Aktywnie po zdrowie

Organizm lubi ład i porządek

Anna Tausig
Lekarz, dietetyk

Białko buduje się etapami. Jego podstawowym budulcem są aminokwasy. Jak to się dzieje, że różne białka są bezbłędnie wykorzystywane przez organizm do różnych celów? Odkrywamy fascynujące tajemnice technologiczne organizmu i jego skomplikowane mechanizmy zarządzania białkami.

W ludzkim ciele, podobnie, jak w każdym żywym organizmie, występują niezliczone cząstki chemiczne. Każda z nich jest niepowtarzalna i ma własne, nie do podrobienia właściwości fizykochemiczne. Oznacza to, że każda cząstka ma właściwą tylko sobie budowę i strukturę przestrzenną, a także określony ładunek elektryczny, częstotliwość drgań, skłonność do typowych zachowań w różnych sytuacjach – standardowych i awaryjnych. Ten opis jest oczywiście skrótowy, jednak nawet w tej formie niesie jasny przekaz: wszystko, co występuje w przyrodzie, jest indywidualne.

Organizm, posługując się licznymi, często bardzo skomplikowanymi metodami, potrafi różne cząstki zidentyfikować, uporządkować i wykorzystać w stosowny sposób. Jak to możliwe, że wśród obfitości cząstek systemy rozpoznawcze nie mylą się i z niezawodną precyzją segregują je, katalogują i wykorzystują do własnych celów? Przecież żadna z nich nie jest opatrzona etykietą z nazwą?

Nie ma jednej odpowiedzi na to pytanie. Dlaczego? To proste. Sprawnie działający organizm wykorzystuje w tym celu liczne mechanizmy.

Po kształcie mnie poznacie

Jednym z najważniejszych sposobów identyfikacji cząsteczek jest rozpoznanie ich kształtu.

Pokarm, którym się żywimy dostarcza nam licznych substancji. Wiadomo, że natura stworzyła je w pierwszej kolejności nie z myślą o ludziach, tylko na potrzeby życia istnień, które włączyliśmy do naszego menu. Cząstki zawarte w wykorzystywanych przez nas źródłach pokarmowych nie ulegają przekształceniu, jeśli spałaszujemy je w naturalnej formie, na surowo. Jeśli jednak pożywienie ugotujemy (poddamy obróbce termicznej), włożymy do marynaty na bazie soku z cytryny (poddamy je działaniu kwasów), czy napromieniujemy, zdeformujemy wówczas strukturę cząsteczek, z których się składa. Dobrym przykładem zmian strukturalnych, które mogą nastąpić pod wpływem takich czynników, są losy białek pokarmowych.

Fabryka białek

Białko zbudowane jest z podstawowych cegiełek zwanych aminokwasami. Znanych jest ponad 300 aminokwasów występujących naturalnie, ale w skład białek wszystkich organizmów żywych wchodzi głównie 20 podstawowych. Nazywamy je aminokwasami biogennymi lub białkowymi.

Aminokwasy zalicza się do jednej puli cząsteczek chemicznych, bo wykazują wspólne cechy budowy. Jednak każdy z nich ma nie tylko inną nazwę – różnią się wielkością, szczegółami budowy przestrzennej, miejscem powstawania, ładunkiem elektrycznym, naturą kwasową lub zasadową.

Aby mogło powstać konkretne białko, organizm musi wykorzystać do jego stworzenia określone aminokwasy w bardzo precyzyjnej sekwencji i ilości.

Wyobraźmy sobie linię produkcyjną, przy której na nitkę nawlekane są, niczym koraliki, kolejne aminokwasy. Jeśli nastąpi jakakolwiek pomyłka: zabraknie jednego koralika, zostanie zastąpiony innym lub nawleczony w niewłaściwe miejsce, nie powstanie to białko, które powstać powinno. Będzie to „biologiczny bubel", który powinien natychmiast zostać wyłapany przez kontrolę jakości i trafić do przeróbki lub do przemiału. Niestety, nie wszystkie nieprawidłowe białka są niszczone. Jeśli zostaną „przeoczone", zaczynają żyć własnym życiem na szkodę organizmu. Takie białka, wchodząc w skład komórek tworzących tkanki, zmienią ich funkcjonowanie i z czasem mogą stać się przyczyną bardzo poważnych schorzeń, z chorobami nowotworowymi włącznie.

Nie zakładajmy jednak czarnego scenariusza. Wróćmy do taśmy produkcyjnej, przy której powstaje świetnej jakości towar. Praca wre, wszystko zgadza się co do joty, koraliki są nawlekane w stosownym porządku – wielki sukces! Brawo, ale do powstania białka jeszcze daleko. Na razie powstało coś, co nazywamy strukturą pierwszorzędową.

Gdy praca wre

Proces tworzenia białka trwa nadal – albo koraliki nanizane na niteczkę zostaną skręcone na kształt spirali, albo przyjmą postać zygzaka – wyglądem przypominać będą wąski papierek złożony w harmonijkę. Tak w dużym skrócie powstaje drugorzędowa struktura.

By zaoszczędzić na przestrzeni (choć nie tylko, o czym można dowiedzieć się, czytając fascynujący tekst o enzymach), łańcuch zaczyna się wyginać w różne strony, przyjmując postać mniej lub bardziej regularnej, ale zawsze trójwymiarowej grudki. Dla utrzymania optymalnej formy przestrzennej świeżo narodzonego białka, uaktywniają się wewnętrzne wiązania, zwane mostkami. To one przytrzymują ten powyginany twór w kształcie charakterystycznym dla konkretnego białka. Ten kształt będzie decydował o rozpoznawalności białka, jego funkcjach, biologicznej reaktywności i wielu innych niezwykle istotnych cechach. Tak powstała trójwymiarowa forma to trzeciorzędowa struktura białka. Nie ma białek bez tej trójwymiarowej struktury bazującej na pierwszo- i drugorzędowym porządku maleńkich cegiełek – aminokwasów.

Jeśli tak zbudowane białko łączy się z podobnymi sobie podjednostkami, powstaje struktura czwartorzędowa . Ten ostatni etap zdarzyć się może, ale nie musi. Wszystkie poprzednie są konieczne do powstania białka.

Opisane zasady obowiązują zawsze i wszędzie! By powstało właściwe białko, porządek musi być zachowany. Organizm ceni sobie ład.

Wrażliwcy są w nas

Białko jest bardzo wrażliwe na działanie różnych czynników fizycznych i chemicznych. Podczas denaturacji niszczona jest każda w formacji białka – zarówno pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowa. Zmiany zachodzą także w podstawowym budulcu, czyli aminokwasach, których struktura może zostać rozerwana. Zatem niszczenie białek odbywać się może na wielu poziomach. Efekt zawsze jest ten sam – białko przestaje być przydatne do bezpośrednich celów biologicznych, czyli przestaje właściwie służyć. W pierwszej kolejności cierpią pojedyncze komórki, potem tworzone z nich tkanki, następnie organy utworzone przez takie tkanki. Choroba murowana.

białko

metabolizm