Contractile proteini: funkcije, primeri

Beljakovine (polipeptidi, proteini) so visoke molekulske snovi, ki vsebujejo alfa-aminokisline, povezane s peptidno vezjo. Sestava beljakovin se določi v živih organizmih z gensko kodo. Običajno sinteza uporablja niz 20 standardnih aminokislin.

Razvrstitev beljakovin

Ločevanje beljakovin poteka po različnih razlogih:

• Oblika molekule.
• Sestava.
• Funkcije.

Po zadnjem merilu so proteini razvrščeni:

• Na strukturnem.
• Hranljivi in ​​prosti.
• Prevoz.
• Zmanjševanje.

Strukturni proteini

Vključujejo elastin, kolagen, keratin, fibroin. Strukturni polipeptidi sodelujejo pri nastanku celičnih membran. V njih lahko ustvarijo kanale ali opravljajo druge funkcije.

Hranljivi, rezervni proteini

Hranilni polipeptid je kazein. Zaradi tega je rastoči organizem opremljen s kalcijem, fosforjem in aminokislinami.

Rezervne beljakovine so seme gojenih rastlin, beljakovin. Uporabljajo se na stopnji razvoja zarodkov. V človeškem telesu, kot pri živalih, niso shranjeni proteini. Redno jih je treba prejeti s hrano, sicer je verjeten razvoj distrofije.

Transportni polipeptidi

Klasičen primer teh proteinov je hemoglobin. V krvi so prisotni drugi polipeptidi, ki so vpleteni v gibanje hormonov, lipidov in drugih snovi.

V celičnih membranah so proteini, ki imajo sposobnost za prenos ioni, aminokislin, glukoze in drugih spojin skozi celično membrano.

Contractile proteini

Funkcije ti polipeptidi so povezani z delom mišičnih vlaken. Poleg tega zagotavljajo gibanje cilij in flagelov v protozojih. Funkcijski proteini delujejo prevoz organskih organov znotraj celice. Zaradi njihove prisotnosti so celične oblike spremenjene.

Primeri pogodbenih proteinov so miozin in aktin. Omeniti velja, da se ti polipeptidi ne najdejo le v celicah mišičnih vlaken. Izvajajo pogodbene proteine v skoraj vseh tkiva živali.

Značilnosti

V celicah najdemo posamezen polipeptid, tropomyosin. Mišični podaljšani protein miozin je njegov polimer. Je kompleksen z aktinom.

Mišični proteini se ne raztopi v vodi.

Stopnja sinteze polipeptidov

Urejajo ga tiroidni in steroidni hormoni. Prehodi v celico, se vežejo na specifične receptorje. Oblikovani kompleks prodre v celično jedro in se veže na kromatin. Zaradi tega se stopnja sinteze polipeptidov na ravni gena poveča.

Aktivni geni zagotavljajo izboljšano sintezo specifične RNK. Zapusti jedro, usmeri se na ribosome in aktivira sintezo novega strukturnega ali kontraktilne proteine, encimi ali hormoni. To je anabolični učinek genov.

Medtem je sinteza proteinov v celicah precej počasen proces. Zahteva visoke stroške energije in plastični material. Skladno s tem hormoni ne morejo hitro nadzorovati metabolizma. Njihova ključna naloga je uravnavati rast, diferenciacijo in razvoj celic v telesu.

Krčenje mišic

Svetlo je primer pogodbene funkcije beljakovin. V študijah je bilo ugotovljeno, da je osnova krčenja mišic sprememba fizikalnih lastnosti polipeptida.

Pogodbeno funkcijo opravlja protein aktomiozin, ki interagira z adenozin trifosforjevo kislino. To povezavo spremlja krčenje miofibrilov. Ta interakcija je opazna zunaj telesa.

Na primer, če so mišice, namočene v vodi (macerirani), prikrajšane za ekscitabilnost, izpostavljene raztopini adenozin trifosfata, se bo začelo njihovo oster krčenje, podobno kot zmanjšanje živega mišičja. Ta izkušnja je zelo praktičnega pomena. Dokazuje dejstvo, da je potrebna kemijska reakcija za krčenje mišic kontraktilne proteine s snovjo, bogato z energijo.

Učinek vitamina E

Po eni strani je glavni intracelularni antioksidant. Vitamin E zagotavlja zaščito maščob in drugih lahko oksidiranih spojin pred oksidacijo. Hkrati deluje kot elektronski nosilec in sodeluje pri reakcijah redukcije oksidacije, ki so povezane s shranjevanjem sproščene energije.

Pomanjkanje vitamina E povzroči atrofijo mišičnega tkiva: vsebnost kontraktilni protein Myozin se močno zmanjša in se nadomesti s kolagenom - inertnim polipeptidom.

Specifičnost miozina

Šteje se, da je eden ključnih kontraktilne proteine. Približno 55% celotne vsebnosti polipeptidov v mišičnem tkivu.

Myosin sestoji iz filamentov (debelih filamentov) miofibrilov. V molekuli je dolg fibrilarni del, ki ima dvojno vijačno strukturo in glave (globularne strukture). V sestavi miozina se razlikuje 6 podenot: 2 težka in 4 lahka veriga, ki se nahajajo v globularnem delu.

Glavna naloga fibrilirne regije je sposobnost oblikovanja snopov miozinskih filamentov ali debelih protofibril.

