Видове протеини, техните функции и структура

Според теорията на Опарин-Халдън животът на нашата планета е възникнал от коацервено капчица. Беше протеинова молекула. Това означава, че тези химични съединения са в основата на всички живи същества, които съществуват днес. Но какви са протеиновите структури? Каква роля играят днес в организма и живота на хората? Какви протеини съществуват? Нека се опитаме да разберем.

Протеини: обща концепция

От гледна точка на химическата структура, молекулата на въпросното вещество е последователност от аминокиселини, свързани заедно с пептидни връзки.

Всяка аминокиселина има две функционални групи:

• карбоксил-СООН;
• амино група -NH₂.

Между тях се формира връзка в различни молекули. Следователно, пептидната връзка има формата -CO-NH. Една протеинова молекула може да съдържа стотици и хиляди такива групи, това ще зависи от конкретното вещество. Видовете протеини са много разнообразни. Сред тях има и такива, които съдържат аминокиселини, които са незаменими за тялото и затова трябва да влязат в тялото с храна. Има такива сортове, които изпълняват важни функции в клетъчната мембрана и нейната цитоплазма. Освен това се изолират и биологични природни катализатори - ензими, които също са протеинови молекули. Те са широко използвани в живота на човека, а не само участват в биохимичните процеси на живите същества.

Молекулното тегло на въпросните съединения може да варира от няколко десетки до милиони. В крайна сметка броят на мономерните единици в голяма полипептидна верига е неограничен и зависи от вида на конкретното вещество. Протеинът в неговата чиста форма, в неговата естествена конформация, може да се види, като се изследва пилешкото яйце сурова форма. Светло жълта, прозрачна, дебела колоидна маса, вътре в която се намира жълтъка - това е желаното вещество. Същото нещо да се каже за ниско съдържание на мазнини извара, Този продукт е почти чист протеин в естествената си форма.

Все пак, не всички разглеждани съединения имат същата пространствена структура. Общо четири организации на молекулата. видове протеинови структури да се определят нейните свойства и да се говори за сложността на структурата. Също така е известно, че повече пространствено заплетени молекули претърпяват цялостна обработка в човешкото тяло и животни.

Видове протеинови структури

Като цяло те са разпределени четири. Нека разгледаме какво представлява всеки от тях.

1. Основно. Това е обичайната линейна последователност на аминокиселини, свързани чрез пептидни връзки. Няма пространствени обрати, няма спирала. Броят на полипептидните елементи, влизащи в полипептида, може да достигне няколко хиляди. Видове протеини с подобна структура - глицилаланин, инсулин, хистони, еластин и други.
2. Второ. Това са две полипептидни вериги, които се въртят под формата на спирала и са ориентирани една към друга чрез формираните завои. В този случай между тях се намират водородни връзки, които ги държат заедно. Така се образува единична протеинова молекула. Видовете протеини от този тип са както следва: лизозим, пепсин и други.
3. Третична конформация. Тя е плътно опакована и компактно сглобена вторична структура. Тук съществуват и други видове взаимодействия, в допълнение към водородните връзки - това е взаимодействието на ван дер Ваалс и силите на електростатичното привличане, хидрофилно-хидрофобния контакт. Примери за структури са албумин, фиброин, копринен протеин и други.
4. Кватернера. Най-сложната структура, състояща се от няколко полипептидни вериги, усукана в спирала, навита на топка и комбинирана в глобула. Примери като инсулин, феритин, хемоглобин, колаген, илюстрират точно такава конформация на протеините.

Ако разгледаме всички представени молекулни структури в детайли от химическа гледна точка, тогава анализът ще отнеме много време. Всъщност, колкото по-висока е конфигурацията, толкова по-сложна и сложна е нейната структура, толкова повече видове взаимодействия се наблюдават в молекулата.

Денатуриране на протеинови молекули

Една от най-важните химични свойства на полипептидите е тяхната способност да се разграждат под въздействието на определени състояния или химични агенти. Например, различни видове денатуриране на протеини са широко разпространени. Какъв е този процес? Състои се в разрушаването на естествената структура на протеина. Това означава, че ако молекулата първоначално имаше третична структура, след действието на специални агенти тя ще се срине. Обаче последователността на аминокиселинните остатъци остава непроменена в молекулата. Денатурираните протеини бързо губят своите физични и химични свойства.

