Kaj vsebuje beljakovina? Primeri enostavnih in kompleksnih proteinov

Če si predstavljamo pomen beljakovin, je dovolj spomniti na dobro znano frazo Friedricha Engelsa: "Življenje je način obstoja proteinskih teles". Dejansko na Zemlji te snovi skupaj z nukleinskimi kislinami povzročajo vse manifestacije živih snovi. V tem prispevku bomo ugotovili, iz česa sestoji protein, kakšna bo funkcija, pa tudi določiti značilnosti strukture različnih vrst.

Peptidi - visoko organizirani polimeri

Pravzaprav v živi celici rastline in živali beljakovine kvantificirajo nad drugimi organskimi snovmi in opravljajo tudi največje število različnih funkcij. Sodelujejo v različnih zelo pomembnih celičnih procesih, kot so gibanje, obramba, signalizacija in tako naprej. Na primer, v mišičnem tkivu živali in ljudi peptidi predstavljajo do 85% mase suhe snovi in ​​v kosti in dermisu od 15 do 50%.

Vse celične in tkivne proteine ​​sestavljajo amino kisline (20 vrste). Njihovo število v živih organizmih je vedno enako dvajsetim vrstam. Različne kombinacije peptidnih monomerov v naravi predstavljajo različne proteine. Izračuna se z astronomsko številko 2x10¹⁸ možne vrste. V biokemiji se polipeptidi imenujejo visoko molekularni biološki polimeri, makromolekule.

Aminokisline - monomeri proteinov

Vseh 20 vrst teh kemičnih spojin je strukturnih enot beljakovin in ima splošno formulo NH₂-R-COOH. To so amfoterne organske snovi, ki lahko razstavljajo tako osnovne kot kisle lastnosti. Ne samo preproste beljakovine, ampak tudi kompleksne, vsebujejo tako imenovane ne-esencialne aminokisline. Toda nepogrešljivi monomeri, na primer, kot so valin, lizin, metionin, lahko najdemo le v nekaterih vrste proteinov. beljakovine se imenujejo polne.

Zato karakterizacija polimera upošteva ne le, koliko aminokislin sestavlja beljakovin, temveč tudi, kateri monomeri so povezani s peptidnimi vezmi na makromolekulo. Prav tako dodamo, da se lahko izmenjive aminokisline, kot so asparagin, glutaminska kislina, cistein, sintetizirajo neodvisno v človeških in živalskih celicah. Nenadomestljivi monomeri proteinov se tvorijo v celicah bakterij, rastlin in gliv. V heterotrofne organizme vstopajo samo s hrano.

Kako se oblikuje polipeptid

Kot veste, je 20 različnih aminokislin mogoče združiti v več različnih proteinskih molekul. Kako se vezava monomerov pojavi med seboj? Izkazalo se je, da karboksilne in aminske skupine številnih ležečih aminokislin med seboj komunicirajo. Oblikovamo tako imenovane peptidne vezi, molekule vode pa sprostimo kot stranski produkt reakcije polikondenzacije. Oblikovane molekule proteinov vsebujejo aminokislinske ostanke in ponavljajoče se ponavljajoče peptidne vezi. Zato se imenujejo tudi polipeptidi.

Pogosto lahko beljakovine vsebujejo več kot eno ali več polipeptidnih verig in obsegajo več tisoč amino kislinskih ostankov. Poleg tega lahko enostavni proteini, pa tudi proteidi, otežijo njihovo prostorsko konfiguracijo. To ustvarja ne le primarno, ampak tudi sekundarno, terciarno in celo kvartarno strukturo. Tega postopka bomo podrobneje proučili. Nadaljevanje študija vprašanja: od česa sestoji protein, kakšna je konfiguracija ta makromolekula. Ugotovili smo, da polipeptidna veriga vsebuje številne kovalentne kemične vezi. Ta struktura se imenuje primarno.

Ima pomembno vlogo pri kvantitativni in kvalitativni sestavi aminokislin, pa tudi po zaporedju njihove povezave. Sekundarna struktura se pojavi ob nastanku spirale. Stabilizira ga veliko novih vodikovih vezi.

Višja raven organizacije beljakovin

Terciarna struktura se pojavi kot posledica pakiranja spirale v obliki globule, na primer, mišični proteini Tkiv mioglobin ima ravno takšno prostorsko strukturo. Ohrani jo tako na novo oblikovana vodikova vezja in disulfidni mostovi (če nekaj cisteinskih ostankov vstopi v proteinsko molekulo). Kvaternarna oblika je rezultat kombiniranja več proteinskih globulinov v eno strukturo hkrati s pomočjo novih vrst interakcij, na primer, hidrofobnih ali elektrostatičnih. Poleg peptidov delci brez proteinov vstopijo tudi v kvartarno strukturo. Lahko so ionov magnezija, železa, bakra ali ostankov ortofosfata ali nukleinskih kislin, pa tudi lipidov.

