Proteīns: struktūra un funkcijas.

Ir zināms, ka olbaltumvielas - pamatu dzīvības izcelsmi uz mūsu planētas.Saskaņā ar teoriju Oparin-Haldane tika coacervate pilienus, kas sastāv no peptīdu molekulas, tas kļuva par pamatu izcelsmes dzīves lietām.Tas nav šaubu, jo analīze iekšējās struktūras jebkuras biomasas pārstāvim liecina, ka šīs vielas ir viss: augiem, dzīvniekiem, mikroorganismi, sēnītes, vīrusi.Un tie ir ļoti daudzveidīga un lielmolekulāri daba.

nosaukums no četriem no šīm struktūrām, tie ir sinonīmi:

• olbaltumvielas;
• proteīni;
• polipeptīdi;
• peptīdi.

Olbaltumvielu molekulas

To skaits ir patiesi neaprēķināmi.Šajā gadījumā visi proteīna molekulas var iedalīt divās lielās grupās:

• vienkāršs - kas sastāv tikai no aminoskābju sekvencēm pievienojās ar peptīdu saitēm;
• komplekss - struktūra un struktūra proteīna raksturo papildu protolytic (protēžu) grupās, ko sauc arī cofactors.

Šis komplekss molekulas ir arī savs klasifikāciju.

beigšanas kompleksi peptīdi

1. glikoproteīni - ir cieši saistīti savienojumus olbaltumvielu un ogļhidrātu.No molekulu struktūra ir savstarpēji protezēšanas grupas Mikopolisaharīdi.
2. lipoproteīni - komplekss savienojums olbaltumvielu un lipīdu.
3. metalloproteins - darboties kā protezēšanas grupas metālu joniem (dzelzs, mangāns, varš un citi).
4. nukleoproteīni - saite olbaltumvielas un nukleīnskābes (DNS, RNS).
5. Fosfoproteidy - uzbūve olbaltumvielu un fosforskābes atlikuma.
6. chromoproteids - ļoti līdzīgs metalloproteins, tomēr, elements, kas ir daļa no protezēšanas grupas ir kopums, krāsaina (sarkans - hemoglobīns, zaļā - hlorofila, un tā tālāk).

Katra grupa apsprieda struktūru un īpašības olbaltumvielas ir atšķirīgas.Šīs funkcijas, ko tie veic, arī atšķiras atkarībā no molekulas veida.

ķīmiskā struktūra olbaltumvielu

No šāda viedokļa raugoties, olbaltumvielas - tas ir garš, ciets ķēdes aminoskābju atlikumiem savstarpēji īpašas obligācijas sauc par peptīds.No sāniem konstrukcijas skābes atkāpties zarus - radikāļiem.Šāda struktūra molekulā tika atklāts E. Fischer sākumā XXI gs.

sīkāk vēlāk tika pētīta olbaltumvielas, struktūru un funkcijas olbaltumvielām.Kļuva skaidrs, ka aminoskābes veido peptīdu struktūru, kopā 20, bet tie tādējādi var kombinēt dažādos veidos.Līdz ar to, dažādas polipeptīdu struktūru.Turklāt dzīves process un tās funkciju izpildi olbaltumvielas spēj iziet virkni ķīmisku pārvērtību.Tā rezultātā, viņi mainīt struktūru, un ir pilnīgi jauna veida savienojumu.

Lai izjauktu peptīdu saiti, ti, pauze olbaltumvielu struktūru shēmas, ir nepieciešams izvēlēties ļoti skarbos apstākļus (augstas temperatūras, skābēm vai sārmiem katalizators).Tas ir saistīts ar augstu izturību, kovalento saišu molekulā, proti, peptīdu grupas.

konstatēšana proteīna struktūras veidošanās laboratorijā tiek veikts, izmantojot Biurets reakciju - ietekmi uz polipeptīda-izgulsnē hidroksīds, vara (II).Komplekss peptīdu grupa un vara jonu dod spilgtu violeta krāsa.

