do mutacji

schodzących spontanicznie. Innymi słowy, czynniki mutagenne zwiększają

:xzede wszystkim tylko częstotliwość mutacji powstających także spontanicznie.

Promieniowanie jonizujące. Do promieniowania jonizującego zaliczamy promieniowani X (czyli Roentgena), oraz wszystkie rodzaje promieniowania korpu-sarclamego także protony i neutrony.

Lipidy

U roślin dwuliściennych tłuszcze zapasowe są odkładane przede wszyst­kim w liścieniach lub bielmie, w ziarniakach zbóż zaś - w warstwie aleurono­wej i zarodkach.

Podczas kiełkowania nasion, zwłaszcza oleistych, tłuszcze zapasowe są w znacznej mierze przekształcane w węglowodany. Pierwszy etap przemiany przebiega w obecności lipazy i polega na hydrolizie tłuszczów do glicerolu i kwasów tłuszczowych. W tym przypadku nie obserwuje się nagromadzenia wolnych kwasów tłuszczowych, gdyż są one natychmiast przemieniane w pro­cesie /-oksydacji na cząsteczki acetylo-CoA.

Szczególną rolę w metabolizmie tłuszczów zapasowych odgrywają specy­ficzne organelle komórkowe - glioksysomy, zwane także peroksysomami lub mikrociałkami (ang. microbodies). W glioksysomach są skupione enzymy aktywa­cji i/—oksydacji kwasów tłuszczowych, a także enzymy cyklu glioksylanowego, zatem główną funkcją glioksysomów jest przekształcanie kwasów tłuszczowych w aktywny octan oraz przemiana tego produktu w bursztynian w cyklu gliok-sylanowym. Dalsze reakcje obejmujące przemianę bursztynianu w szczawiooc-tan dokonują się już w mitochondriach przy udziale cyklu Krebsa. Szczawiooc-tan po przeniknięciu do cytoplazmy podstawowej w toku glukoneogenezy ulega przetworzeniu w glukozę, a następnie w sacharozę.

Peptydy

Peptydy składają się z kilku, kilkunastu lub większej liczby aminokwasów. Wyróżniamy więc di-, tri-, tetra- i polipeptydy Jeżeli w peptydach występuje nie

więcej niż 10 rodników aminoacylowych (RCHNH₂-C-), to takie peptydy nazywamy oligopeptydami. Związki zbudowane z jedenastu do stu jednostek aminokwasowych nazywamy polipeptydami, natomiast zawierające ponad 100 reszt aminokwasowych nazywamy niekiedy makropeptydami, czyli białkami.

Naturalne oligopeptydy

Wiele peptydów występujących w przyrodzie pełni różnorakie funkcje biologiczne, jak np. hormonalną, koenzymatyczną itp.

Typowym tripeptydem występującym we wszystkich żywych organizmach jest glutation, czyli L-^glutamylo-L-cysteinyloglicyna (/-Glu-Cys-Gly). Charak­terystyczną właściwością budowy glutationu jest uczestnictwo grupy ^karbo­ksylowej w powstawaniu wiązania peptydowego oraz obecność w cząsteczce grupy sulfhydrolowej. Grupa -SH reszty cysteiny może stosunkowo łatwo ulegać odwodorowaniu, dzięki czemu dwie cząsteczki glutationu zredukowanego łączą się w cząsteczkę glutationu utlenionego.

W warunkach biologicznych reakcja ta jest łatwo odwracalna, dlatego glutatio-nowi przypisuje się rolę układu oksydoredukcyjnego. W kilku reakcjach enzyma­tycznych pełni on ponadto funkcję specyficznego koenzymu. Glutation jako daw­ca reszty ,^-glutamylowej uczestniczy także w syntezie ^glutamylopeptydów Wiele hormonów zwierzęcych należących do oligo- i polipeptydów charakteryzuje się budową pierścieniową. Hormony tylnego płata przysadki mózgowej reprezentowane są przez dwa cykliczne oligopeptydy (amidy dziewięciopeptydów)

Naturalne polipeptydy

Niektóre hormony mają budowę polipeptydową. Zaliczamy do nich hormon przedniego płata przysadki mózgowej - kortykotropinę składającą się z 39 reszt aminokwasowych oraz hormony wytwarzane w trzustce - glukagon i insulinę. Ustalono, że glukagon podwyższa stężenie cukru we krwi, aktywując proces przekształcania się glikogenu w glukozę. Działanie innego hormonu trzustki, insuliny, jest przeciwstawne do funkcji glukagonu, insulina bowiem powoduje obniżenie poziomu cukru we krwi. Zbudowana jest z dwóch różnych łańcuchów polipeptydowych połączonych ze sobą mostkami dwusiarczkowymi. Jej masa cząsteczkowa wynosi 12 000 dal tonów*. Warto dodać, że insulina jest jednym z pierwszych polipeptydów (białek) otrzymanych syntetycznie.

Protaminy są silnie zasadowymi polipeptydami, które wyizolowano z jąder plemników ryb. Są to związki o masie cząsteczkowej 1000-6000 daltonów. Zawierają one dużo argininy, np. w salminie występuje aż 40 reszt arginylowych na ogólną liczbę 58 rodników aminoacylowych w cząsteczce.

---