Какви реагенти могат да доведат до процеса на унищожаване на конформацията? Има няколко от тях.

1. Температура. Когато се нагрява, кватернерната, третична, вторична структура на молекулата постепенно се разрушава. Визуално това може да се наблюдава например при пържене на нормално пилешко яйце. Полученият "протеин" е първичната структура на албумин полипептида, която е в суровия продукт.
2. Радиация.
3. Действието на силни химически агенти: киселини, алкали, соли на тежки метали, разтворители (например алкохоли, етери, бензен и др.).

Този процес понякога се нарича още топене на молекула. Видовете денатуриране на протеините зависят от агента, под чието действие е възникнало. В този случай, в някои случаи има процес, обратно на разглеждания. Това е ренатурация. Не всички протеини могат да възстановят структурата си обратно, но значителна част от тях могат да направят това. По този начин химици от Австралия и Америка извършват ренатурация на варено пилешко яйце с помощта на някои реагенти и метод на центрофугиране.

Този процес е важен за живите организми в синтеза на полипептидни вериги чрез рибозоми и rRNA в клетките.

Хидролиза на протеинова молекула

Наред с денатурирането протеините се характеризират с друго химично свойство - хидролиза. Това също е унищожаването на нативната конформация, но не и до основната структура, но напълно до индивидуалните аминокиселини. Важна част от храносмилането е протеиновата хидролиза. Видовете хидролиза на полипептиди са както следва.

1. Chemical. Той се основава на действието на киселини или алкали.
2. Биологични или ензимни.

Същността на процеса обаче остава непроменена и не зависи от това какви видове хидролиза на протеините се осъществяват. В резултат на това се образуват аминокиселини, които се транспортират до всички клетки, органи и тъкани. Тяхната по-нататъшна трансформация се състои в участието на синтеза на нови полипептиди, вече такива, които са необходими за даден организъм.

В индустрията процесът на хидролиза на протеинови молекули се използва само за получаване на желаните аминокиселини.

Функции на протеините в тялото

Различните видове протеини, въглехидрати, мазнини са жизненоважни компоненти за нормалното функциониране на всяка клетка. Така че това означава целият организъм като цяло. Следователно в много отношения тяхната роля се обяснява с високата степен на значимост и широкото разпространение в живите същества. Няколко основни функции на полипептидните молекули могат да бъдат разграничени.

1. Каталитичен. Тя се осъществява от ензими, които имат протеиновия характер на структурата. За тях ще кажем по-късно.
2. Структура. Видовете протеини и техните функции в тялото засягат основно структурата на самата клетка, нейната форма. В допълнение, полипептидите, които изпълняват тази роля, формират коса, нокти, черупки от мекотели, птици от птици. Те са специфична арматура в тялото на клетката. Хрущялите също се състоят от тези видове протеини. Примери: тубулин, кератин, актин и други.
3. Регулиране. Тази функция се проявява в участието на полипептиди в такива процеси като: транскрипция, транслация, клетъчен цикъл, снаждане, четене на mRNA и други. Във всички те играят важна роля на регулатора.
4. Сигнал. Тази функция се осъществява от протеини, разположени върху клетъчната мембрана. Те предават различни сигнали от една единица в друга и това води до съобщаването на тъкани помежду им. Примери: цитокини, инсулин, растежни фактори и други.
5. Транспорт. Някои видове протеини и техните функции, които изпълняват, са от жизненоважно значение. Това се случва, например, с протеина хемоглобин. Той носи кислород от клетката в клетката в кръвта. За човека това е абсолютно необходимо.
6. Резервен или резервен. Такива полипептиди се натрупват в растения и яйцевидни животни като източник на допълнително хранене и енергия. Пример за това са глобулините.
7. Motor. Много важна функция, особено за най-простите организми и бактерии. В края на краищата, те могат да се движат само с помощта на флагели или ресни. И тези органоиди по естество не са нищо повече от протеини. Примери за такива полипептиди са следните: миозин, актин, кинезин и други подобни.

Очевидно функциите на протеините в човешкото тяло и други живи същества са многобройни и важни. Това отново потвърждава, че без връзките, които обмисляме, животът на нашата планета е невъзможен.