Ir četri pamata organizatoriskā struktūra, no kurām katrai ir savas īpašības, struktūras olbaltumvielas.

organizācijas līmeņos: primārā struktūra

Kā minēts iepriekš, peptīds - secība aminoskābju atliekām ar ieslēgumi, coenzymes vai bez tiem.Tāpēc to sauc par primāro struktūru molekulas, kas ir dabisks, protams, tas ir patiess aminoskābes pievienojās ar peptīdu saitēm, un nekas vairāk.Tas nozīmē, ka polipeptīds ir lineāra struktūra.Tas īpaši struktūra olbaltumvielu plāna - tā ir kombinācija skābēm ir izšķiroša nozīme, lai veiktu funkciju proteīna molekulas.Pateicoties šīm funkcijām ir iespējams ne tikai identificēt peptīdu, bet arī prognozēt īpašības un lomu pilnīgi jauns, vēl neatklātas.Piemēri peptīdiem, kuriem primāro struktūru dabas - insulīnu, pepsīns, himotripsīna un citi.

sekundārā uzbūve

struktūra un īpašības olbaltumvielām šajā kategorijā ir vairākas izmaiņas.Šāda struktūra var sākotnēji veidota uz dabu vai, ja tiek pakļauti skarbu sākotnējās hidrolīzes temperatūru vai citiem nosacījumiem.

Šis uzbūves ir trīs šķirnes:

1. gludas, korekts, stereoregular spoles būvēti no aminoskābju atlikumiem, kas tiek savīti ap galveno asi savienojuma.Tur kopā tikai ar ūdeņraža saitēm, kas notiek starp skābekļa vienu peptīdu grupu un citu ūdeņraža.Kur struktūra tiek uzskatīts, ir saistīts ar to, ka tinumi vienādi atkārto ik pēc 4 vienību.Šāda struktūra var būt vai nu kreilis vai pravozakruchennoy.Bet visvairāk zināms olbaltumvielas dextrorotatory izomēru dominē.Šāda uzbūve sauc alfa-struktūras.
2. sastāvs un struktūra olbaltumvielu pēc tipa atšķiras no iepriekšējās ar to, ka, ūdeņraža saites veidojas starp vairākām nav novietota uz vienu pusi no molekulu atliekām, un ievērojamā attālumā starp, un pietiekami tālu.Šī iemesla dēļ, visa struktūra kļūst undulating, čūska spirālveida polipeptīda ķēdes.Ir viena iezīme, ka vajadzētu būt olbaltumvielu.Aminoskābju uz filiālēm struktūrai jābūt īsam, ka glicīnu vai alanīna, piemēram.Šis sekundārās uzbūves veids tiek saukts beta loksnes ar savu spēju turēties kopā, ja veidošanās vispārējās struktūras.
3. pieder trešajai struktūras proteīnu bioloģijas veida norāda, cik sarežģīts raznorazbrosannye, nekārtīgas fragmentus, kam nav stereoregularity un var mainīt struktūru reibumā ārējiem apstākļiem.

piemēri proteīniem, kuriem ir sekundāra struktūra pēc būtības, nav atklāts.

Augstākā izglītība

Tas ir diezgan sarežģīts uzbūvi, kas ir nosaukums "globula".Kas ir olbaltumvielu?Tās struktūra ir balstīta uz sekundāro struktūru, tomēr, pievienojot jaunus veidus mijiedarbībai starp grupām atomiem, un visam molekulas, piemēram, krokām, vadoties tādējādi, lai nodrošinātu, ka hidrofilais grupas ir vērsta uz iekšpusi lodītē un hidrofobs - ārēji.

Tas izskaidro maksu proteīnu molekulu koloīdu šķīdumu ūdenī.Kāda veida mijiedarbība ir tur?

1. Ūdeņraža obligācijas - paliek nemainīga starp tām pašām detaļām kā sekundāro struktūru.
2. hidrofobs (hydrophilic) mijiedarbība - rodas, ja izšķīdina ūdenī polipeptīda.
3. Ionic atrakcija - raznozaryazhennymi veidojas starp grupām aminoskābju atliekām (radikāļiem).
4. kovalentās mijiedarbība - var veidoties starp konkrētajiem skābi vietas - cisteīna molekulu, vai drīzāk, to astes.

