Typy proteinů, jejich funkce a struktura

Podle teorie Oparin-Haldane život na naší planetě vznikl z kapičky koacervátu. Byla to proteinová molekula. To znamená, že tyto chemické sloučeniny jsou základem všech živých bytostí, které dnes existují. Ale jaké jsou struktury bílkovin? Jakou roli dnes hrají v životě těla a lidí? Jaké druhy bílkovin existují? Pokusíme se pochopit.

Proteiny: obecný koncept

Z hlediska chemické struktury je molekula dané látky sekvencí aminokyselin spojených peptidovými vazbami.

Každá aminokyselina má dvě funkční skupiny:

• karboxyl-COOH;
• amino skupina -NH₂.

Mezi nimi se vytváří vazba v různých molekulách. Peptidová vazba tedy má formu -CO-NH. Molekula proteinu může obsahovat stovky a tisíce takových skupin, což závisí na konkrétní látce. Typy proteinů jsou velmi rozmanité. Mezi nimi jsou ty, které obsahují aminokyseliny, které jsou pro tělo nenahraditelné, a proto musí vstoupit do těla s jídlem. Existují takové odrůdy, které provádějí důležité funkce v buněčné membráně a její cytoplazmě. Také jsou izolovány biologické přírodní katalyzátory - enzymy, které jsou také molekulami bílkovin. Jsou široce používány a v životě člověka a nejen se účastní biochemických procesů živých bytostí.

Molekulová hmotnost těchto sloučenin může být v rozmezí od několika desítek do milionů. Koneckonců, počet monomerních jednotek ve velkém polypeptidovém řetězci je neomezený a závisí na typu konkrétní látky. Protein ve své čisté formě, ve své rodné konformaci, může být viděn zkoumáním kuřecího vejce surová forma. Světle žlutá, průhledná, silná koloidní hmota, uvnitř které je žloutek umístěn - to je požadovaná látka. Totéž co říci o nízkotučné tvaroh, Tento produkt je také téměř čisté bílkoviny v jeho přirozeném tvaru.

Avšak ne všechny zvažované sloučeniny mají stejnou prostorovou strukturu. Celkem čtyři organizace molekuly. Typy proteinové struktury určit jeho vlastnosti a mluvit o složitosti struktury. Je také známo, že prostorověji zapletené molekuly podléhají důkladnému zpracování v lidském těle a zvířatech.

Druhy proteinových struktur

Celkově jsou přiděleny čtyři. Zvažme, co každá z nich představuje.

1. Primární. Jedná se o obvyklou lineární sekvenci aminokyselin spojených peptidovými vazbami. Žádné prostorové zákruty, žádná spirála. Počet polypeptidových prvků vstupujících do polypeptidu může dosáhnout několika tisíc. Typy proteinů s podobnou strukturou - glycylalanin, inzulin, histon, elastin a další.
2. Sekundární. Jedná se o dva polypeptidové řetězce, které se otáčejí ve formě spirály a jsou navzájem orientovány tvářenými oblouky. V tomto případě vznikají mezi sebou vodíkové vazby a drží je dohromady. Tím se vytvoří jediná molekula proteinu. Typy proteinů tohoto typu jsou následující: lysozym, pepsin a další.
3. Terciární konformace. Je to těsně zabalená a kompaktně sestavená sekundární konstrukce. Zde existují další typy interakcí, kromě vodíkových vazeb - to je interakce van der Waals a síly elektrostatické přitažlivosti, hydrofilní-hydrofobní kontakt. Příklady struktur jsou albumin, fibroin, hedvábný protein a další.
4. Kvartérní. Nejsložitější struktura, skládající se z několika polypeptidových řetězců, zkroucená ve spirále, natočena do míče a spojena dohromady do globule. Příklady, jako je inzulin, feritin, hemoglobin, kolagen, ilustrují právě takovou konformaci proteinů.

Pokud z chemického hlediska podrobněji zvážíme všechny uvedené molekulární struktury, pak bude analýza trvat dlouho. Ve skutečnosti, čím je konfigurace vyšší, tím složitější a komplikovanější je její struktura, tím více typů interakcí je pozorováno v molekule.

Denaturace proteinových molekul

Jednou z nejdůležitějších chemických vlastností polypeptidů je jejich schopnost degradace pod vlivem určitých podmínek nebo chemických činidel. Například různé typy denaturace proteinů jsou rozšířené. Jaký je tento proces? Spočívá v ničení přirozené struktury bílkoviny. To znamená, že jestliže molekula měla původně terciární strukturu, pak se po působení speciálních agens zhroutí. Avšak sekvence aminokyselinových zbytků zůstává v molekule nezměněna. Denaturované bílkoviny rychle ztrácejí své fyzikální a chemické vlastnosti.

