Контрактилни протеини: функции, примери

Протеините (полипептиди, протеини) са високо молекулярни вещества, които съдържат алфа-аминокиселини, свързани чрез пептидна връзка. Съставът на протеините се определя в живите организми чрез генетичния код. Обикновено синтезата използва набор от 20 стандартни аминокиселини.

Класификация на протеините

Разделянето на протеините се извършва на различни основания:

• Формата на молекулата.
• Състав.
• Функции.

Съгласно последния критерий протеините се класифицират:

• На структурните.
• Хранителни и резервни.
• Транспорт.
• Контрактилната.

Структурни протеини

Те включват еластин, колаген, кератин, фиброин. Структурните полипептиди участват в образуването на клетъчни мембрани. Те могат да създават канали в тях или да изпълняват други функции.

Хранителни, резервни протеини

Хранителният полипептид е казеин. Поради това растежният организъм е снабден с калций, фосфор и аминокиселини.

Резервните протеини са семена от култивирани растения, яйчен белтък. Те се консумират на етапа на развитие на ембриона. В човешкото тяло, както и при животните, протеините не се съхраняват. Те трябва редовно да се приемат с храна, в противен случай може да се развие дистрофия.

Транспортни полипептиди

Класически пример за такива протеини е хемоглобинът. В кръвта има и други полипептиди, участващи в движението на хормони, липиди и други вещества.

В клетъчните мембрани са протеини, които имат способността да транспортират йони, аминокиселини, глюкоза и други съединения през клетъчната мембрана.

Контрактилни протеини

функции тези полипептиди са свързани с работата на мускулните влакна. В допълнение, те осигуряват движение на резитба и флагели в протозои. Контрактилните протеини функционират транспортиране на органели в клетката. Поради тяхното присъствие, клетъчните форми се модифицират.

Примери за контрактилни протеини са миозин и актин. Струва си да се каже, че тези полипептиди се откриват не само в клетките на мускулните влакна. Контрактилните протеини изпълняват в почти всички тъкани на животни.

Удобства

В клетките се открива отделен полипептид, тропомиозин. Продължителен протеин на мускулите миозинът е неговият полимер. Той образува комплекс с актин.

Мускулни контрастни протеини Не разтваряйте във вода.

Скоростта на синтез на полипептиди

Той се регулира от тироидни и стероидни хормони. Прониквайки в клетката, те се свързват със специфични рецептори. Образуваният комплекс прониква в клетъчното ядро ​​и се свързва с хроматина. Поради това скоростта на синтез на полипептиди на генното ниво се повишава.

Активните гени осигуряват засилен синтез на специфична РНК. Той напуска ядрото, насочва се към рибозомите и активира синтеза на нови структурни или контрактилни протеини, ензими или хормони. Това е анаболния ефект на гените.

Междувременно протеиновият синтез в клетките е доста бавен процес. Това изисква високи разходи за енергия и пластмасови материали. Съответно, хормоните не са в състояние бързо да контролират метаболизма. Тяхната ключова задача е да регулират растежа, диференциацията и развитието на клетките в организма.

Мускулна контракция

То е светло пример за контрактилната функция на протеините. В хода на изследванията беше установено, че основата на мускулната контракция е промяната във физичните свойства на полипептида.

Контрактилната функция се осъществява от протеина actomyosin, който взаимодейства с аденозин трифосфорна киселина. Тази връзка е придружена от свиване на миофибрилите. Това взаимодействие може да се наблюдава извън тялото.

Например, ако мускулите, напоени с вода (накиснати), лишени от възбудимост, са изложени на разтвор на аденозин трифосфат, тяхното рязко свиване ще започне, подобно на намаляването на живата мускулатура. Този опит е от голямо практическо значение. Доказва факта, че е необходима химическа реакция за мускулна контракция контрактилни протеини с вещество, богато на енергия.

Ефект на витамин Е

От една страна, той е основният вътреклетъчен антиоксидант. Витамин Е осигурява защита от окисляване на мазнини и други лесно окислени съединения. В същото време тя действа като електроносител и участва в окислително-редукционни реакции, които са свързани със съхранението на освободената енергия.

Дефицитът на витамин Е предизвиква атрофия на мускулната тъкан: съдържание контрактилен протеин Миозинът намалява рязко и се замества от колаген - инертен полипептид.

Специфична характеристика на миозина

Смята се, че е от ключово значение контрактилни протеини. Той представлява около 55% от общото съдържание на полипептиди в мускулната тъкан.

Миозинът се състои от филаменти (дебели влакна) миофибрили. В молекулата има дълга фибриларна част, която има двойно спирална структура и глави (глобуларни структури). В състава на миозина се разграничават 6 субединици: 2 тежки и 4 леки вериги, разположени в глобуларната част.