Tādējādi, sastāvs un struktūra proteīniem, kuriem ir terciārā struktūra var raksturot kā lodīšu velmējumu polipeptīdu ķēdes, turot un stabilizējot fakta dēļ dažāda veida ķīmisko reakciju.Piemēri peptīdiem: fosfoglitseratkenaza, tRNS, alfa-keratīnu, zīda fibroin, un citi.

kvartārā struktūra

Šis ir viens no sarežģītākajiem lodīšu, kas veido olbaltumvielas.Struktūra un funkcijas olbaltumvielu, šis plāns ir ļoti specifisks un daudzšķautņaina.

Kas tas ir uzbūves?Tas ir vairāku (atsevišķos gadījumos EKT) lieli, gan mazi polipeptīda ķēdes, kas tiek veidotas neatkarīgi viena no otras.Bet tad, pēc tiem pašiem mijiedarbību, kas mums ir uzskatāms par augstāko struktūru, šie peptīdi tiek savīti un savstarpēji saistīti.Tādējādi iegūst sarežģītas conformational lodīšu kas var saturēt metāla atomiem un lipīdu grupas un ogļhidrātu.Piemēri olbaltumvielu: DNS polimerāzes, tabaka vīrusa apvalka proteīna, hemoglobīnu, un citi.

Viss, kas mums jāpārskata struktūra peptīdu ir savas metodes identifikācijas laboratorijā, pamatojoties uz pašreizējām iespējām, izmantojot hromatogrāfiju, centrifugējot, elektronisko un optisko mikroskopu un augstas datortehnoloģijas.

Funkcijas

struktūra un funkcijas proteīniem ir cieši saistīts ar otru.Tas nozīmē, ka katrs peptīds ir nozīme, kas ir unikāls un īpašs.Ir tādi, kuri spēj uzstāties dzīvā šūnā, vairāki nozīmīgi darījumi.Tomēr tas var kopsavilkuma veidā izteikt pamatfunkcijas olbaltumvielu molekulu organismu dzīvo būtņu:

1. dzinējspēku.Atcelto organismi vai organellās, vai daži no šūnu mobilitātes veids, samazinājumi pārvietoti.To nodrošina olbaltumvielas, kas veido struktūru mehānisko aparātu: skropstas, flagella, citoplazmas membrānas.Ja mēs runājam par nespēju šūnu tilpums, olbaltumvielas var veicināt to samazināšanu (muskuļu myosin).
2. uztura vai rezerves funkcija.Tā pārstāv uzkrāšanos olbaltumvielu molekulu olšūnu, embriju un augu sēklas, lai turpmāk papildinātu pazudušo uzturvielu.Pēc atšķelta peptīdu un aminoskābju dot bioloģiski aktīvās vielas, kas ir būtiski normālai attīstībai dzīvo organismu.
3. enerģijas funkcija.Neatkarīgi no ogļhidrātiem liek organismam var ražot un olbaltumvielas.Jo sabrūkot 1 g peptīds atbrīvo 17,6 kJ noderīgu enerģijas veidā adenozīna trifosfātu (ATP), kas patērē procesos dzīvi.
4. brīdinājuma un regulējošā funkcija.Tas ir īstenot ciešu uzraudzību notiekošo procesu un signalizācijas šūnu audiem no tiem uz iestāžu pēdējo sistēmu, un tā tālāk.Tipisks piemērs ir insulīns, kas ir stingri nosaka glikozes daudzumu asinīs.
5. receptoru funkcija.Veikta, mainot uzbūve peptīda ar vienu pusi no membrānas un iesaistot otru galu pārstrukturēšanas.Kad tas notiek signāla pārraidi un prasīto informāciju.Lielākā daļa no šiem proteīniem ir iestrādāti citoplazmas membrānas šūnu un uztur stingru kontroli pār visi no materiāla, kas iet caur to.Brīdina jūs ar ķīmiskajām un fizikālajām vides izmaiņām.
6. transports funkcija peptīdu.Tā tiek veikta proteīnu kanāli un nesējproteīniem.Viņu uzdevums ir skaidrs - transporta molekulas nepieciešamas vietās ar zemu koncentrāciju daļām ar augstu.Tipisks piemērs ir transportēšana skābekļa un oglekļa dioksīda uz orgāniem un audiem olbaltumvielu hemoglobīns.Viņi arī veica piegādi savienojumu ar mazu molekulāro svaru caur šūnas membrānu iekšpusē.
7. struktūra funkcija.Viens no svarīgākajiem no tiem, kas veic olbaltumvielas.Tiek nodrošināta visu šūnu un to organellās peptīdi struktūra.Tie ir kā rāmja un veidot struktūru.Turklāt tās arī atbalstīt un mainīt to, ja nepieciešams.Tāpēc, izaugsmei un attīstībai visos dzīvajos organismos olbaltumvielas, kas vajadzīgi uzturā.Šādi peptīdi ietver elastīnu, tubulīna, kolagēnu, aktīna un citu keratīnu.
8. katalītiskā funkcija.Viņas veicot fermentus.Daudz un dažādi, tie paātrina visas ķīmiskās un bioķīmiskās reakcijas organismā.Bez to dalību, parasts ābolu kuņģī varētu sagremot tikai divas dienas, ir iespējams saliekt, tajā pašā laikā.Saskaņā ar rīcības katalāzes, peroxidases un citi fermenti, šis process ilgst divas stundas.Kopumā, tas ir, izmantojot šo lomu olbaltumvielu anabolisko un katabolismu tiek veikta, tas ir, plastmasas un enerģijas metabolismu.

