От какво се състои протеинът? Примери за прости и сложни протеини

За да си представим важността на протеините, достатъчно е да си припомним добре известната фраза на Фридрих Енгелс: "Животът е начин на съществуване на протеинови тела". Всъщност, на Земята тези вещества заедно с нуклеиновите киселини предизвикват всички проявления на живата материя. В тази статия ние ще разберем какво се състои от протеина, каква функция ще изпълнява и също така ще определи характеристиките на структурата на различните видове.

Пептиди - високо организирани полимери

Всъщност, в една жива клетка както растителни, така и животински, протеините се определят количествено спрямо други органични вещества и също така изпълняват най-много различни функции. Те участват в редица много важни клетъчни процеси, като движение, защита, сигнализация и т.н. Например, в мускулната тъкан на животни и хора пептиди съдържат до 85% от теглото на сухото вещество, и в костите и дермата - 15-50%.

Всички клетъчни и тъканни протеини се състоят от аминокиселини (20 видове). Техният брой в живите организми винаги е равен на двадесет вида. Различните комбинации от пептидни мономери образуват разнообразие от протеини в природата. Тя се изчислява от астрономическото число 2x10¹⁸ възможни видове. В биохимични полипептиди наречени макромолекулни биологични полимери - макромолекули.

Аминокиселини - мономери на протеини

Всичките 20 вида на тези химични съединения са структурни единици протеини и имат общата формула NH₂-R-COOH. Те са амфотерни органични вещества, способни да показват основни и киселинни свойства. Не само простите протеини, но и сложните, съдържат така наречените несъществени аминокиселини. Но незаменими мономери, като валин, лизин, метионин, могат да бъдат намерени само в някои видовете протеини. протеините се наричат ​​пълни.

Следователно, характеризирането на полимера отчита не само колко аминокиселини се състои от протеина, но и които мономери са свързани чрез пептидни връзки с макромолекулата. Също така добавяме, че взаимозаменяеми аминокиселини, като аспарагин, глутаминова киселина, цистеин, могат да бъдат синтезирани независимо в човешки и животински клетки. Незаменими мономери на протеини се образуват в клетки от бактерии, растения и гъбички. Те влизат в хетеротрофични организми само с храна.

Как се образува полипептидът

Както знаете, 20 различни аминокиселини могат да бъдат комбинирани в много различни протеинови молекули. Как свързва мономерите помежду си? Оказва се, че карбоксилните и аминови групи на редица лежащи аминокиселини взаимодействат помежду си. Изграждат се така наречените пептидни връзки и водните молекули се освобождават като страничен продукт от реакцията на поликондензация. Получените протеинови молекули се състоят от аминокиселинни остатъци и многократно повтарящи се пептидни връзки. Поради това те се наричат ​​още полипептиди.

Често протеините могат да съдържат не една, а няколко полипептидни вериги и се състоят от много хиляди аминокиселинни остатъци. Освен това, прости протеини, както и протеини, могат да усложнят тяхната пространствена конфигурация. Това създава не само първична, но и вторична, третична и дори кватернерна структура. Нека разгледаме този процес по-подробно. Продължаване на проучването на въпроса: от какво се състои белтъкът, каква е конфигурацията тази макромолекула. Установихме по-горе, че полипептидната верига съдържа редица ковалентни химични връзки. Тази структура се нарича първична.

Това играе важна роля в количествен и качествен състав на аминокиселини, както и последователността на тяхното свързване. Вторичната структура възниква в момента на образуване на спиралата. Стабилизира се от много нововъзникващи водородни връзки.

По-високи нива на протеинова организация

Третичната структура се появява в резултат на опаковането на спирала под формата на глобула, например, мускулен протеин тъканният миоглобин има точно такава пространствена структура. Той се поддържа от двете новосъздадени водородни връзки и дисулфидни мостове (ако няколко цистеинови остатъка навлизат в протеиновата молекула). Кватернерни форма - това е резултат от комбинирането в една структура няколко протеинови глобули от нови видове взаимодействия, като хидрофобен или електростатично. Наред с пептидите, не-протеинови части също влизат в кватернерната структура. Те могат да бъдат магнезиеви йони, желязо, мед или остатъци ортофосфат или нуклеинови киселини и липиди.