Основната задача на фибриларната област е способността да се образуват снопове от миозинови влакна или плътни протофибрили.

На главите има активно място на ATP-ase и на свързващия актин център. Това осигурява хидролизата на АТР и асоциацията с актининови нишки.

вид

Актинът и миозиновите подтипове са:

• Dinein flagella и целулоза протозои.
• Спектрин в мембраните на еритроцитите.
• Невротенни перинеантични мембрани.

За видовете актин и миозин, бактериалните полипептиди, отговорни за движението на различни вещества в градиент на концентрация. Този процес се нарича също хемотаксис.

Ролята на аденозин трифосфата

Ако поставите нишки на actomyosin в разтвор на киселина, добавете калиеви и магнезиеви йони, можете да видите, че те са съкратени. Това разделя ATP. Това явление показва, че дезинтегрирането на аденозин трифосфорната киселина има определена връзка с промяната във физико-химичните свойства на контрактилния протеин и следователно работата на мускулите. За първи път този феномен бе разкрит от Сент-Дьорди и Енгелхард.

Синтезът и разграждането на АТР са от голямо значение в процеса на преобразуване на химическата енергия в механична енергия. При разпадането на гликоген, придружен от производството на млечна киселина, както при дефосфорилирането на аденозин трифосфат и креатин фосфорни киселини, участието на кислорода не се изисква. Това обяснява способността на изолиран мускул да функционира при анаеробни условия.

В мускулните влакна, уморени при работа в анаеробна среда, се натрупват млечна киселина и продукти, образувани по време на разпадането на аденозин трифосфат и креатин фосфорни киселини. В резултат на това запасите от вещества са изчерпани, чието разделяне освобождава необходимата енергия. Ако поставите изморен мускул в условия, съдържащи кислород, той ще го погълне. Определено количество млечна киселина ще започне да се окислява. В резултат на това се образуват вода и въглероден диоксид. Освободената енергия ще се използва за ресинтеза на креатинфосфорна киселина, аденозин трифосфатни киселини и гликоген от продуктите на гниене. Поради това мускулът отново ще придобие способността да работи.

Скелетна мускулатура

Индивидуалните свойства на полипептидите могат да бъдат обяснени само чрез примера на техните функции, т.е. техния принос към сложните дейности. Сред малкото структури, за които е установена корелация между функциите на протеините и органа, скелетният мускул заслужава специално внимание.

Нейните клетки се активират поради нервни импулси (мембранно насочени сигнали). На молекулно ниво редукцията се основава на циклично образуване на напречни мостове, дължащи се на периодични взаимодействия между актин, миозин и Mg-ATP. Калциево-свързващите протеини и Са йони действат като посредници между ефекторите и нервните сигнали.

Медиацията ограничава скоростта на реагиране на импулсите "on / off" и предотвратява спонтанните контракции. В същото време, някои трептения (трептения) на полетните мускулни влакна на крилати насекоми не контролират йоните или подобни нискомолекулни съединения, а директно контрактилните протеини. Поради това са възможни много бързи редукции, които след активиране продължават независимо.

Течни кристални свойства на полипептиди

При скъсяване мускулни влакна периодът на решетката, образувана от протофибрилите, се променя. Когато решетка от тънки нишки навлезе в структура от дебели елементи, тетрагоналната симетрия се заменя с шестоъгълна. Това явление може да се разглежда като полиморфен преход в системата от течни кристали.

Характеристики на механичните процеси

Те се свеждат до превръщането на химическата енергия в механична енергия. Активността на АТР-ае на митохондриалните клетъчни мембрани прилича на действието на скелетната мускулна система на скелетната мускулатура. Общите характеристики се отбелязват и в техните механично-химични свойства: те се редуцират под въздействието на АТФ.

Следователно контрактилният протеин трябва да присъства в митохондриалните мембрани. И той наистина е там. Установено е, че контрактилните полипептиди участват в митохондриална механохимия. Обаче, също така беше установено, че фосфатидилинозитол (липидните мембрани) играе важна роля в процесите.

допълнително

Миозиновата протеинова молекула не само допринася за намаляването на различни мускули, но също така може да участва в други вътреклетъчни процеси. Това по-специално на движението на органели на актинови филаменти прикрепени към мембрани, образуване цитоскелет и работа и така нататък. Почти винаги, все пак молекула взаимодейства с актин, вторият ключ в контрактилната протеин.

Доказано е, че молекулите на актиминозина могат да варират по дължина под въздействието на освободената химична енергия, когато остатъкът на фосфорната киселина се разцепва от АТР. С други думи, този процес причинява мускулна контракция.

По този начин системата ATP действа като вид акумулаторна химическа енергия. При необходимост тя става директно механична, с посредничеството на actomyosin. В този случай няма междинен етап, характерен за процесите на взаимодействие на други елементи, преход към топлинна енергия.