В основе функционирования любого белка лежит его способность к избирательному взаимодействию с каким-либо другим веществом — лигандом. Лигандом может быть как низкомолекулярное вещество, так и макромолекула, в том числе другой белок. Лиганд присоединяется к определенному участку на поверхности белковой молекулы — центру связывания (активный центр).
Хотя взаимодействие белка с его физиологическим лигандом отличается высокой специфичностью, всегда можно подобрать вещество, природное или синтетическое, которое является структурным аналогом лиганда и тоже комплементарно центру связывания. Если такой аналог ввести в организм, то он будет соединяться с соответствующим белком вместо естественного лиганда, в результате чего функция белка окажется заблокированной.
Процедура выделения какого-либо белка начинается с переведения белков ткани в раствор. Для этого ткань измельчают и клетки разрушают с помощью специальных приборов — гомогенизаторов, или просто растиранием с песком. Нерастворимые части ткани из гомогената осаждают центрифугированием. В надосадочной жидкости (экстракте) содержатся растворимые белки.
Электрофорез в полиакриламидном геле (ПААГ) в денатурирующих условиях — еще один метод фракционирования белков по различиям молекулярной массы. Скорость миграции белка в электрическом поле зависит не только от его суммарного заряда, но также и от величины и формы белковой молекулы.
Протеинкиназы катализируют фосфорилирование белков по гидроксильным группам серина, треонина и тирозина. Если фосфорилируемые белки это тоже ферменты, то их активность в результате фосфорилирования в одних случаях уменьшается, в других — увеличивается. Например, в клетках жировой ткани есть липаза, существующая в двух формах — фосфопротеина и простого белка.
История изучения строения, биосинтеза и функций ДНК связана с возникновением и решением общебиологической проблемы наследственности.
На рубеже XIX и XX вв. генетические и цитологические исследования привели к выводу, что ответственными за передачу признаков по наследству являются хромосомы. При этом можно выделить некоторый наследственный признак, который передается с определенным участком хромосомы — геном.
Как мы видели, репликация служит для передачи информации новым поколениям. С другой стороны, информация, записанная в ДНК (в генотипе), обеспечивает образование фенотипических признаков организма, трансформируется в фенотип. Это направление потока информации имеет гораздо более сложную природу и включает два других типа матричных биосинтезов — транскрипцию и трансляцию.
Первичные транскрипты, образуемые РНК-полимеразами, еще не являются функционально активными молекулами и нуждаются в посттранскрипционной достройке. Созревание пре-мРНК включает три процесса: образование колпачка на 5'-конце, образование полиА-последовательности на З'-конце и удаление интронов (сплайсинг). Все эти процессы происходят в ядре.
Биосинтез белков (трансляция) отличается от других типов матричных биосинтезов — репликации и транскрипции — двумя принципиальными особенностями:
Роль мРНК в трансляции аналогична роли телеграфной ленты в этом примере: аа-тРНК присоединяются антикодонами к соответствующим кодонам мРНК, в результате чего аминокислотные остатки оказываются расположенными в той последовательности, в которой расположены кодоны в мРНК. Теперь остается лишь соединить аминокислотные остатки пептидной связью, чтобы получилась пептидная цепь (белок) с определенной первичной структурой.