Характеристики на протеиновата биосинтеза

Преди това разбрахме от какво се състои протеинът. Тя е изградена от последователност от аминокиселини. Сглобяването им в полипептидна верига се осъществява в рибозоми - немембранни органели на растителни и животински клетки. Молекулите на информацията и транспортната РНК също участват в процеса на биосинтеза. Първите са матрицата за протеинов монтаж, а последният транспортира различни аминокиселини. Има дилема в процеса на клетъчната биосинтеза, а именно протеин се състои от нуклеотиди или аминокиселини? Отговорът е прост - полипептидите както прости и сложни състоят от амфотерни органични съединения - аминокиселини. В жизнения цикъл на клетката има периоди на своята активност, когато синтеза на протеини е особено активна. Това са т. Нар. Етапи J1 и J2 на интерфазата. По това време клетката активно расте и се нуждае от много строителен материал, който е протеинът. Освен това, в резултат на митотични край форма две дъщерни клетки, всяка от които е необходимо голямо количество органични вещества, обаче в каналите гладка ендоплазмения ретикулум е активен синтез на липиди и въглехидрати, и в EPM гранулирания настъпва биосинтезата на протеини.

Функции на протеините

Знаейки това, което прави един протеин, това може да се обясни както и огромно разнообразие от видове и уникалните свойства, присъщи на тези вещества. Протеини изпълняват в клетката различни функции, като конструкцията, като част от мембраните на всички клетки и органели: митохондрии, хлоропласти, лизозоми, Golgi комплекс, и така нататък. Такива пептиди като гамоглобулини или антитела са примери за прости протеини, които изпълняват защитна функция. С други думи, клетъчният имунитет е резултат от действието на тези вещества. Сложна протеин - ключалка, заедно с хемоглобин, осъществява транспорт на животните функция, т.е. пренася кислород в кръвта. Сигнални протеини, които изграждат клетъчната мембрана, клетъчна информация, за да се осигури на вещества, опитвайки се да я в цитоплазмата. Пептид албумин е отговорен за основния кръвен брой, например, за способността му да се съсирва. Протеин яйчен склад яйцата в една клетка, както и основният източник на хранителни вещества.

Протеините са в основата на цитоскелета на клетката

Една от важните функции на пептидите е подкрепата. Много е важно за поддържане на формата и обема на живите клетки. Така наречените суб-мембранни структури - микротубулите и микро-нишките, които се преплитат, образуват вътрешен клетъчен скелет. Протеините, които съставляват техния състав, например тубулин, могат лесно да се свиват и да се разтягат. Това помага на клетката да запази формата си при различни механични деформации.

В растителните клетки, заедно с протеините на хиалоплазмата, цитоплазмените пътища - плазмодемите също изпълняват поддържаща функция. Преминавайки през порите в клетъчната стена, те причиняват взаимовръзката между редица лежащи клетъчни структури, образуващи растителна тъкан.

Ензимите са вещества с протеинова природа

Едно от най-важните свойства на протеините е техният ефект върху скоростта на химичните реакции. Основните протеини са способни на частично денатуриране - процесът на развиване на макромолекулата в третичната или кватернерната структура. Самата полипептидна верига не се разпада. Частичното денатуриране е в основата на сигнализирането и каталитични функции на протеина. Последното свойство е способността на ензимите да влияят на скоростта на биохимичните реакции в ядрото и цитоплазмата на клетката. Пептидите, които, напротив, намаляват скоростта на химичните процеси обикновено се наричат ​​не инхибитори, а ензими. Например, прост каталазен протеин е ензим, който ускорява отцепването на токсичното вещество на водородния пероксид. Той се образува като крайния продукт на много химични реакции. Каталазата ускорява нейното използване за неутрални вещества: вода и кислород.

Свойства на протеините

Пептидите се класифицират по много признаци. Например, във връзка с водата, те могат да бъдат разделени на хидрофилни и хидрофобни. Температурата влияе и върху структурата и свойствата на протеиновите молекули по различни начини. Например, протеиновият кератин - компонент на ноктите и косата може да издържи както на ниски, така и на високи температури, т.е. е термолабилен. Но белтъчният овалбумин, споменат по-рано, при нагряване до 80-100 ° C е напълно унищожен. Това означава, че неговата първична структура е разделена на аминокиселинни остатъци. Този процес се нарича унищожение. Каквито и да са условията, които създаваме, протеинът не може да се върне в родния си вид. Моторни протеини - актин и милозин присъстват в мускулните влакна. Тяхното алтернативно свиване и отпускане е основата на работата на мускулната тъкан.