aizsardzības loma

Ir vairāki veidi, draudiem, no kuriem proteīni ir paredzēti, lai aizsargātu ķermeni.

Pirmkārt, ķīmiskais uzbrukums traumatisks reaģenta gāzes molekulas vielu dažāda spektra.Peptīdi ir iespēja pievienoties tiem ķīmiskā reakcijā, tulkojot uz nekaitīgs formā vai vienkārši neitralizējot.

Otrkārt, fiziskā draudi traumu - ja proteīnu fibrinogēna laiks netiek pārveidots fibrīnā vietā traumas, asinis nav sastingt, un līdz ar to notiks nosprostojums.Tad, gluži pretēji, tai ir plazmīnu peptīdu spēj iesūc receklis un atjaunot caurplūstamības kuģa.

Treškārt, draudi imunitāti.Struktūra un vērtība proteīnu, kas veido imūnsistēmas aizsargspējas, ir ļoti svarīga.Antivielas, imūnglobulīni, interferonus - visi ir svarīgi un nozīmīgi elementi limfātisko un imūnsistēmu.Jebkuras svešas daļiņas, ļaunprātīgu molekulas no atmirušajām šūnām, vai visa konstrukcija uzreiz pētījums pa peptīdu savienojums.Tas ir iemesls, kāpēc cilvēks var piederēt, bez palīdzības no narkotiku katru dienu, lai pasargātu sevi no inficēšanās un vienkāršiem vīrusiem.

fizikālās īpašības

šūnu olbaltumvielu struktūra ir ļoti specifiska un ir atkarīga no funkcijām.Bet fizikālās īpašības peptīdi ir līdzīgas un samazināts ar šādiem raksturlielumiem.

1. molekulmasu - līdz 1.000.000 daltoniem.
2. ūdens šķīdumā formā koloidālās sistēmas.Tur struktūra iegūst uzlādēt spēj mainīties atkarībā no skābuma.
3. Kad pakļauti skarbajiem apstākļiem (radiāciju, skābi vai sārmu, temperatūra uc), var pāriet uz citiem slāņiem konformācijas, t.i. denaturēt.Šis process ir 90% neatgriezeniska.Tomēr ir reverse pāreja - renaturation.

Šie ir pamata īpašības fiziskajām īpašībām peptīdiem.