Značilnosti proteinske biosinteze

Prej smo ugotovili, iz česa sestavljajo proteini. Zgrajen je iz zaporedja aminokislin. Njihovo združevanje v polipeptidno verigo poteka v ribosomih - nemembranskih organelih rastlinskih in živalskih celic. Molekule informacijske in transportne RNK sodelujejo tudi v procesu biosinteze. Prvi so matrika za sestavljanje beljakovin, slednji pa transportirajo različne aminokisline. V procesu celične biosinteze se pojavi dilema, ali je protein sestavljen iz nukleotidov ali aminokislin? Odgovor je nedvoumen - polipeptidi, tako enostavni kot zapleteni, so sestavljeni iz amfoternih organskih spojin - aminokislin. V življenjskem ciklu celice obstajajo obdobja njegove aktivnosti, ko je sinteza proteinov še posebej aktivna. To so tako imenovane stopnje J1 in J2 interfaze. V tem času celica aktivno raste in potrebuje veliko gradbenega materiala, ki je protein. Poleg tega, kot rezultat genske konec tvorita dve hčerinski celici, od katerih vsak potrebuje veliko količino organske snovi pa v kanalih gladka endoplazemski retikulum je aktivna sinteza lipide in ogljikove hidrate, ter v granulirani EPM pojavi biosintezo proteinov.

Funkcije beljakovin

Če poznamo, iz katere sestavine so beljakovine, lahko razložimo tako veliko število vrst in edinstvene lastnosti teh snovi. Proteini opravljajo v kletki različne funkcije, kot so gradbeništvo, kot del membrane vseh celic in organel: mitohondriji, kloroplasti, lizosomih, Golgi kompleksa, in tako naprej. Takšni peptidi kot gamoglobulini ali protitelesa so primeri preprostih proteinov, ki izvajajo zaščitno funkcijo. Z drugimi besedami, celična imuniteta je posledica delovanja teh snovi. Kompleksni protein - hemocianin, skupaj s hemoglobinom, na živalih opravlja transportno funkcijo, ki nosi kisik v krvi. Signalni proteini, ki sestavljajo celične membrane, zagotavljajo informacije sami celici o snoveh, ki se trudijo priti v svojo citoplazmo. Peptidni albumin je odgovoren za osnovno krvno sliko, na primer zaradi njegove zmožnosti strjevanja krvi. Proteini kokošjih jajčic Ovalbumin je shranjen v kletki in služi kot glavni vir hranil.

Beljakovine so osnova celičnega citoskeleta

Ena od pomembnih funkcij peptidov je podpora. Za ohranjanje oblike in volumna živih celic je zelo pomembno. Tako imenovane submembranske strukture - mikrotubule in mikro-filamenti, ki prepletajo, so notranji celični skelet. Beljakovine, ki tvorijo svojo sestavo, na primer tubulin, se lahko zlahka sklenejo in raztezajo. To pomaga celici, da ohrani svojo obliko pod različnimi mehanskimi deformacijami.

V rastlinskih celicah skupaj z beljakovinami hialoplazme citoplazemski trakti - plazmodeme opravljajo tudi podporno funkcijo. Skozi pore v celični steni povzročajo medsebojno povezavo med številnimi lažnimi celičnimi strukturami, ki tvorijo rastlinsko tkivo.

Encimi so snovi beljakovine

Ena najpomembnejših lastnosti proteinov je njihov vpliv na hitrost kemijskih reakcij. Glavne beljakovine so sposobne delne denaturacije - proces razmahnitve makromolekule v terciarni ali kvartarni strukturi. Polipeptidna veriga se ne razgradi. Delna denaturacija je osnova signalizacije in katalitične funkcije proteina. Zadnja lastnost je sposobnost encimov, da vplivajo na hitrost biokemičnih reakcij v jedru in citoplazme celice. Peptidi, ki, nasprotno, zmanjšajo hitrost kemičnih procesov se običajno imenujejo ne inhibitorji, temveč encimi. Na primer, preprost katalazni protein je encim, ki pospešuje cepitev strupene snovi vodikovega peroksida. Nastala je kot končni produkt številnih kemičnih reakcij. Catalase pospešuje njegovo uporabo na nevtralne snovi: vodo in kisik.

Lastnosti proteinov

Peptidi so razvrščeni po številnih značilnostih. Na primer, v zvezi z vodo, jih lahko razdelimo na hidrofilne in hidrofobne. Temperatura vpliva tudi na strukturo in lastnosti proteinskih molekul na različne načine. Na primer, beljaški keratin - sestavni del nohtov in las lahko prenese tako nizko kot visoko temperaturo, kar pomeni, da je termolabilen. Toda beljakovinski ovalbumin, ki je bil že omenjen, ko je bil segret na 80-100 ° C, je popolnoma uničen. To pomeni, da je njegova primarna struktura razdeljena na aminokislinske ostanke. Ta proces se imenuje uničenje. Kakršne koli razmere, ki jih ustvarimo, se beljakovine ne morejo vrniti v naravno obliko. Motorni proteini - aktin in milozin sta prisotna v mišičnih vlaknih. Njihovo nadomestno krčenje in sprostitev sta osnova za delo mišičnega tkiva.