Jaká činidla mohou vést k procesu ničení konformace? Existuje několik z nich.

1. Teplota. Po zahřátí se postupně zničí kvartérní, terciární, sekundární struktura molekuly. Vizuálně to lze pozorovat například při smažení normálního kuřecího vejce. Výsledný "protein" je primární struktura albuminového polypeptidu, který byl v surovém produktu.
2. Radiace.
3. Účinek silných chemických činidel: kyseliny, zásady, soli těžkých kovů, rozpouštědla (například alkoholy, ethery, benzen a další).

Tento proces se někdy nazývá také tavení molekuly. Typy denaturace bílkovin závisí na činidle, pod jehož působením došlo. V tomto případě je v některých případech proces, který je inverzní k zvažovanému procesu. Je to renaturace. Ne všechny proteiny jsou schopny obnovit svou strukturu zpět, ale významná část z nich může udělat. Proto chemici z Austrálie a Ameriky provedli renaturaci vařeného kuřecího vejce pomocí některých činidel a způsobu centrifugace.

Tento proces je důležitý pro živé organismy při syntéze polypeptidových řetězců ribozomy a rRNA v buňkách.

Hydrolýza proteinové molekuly

Spolu s denaturací jsou bílkoviny charakterizovány jinou chemickou vlastností - hydrolýzou. Je to také destrukce nativní konformace, ale ne až na primární strukturu, ale úplně až na jednotlivé aminokyseliny. Důležitou součástí trávení je hydrolýza proteinů. Typy hydrolýzy polypeptidů jsou následující.

1. Chemické. Je založen na působení kyselin nebo zásad.
2. Biologické nebo enzymatické.

Podstata procesu však zůstává nezměněna a nezávisí na tom, jaké druhy hydrolýzy bílkovin dochází. V důsledku toho se vytvářejí aminokyseliny, které jsou transportovány do všech buněk, orgánů a tkání. Jejich další transformace spočívá v účasti syntézy nových polypeptidů, již těch, které jsou nezbytné pro určitý organismus.

V průmyslu se proces hydrolýzy proteinových molekul používá jen k produkci požadovaných aminokyselin.

Funkce proteinů v těle

Různé typy proteinů, sacharidů, tuků jsou nezbytné součásti pro normální fungování jakékoli buňky. Tak to znamená celý organismus jako celek. Proto je v mnoha ohledech jejich úloha vysvětlena vysokým stupněm významu a rozšířenou prevalencí v živých bytostech. Může se rozlišit několik základních funkcí polypeptidových molekul.

1. Katalytické. Vykonává se enzymy, které mají proteinovou povahu struktury. O nich povíme později.
2. Strukturální. Typy proteinů a jejich funkce v těle primárně ovlivňují strukturu samotné buňky, její tvar. Navíc polypeptidy, které tuto roli hrají, tvoří vlasy, nehty, skořápky měkkýšů, peří ptáků. Jedná se o specifickou armaturu v těle buňky. Chrupavky jsou také složeny z těchto druhů bílkovin. Příklady: tubulin, keratin, aktin a další.
3. Regulační. Tato funkce se projevuje účinkem polypeptidů v takových procesech, jako je transkripce, translace, buněčný cyklus, sestřih, čtení mRNA a další. Ve všech z nich hrají důležitou roli regulátora.
4. Signál. Tato funkce se provádí pomocí proteinů umístěných na buněčné membráně. Přenášejí různé signály z jedné jednotky na druhou a to vede k vzájemné komunikaci tkání. Příklady: cytokiny, inzulin, růstové faktory a další.
5. Doprava. Některé typy proteinů a jejich funkce, které provádějí, jsou prostě životně důležité. K tomu dochází například s proteinem hemoglobinem. Přenáší kyslík z buňky do buňky v krvi. Pro muže je to nepostradatelné.
6. Náhradní nebo zálohovací. Takové polypeptidy se hromadí v rostlinách a vejcích jako zdroj dodatečné výživy a energie. Příkladem jsou globuliny.
7. Motor. Velmi důležitá funkce, zejména u nejjednodušších organismů a bakterií. Koneckonců, jsou schopni pohybovat se pouze pomocí vlaječků nebo řas. A tyto organoidy nejsou z povahy nic víc než bílkoviny. Příklady takových polypeptidů jsou následující: myosin, aktin, kinesin a podobně.

Je zřejmé, že funkce proteinů v lidském těle a jiných živých věcech jsou velmi početné a důležité. To opět potvrzuje, že bez vazeb, které uvažujeme, je život na naší planetě nemožný.