Защитна функция на протеините

Полипептидите могат да предпазват от различни ефекти: химически, физически, биологически. Например, ако на тялото ще бъде застрашен като вирус или бактерия с външна природа, имуноглобулините (антитела) идват да ги "в борбата", изпълнявайки защитна роля.

Ако говорим за физически ефекти, тогава играе голяма роля, например, от фибрин и фибриноген, които участват в съсирването на кръвта.

Протеинова храна

Видовете хранителни протеини са, както следва:

• пълноценни - тези, които съдържат всички необходими аминокиселини за тялото;
• по-ниско - тези, в които се намира съставът на частичните аминокиселини.

Но за човешкото тяло и двете са важни. Особено първата група. Всеки, особено в периоди на интензивно развитие (детство и юношество) и пубертет, трябва да поддържа постоянно ниво на протеини в себе си. В края на краищата ние вече разгледахме функциите, които тези удивителни молекули изпълняват и ние знаем, че практически няма процес, без биохимична реакция вътре в нас, без участието на полипептиди.

Ето защо всеки ден трябва да консумирате дневната норма на протеините, които се съдържат в следните продукти:

• яйце;
• мляко;
• извара;
• месо и риба;
• зърна;
• соя;
• зърна;
• фъстъци;
• пшеница;
• овес;
• леща и други.

Ако консумирате 0,6 g полипептид на ден на kg телесно тегло на ден, то тогава никога няма да има недостиг на тези съединения. Ако дълго време тялото няма необходимите протеини, тогава идва болест, наречена гладуване на аминокиселини. Това води до силно нарушаване на метаболизма и вследствие на това много други заболявания.

Протеини в клетка

В най-малката структурна единица на всички живи същества - клетки - има и протеини. И те изпълняват там почти всички от горните функции. Най-напред се образува цитоскелет от клетка, състояща се от микротубули, микрофиламенти. Тя служи за поддържане на формата, както и за транспортиране вътре в органелите. На протеиновите молекули, като чрез канали или релси, се движат различни йони и съединения.

Важна роля на протеините, потопени в мембраната и разположени на нейната повърхност. Тук изпълняват и рецепторните и сигналните функции, участват в изграждането на самата мембрана. Те стоят на охрана и затова играят защитна роля. Какви видове протеини в клетката могат да бъдат приписани на тази група? Има много примери, ние даваме няколко.

1. Актин и миозин.
2. Еластин.
3. Кератинът.
4. Колагенът.
5. Тубулин.
6. Хемоглобинът.
7. Инсулин.
8. Транскобаламин.
9. Трансферин.
10. Албумин.

Общо има няколко стотин различни видовете протеини, които постоянно се движат във всяка клетка.

Видове протеини в тялото

Те, разбира се, огромно разнообразие. Ако се опитате да разделите по някакъв начин всички съществуващи протеини на групи, тогава тази класификация може да се окаже.

1. Глобулирани протеини. Това са онези, които се представят от третична структура, т.е. плътно опаковани глобули. Примери за такива структури са следните: имуноглобулини, значителна част от ензимите, много хормони.
2. Фибрилни протеини. Те са стриктно подредени нишки, които имат правилната пространствена симетрия. Тази група включва протеини с първична и вторична структура. Например, кератин, колаген, тропомиозин, фибриноген.

По принцип е възможно да се вземат като основа много признаци за класифицирането на протеините, открити в организма. Единичната все още не съществува.

ензими

Биологични катализатори с протеинова природа, които значително ускоряват всички текущи биохимични процеси. Нормален обмен вещества просто е невъзможно без тези съединения. Всички процеси на синтез и разлагане, сглобяване на молекули и тяхното репликиране, транслация и транскрипция и други се осъществяват под въздействието на специфичен тип ензим. Примери за тези молекули са:

• оксидоредуктаза;
• трансфераза;
• каталаза;
• хидролаза;
• изомераза;
• лизи и други.

Днес ензимите се използват в ежедневието. Така че, когато се произвеждат прахове за детергенти, често се използват така наречените ензими - това са биологични катализатори. Те подобряват качеството на измиване при определени температурни условия. Лесно се свързват с частици мръсотия и ги отстраняват от повърхността на тъканите.

Въпреки това, поради естеството на протеините, ензимите не понасят твърде гореща вода или близост до алкални или киселинни лекарства. В този случай ще възникне процес на денатуриране.