Na glavi so aktivna mesta ATP-ase in centra, ki veže aktin. To zagotavlja hidrolizo ATP in povezavo z aktinskimi filamenti.

Sorte

Podtipi aktina in miozina so:

• Dinein flagella in cilia protozoa.
• Spectrin v membranah eritrocitov.
• Neurotenin perisinaptične membrane.

Za vrste aktina in miozina so bakterijski polipeptidi odgovorni za gibanje različnih snovi v gradient koncentracije. Ta proces se imenuje tudi kemotaksa.

Vloga adenozin trifosfata

Če položite niti aktomiozina v raztopino kisline, dodajte kalijeve in magnezijeve ione, lahko vidite, da se skrajšajo. To razcepi ATP. Ta pojav kaže, da ima razpad adenozin trifosforne kisline določen odnos s spremembo fizikalno-kemijskih lastnosti kontraktilnega proteina in posledično delo mišic. Ta pojav je prvič pokazal Szent-Djyordy in Engelhardt.

Sinteza in razgradnja ATP sta zelo pomembna v procesu pretvorbe kemične energije v mehansko energijo. Pri razpadanju glikogena, ki ga spremlja proizvodnja mlečne kisline, kot pri deposforilaciji adenozin trifosfata in kreatin-fosfornih kislin, sodelovanje kisika ni potrebno. To pojasnjuje sposobnost izolirane mišice, da deluje pod anaerobnimi pogoji.

Pri mišičnih vlaknih, ki so utrujeni pri delu v anaerobnem okolju, se nabirajo mlečna kislina in proizvodi, nastali med razgradnjo adenozin trifosfata in kreatin-fosfornih kislin. Posledično so izčrpane zaloge snovi, katerih delitev sprošča potrebno energijo. Če daste utrujeno mišico v pogojih, ki vsebujejo kisik, jo bo uničila. Določena količina mlečne kisline se bo začela oksidirati. Posledično nastane voda in ogljikov dioksid. Izpuščena energija bo uporabljena za resintezo kreatinfosfornih, adenozin trifosfatnih kislin in glikogena iz produktov razpadanja. Zaradi tega bo mišica spet pridobila sposobnost za delo.

Skeletne mišice

Posamezne lastnosti polipeptidov je mogoče razložiti le z vzorcem njihovih funkcij, to je njihov prispevek k zapletenim dejavnostim. Med redkimi strukturami, za katere je bila ugotovljena korelacija med funkcijami beljakovin in organa, je treba posebno pozornost nameniti skeletnim mišicam.

Njena celica se aktivira zaradi živčnih impulzov (signalov, usmerjenih na membrano). Na molekularni ravni zmanjšanje temelji na cikličnem tvorjenju prečnih mostov zaradi periodičnih interakcij med aktinom, miozinom in Mg-ATP. Kalcijeve vezavne beljakovine in Ca ioni delujejo kot posredniki med efektorji in živčnimi signali.

Mediacija omejuje hitrost odziva na impulze "on / off" in preprečuje spontane kontrakcije. Istočasno nekatera nihanja (oscilacije) mišičnih vlaken letala krilatih žuželk ne nadzorovata ionov ali podobnih nizko-molekularnih spojin, temveč neposredno na kontraktilne proteine. Zaradi tega so možna zelo hitra znižanja, ki po aktivaciji potekajo neodvisno.

Tekoče kristalne lastnosti polipeptidov

Pri skrajšanju mišična vlakna se obdobje reže, ki ga tvori protofibril, spremeni. Ko mreža tankih filamentov vstopi v strukturo debelih elementov, se tetragonalna simetrija nadomesti s heksagonalno. Ta pojav lahko štejemo za polimorfni prehod v tekočem kristalnem sistemu.

Značilnosti mehanokemijskih procesov

So omejeni na preoblikovanje kemične energije v mehansko energijo. Aktivnost ATP-ase mitohondrijskih celičnih membran je podobna dejanju skeletnega mišičnega sistema skeletnega mišičja. Skupne lastnosti so opažene tudi v njihovih mehanokemijskih lastnostih: zmanjšane so pod vplivom ATP.

Zato morajo biti proteini v kontralu prisotni v mitohondrijskih membranah. In res je tam. Ugotovljeno je bilo, da so pogodbeni polipeptidi vključeni v mitohondrijsko mehanokemijo. Vendar pa je bilo tudi ugotovljeno, da imajo fosfatidilinositol (lipidne membrane) pomembno vlogo pri procesih.

Napredno

Molekula proteina miozina ne prispeva samo k zmanjšanju različnih mišic, temveč lahko sodeluje tudi pri drugih intraceličnih procesih. Zlasti gibanje organelov, pritrditev aktinskih filamentov v membrane, nastanek in delovanje citoskeletov itd. Skoraj vedno molekula nekako komunicira z aktinom, ki je drugi ključni kontraktilni protein.

Dokazano je bilo, da se molekule aktomyozina lahko razlikujejo po dolžini pod vplivom sproščene kemične energije, če se ostanek fosforne kisline razcepi iz ATP. Z drugimi besedami, ta proces povzroča krčenje mišic.

Sistem ATP tako deluje kot nekakšna baterija kemične energije. Po potrebi postane neposredno mehanično s posredovanjem aktomiozina. V tem primeru ni vmesne stopnje, ki je značilna za procese interakcije drugih elementov, prehod na toplotno energijo.