Ochranná funkce bílkovin

Polypeptidy mohou chránit před různými účinky: chemickými, fyzikálními, biologickými. Pokud je například organismus ohrožen virem nebo bakterií, která mají cizí povahu, imunoglobuliny (protilátky) do nich vstupují do bitvy a vykonávají ochrannou roli.

Pokud hovoříme o fyzikálních účincích, pak hraje důležitou roli například fibrin a fibrinogen, které se podílejí na srážení krve.

Proteinová výživa

Typy potravinových bílkovin jsou následující:

• plnohodnotné - ty, které obsahují všechny aminokyseliny nezbytné pro tělo;
• nižší - ty, ve kterých je umístěno částečné složení aminokyselin.

Pro lidské tělo jsou oba důležité. Zvláště první skupina. Všichni, zvláště v období intenzivního vývoje (dětství a dospívání) a puberty by měli udržovat konstantní úroveň bílkovin v sobě. Koneckonců už jsme uvažovali o funkcích, které tyto úžasné molekuly provádějí, a víme, že prakticky žádný proces, žádná biochemická reakce uvnitř nás nemůže dělat bez účasti polypeptidů.

Proto každý den potřebujete denní normu bílkovin, které jsou obsaženy v následujících produktech:

• vejce;
• mléko;
• tvaroh;
• maso a ryby;
• fazole;
• sója;
• fazole;
• arašídy;
• pšenice;
• ovsa;
• čočka a další.

Pokud budete konzumovat 0,6 g polypeptidu za den na kilogram hmotnosti za den, pak osoba nikdy nebude mít nedostatek těchto sloučenin. Pokud po dlouhou dobu tělo postrádá potřebné bílkoviny, přichází nemoc, která se nazývá hladomor aminokyselin. To vede k silnému narušení metabolismu a v důsledku toho k mnoha dalším onemocněním.

Proteiny v kleci

V rámci nejmenší strukturní jednotky všech živých bytostí - buněk - existují také bílkoviny. A vykonávají tam téměř všechny výše uvedené funkce. Nejprve se vytvoří cytoskeleton buňky, sestávající z mikrotubulů, mikrovláken. Slouží k udržení formy, stejně jako pro přepravu uvnitř organel. Na proteinových molekulách, jak přes kanály nebo kolejnice, pohybují se různé ionty a sloučeniny.

Důležitá role proteinů ponořených do membrány a umístěných na jejich povrchu. Zde působí jak receptorové, tak signální funkce, podílejí se na konstrukci samotné membrány. Stávají se strážnými, a proto hrají ochrannou roli. Jaké druhy bílkovin v buňce lze přiřadit této skupině? Existuje mnoho příkladů, dáme několik.

1. Actin a myosin.
2. Elastin.
3. Keratin.
4. Kolagen.
5. Tubulin.
6. Hemoglobin.
7. Inzulín.
8. Transcobalamin.
9. Transferrin.
10. Albumin.

Celkově existuje několik set odlišných typy bílkovin, které se neustále pohybují uvnitř každé buňky.

Typy bílkovin v těle

Oni, samozřejmě, obrovská rozmanitost. Pokud se pokusíte nějak rozdělit všechny existující bílkoviny do skupin, může se tato klasifikace ukázat.

1. Globulární proteiny. Jedná se o ty, které jsou zastoupeny terciární strukturou, tedy těsně zabaleným globulem. Příklady takových struktur jsou následující: imunoglobuliny, významná část enzymů, mnoho hormonů.
2. Fibrilární proteiny. Jedná se o přísně uspořádané vlákna, které mají správnou prostorovou symetrii. Tato skupina zahrnuje proteiny s primární a sekundární strukturou. Například keratin, kolagen, tropomyosin, fibrinogen.

Obecně lze vycházet z mnoha prvků pro klasifikaci bílkovin nacházejících se v těle. Samostatný neexistuje.

Enzymy

Biologické katalyzátory proteinové povahy, které výrazně zrychlují všechny probíhající biochemické procesy. Normální Exchange látky jednoduše je bez těchto sloučenin nemožné. Všechny procesy syntézy a rozkladu, sestavení molekul a jejich replikace, translace a transkripce a další jsou prováděny pod vlivem specifického typu enzymu. Příklady těchto molekul jsou:

• oxidoreduktáza;
• transferáza;
• katalasa;
• hydrolázy;
• isomeráza;
• lyases a další.

Dnes se enzymy používají v každodenním životě. Takže při výrobě pracích prášků se často používají tzv. Enzymy - jde o biologické katalyzátory. Zlepšují kvalitu mytí za specifikovaných teplotních podmínek. Snadno se nalepte na částice nečistot a odstraňte je z povrchu tkání.

Avšak kvůli proteinkové povaze enzymy netolerují příliš horkou vodu nebo blízkost alkalických nebo kyselých léčiv. V tomto případě nastane proces denaturace.