Ifølge Oparin-Haldane-teorien stammet livet på planeten vår fra en koacervatdråpe. Det var også et proteinmolekyl. Det vil si at konklusjonen følger at det er disse kjemiske forbindelsene som er grunnlaget for alt liv som eksisterer i dag. Men hva er proteinstrukturer? Hvilken rolle spiller de i kroppen og menneskers liv i dag? Hvilke typer proteiner finnes det? La oss prøve å finne ut av det.
Proteiner: et generelt konsept
Fra den kjemiske strukturens synspunkt er molekylet til det aktuelle stoffet en sekvens av aminosyrer forbundet med peptidbindinger.
Hver aminosyre har to funksjonelle grupper:
- karboksylsyre -COOH;
- aminogruppe -NH2.
Det er mellom dem at det dannes en binding i forskjellige molekyler. Dermed har peptidbindingen formen -CO-NH. Et proteinmolekyl kan inneholde hundrevis eller tusenvis av slike grupper, det vil avhenge av det spesifikke stoffet. Typene proteiner er svært forskjellige. Blant dem er det de som inneholder essensielle aminosyrer for kroppen, noe som betyr at de må inntas sammen med mat. Det finnes varianter som utfører viktige funksjoner i cellemembranen ogdens cytoplasma. Biologiske katalysatorer er også isolert - enzymer, som også er proteinmolekyler. De er mye brukt i menneskers liv, og deltar ikke bare i de biokjemiske prosessene til levende vesener.
Molekylvekten til forbindelsene som vurderes kan variere fra flere titalls til millioner. Tross alt er antallet monomerenheter i en stor polypeptidkjede ubegrenset og avhenger av typen av et bestemt stoff. Protein i sin rene form, i sin opprinnelige konformasjon, kan sees når man undersøker et rått kyllingegg. En lys gul, gjennomsiktig, tett kolloidal masse, inne i hvilken eggeplommen er plassert - dette er det ønskede stoffet. Det samme kan sies om cottage cheese med lite fett. Dette produktet er også nesten rent protein i sin naturlige form.
Men ikke alle forbindelser som vurderes har samme romlige struktur. Tot alt skilles fire organisasjoner av molekylet. Typene av proteinstrukturer bestemmer dens egenskaper og indikerer kompleksiteten til strukturen. Det er også kjent at mer romlig sammenfiltrede molekyler gjennomgår omfattende prosessering hos mennesker og dyr.
Typer proteinstrukturer
Det er fire av dem tot alt. Vurder hva hver av dem er.
- Primær. Representerer den vanlige lineære sekvensen av aminosyrer forbundet med peptidbindinger. Det er ingen romlige vendinger, ingen spiralisering. Antall lenker inkludert i polypeptidet kan nå flere tusen. Typer proteiner medlignende struktur - glycylalanin, insulin, histoner, elastin og andre.
- Sekundær. Den består av to polypeptidkjeder som er vridd i form av en spiral og orientert mot hverandre ved dannede svinger. I dette tilfellet dannes hydrogenbindinger mellom dem, som holder dem sammen. Dette er hvordan et enkelt proteinmolekyl dannes. Typene proteiner av denne typen er som følger: lysozym, pepsin og andre.
- Tertiær konformasjon. Det er en tettpakket og kompakt kveilet sekundærstruktur. Her vises andre typer interaksjon, i tillegg til hydrogenbindinger - dette er van der Waals-interaksjonen og kreftene til elektrostatisk tiltrekning, hydrofil-hydrofob kontakt. Eksempler på strukturer er albumin, fibroin, silkeprotein og andre.
- Kvartær. Den mest komplekse strukturen, som er flere polypeptidkjeder vridd til en spiral, rullet til en ball og samlet sammen til en kule. Eksempler som insulin, ferritin, hemoglobin, kollagen illustrerer nettopp en slik proteinkonformasjon.
Hvis vi vurderer alle de gitte strukturene til molekyler i detalj fra et kjemisk synspunkt, vil analysen ta lang tid. Faktisk, jo høyere konfigurasjon, jo mer kompleks og intrikat strukturen er den, jo flere typer interaksjoner observeres i molekylet.
Denaturering av proteinmolekyler
En av de viktigste kjemiske egenskapene til polypeptider er deres evne til å brytes ned under påvirkning av visse forhold eller kjemiske midler. Så,for eksempel er ulike typer proteindenaturering utbredt. Hva er denne prosessen? Det består i ødeleggelsen av den native strukturen til proteinet. Det vil si at hvis molekylet opprinnelig hadde en tertiær struktur, vil det kollapse etter påvirkning av spesielle midler. Imidlertid forblir sekvensen av aminosyrerester uendret i molekylet. Denaturerte proteiner mister raskt sine fysiske og kjemiske egenskaper.
Hvilke reagenser kan føre til prosessen med konformasjonsødeleggelse? Det er flere av dem.
- Temperatur. Ved oppvarming skjer det en gradvis ødeleggelse av den kvartære, tertiære, sekundære strukturen til molekylet. Visuelt kan dette observeres, for eksempel når du steker et vanlig kyllingegg. Det resulterende "proteinet" er den primære strukturen til albuminpolypeptidet som var i råproduktet.
- Stråling.
- Handling med sterke kjemiske midler: syrer, alkalier, s alter av tungmetaller, løsemidler (for eksempel alkoholer, etere, benzen og andre).
Denne prosessen kalles noen ganger også molekylær smelting. Typene av proteindenaturering avhenger av midlet under hvis handling det skjedde. I noen tilfeller finner dessuten den omvendte prosessen sted. Dette er renaturering. Ikke alle proteiner er i stand til å gjenopprette strukturen tilbake, men en betydelig del av dem kan gjøre dette. Så kjemikere fra Australia og Amerika utførte renatureringen av et kokt kyllingegg ved å bruke noen reagenser og en sentrifugeringsmetode.
Denne prosessen er viktig for levende organismer i syntesen av polypeptidkjeder av ribosomer og rRNA i celler.
Hydrolyse av et proteinmolekyl
Sammen med denaturering er proteiner preget av en annen kjemisk egenskap - hydrolyse. Dette er også ødeleggelsen av den opprinnelige konformasjonen, men ikke til den primære strukturen, men fullstendig til individuelle aminosyrer. En viktig del av fordøyelsen er proteinhydrolyse. Typene hydrolyse av polypeptider er som følger.
- Kjemikalier. Basert på virkningen av syrer eller alkalier.
- Biologisk eller enzymatisk.
Kjernen i prosessen forblir imidlertid uendret og er ikke avhengig av hvilke typer proteinhydrolyse som finner sted. Som et resultat dannes aminosyrer, som transporteres til alle celler, organer og vev. Deres videre transformasjon består i å delta i syntesen av nye polypeptider, allerede de som er nødvendige for en bestemt organisme.
I industrien brukes prosessen med hydrolyse av proteinmolekyler bare for å få de riktige aminosyrene.
Funksjoner av proteiner i kroppen
Ulike typer proteiner, karbohydrater, fett er viktige komponenter for normal funksjon av enhver celle. Og det betyr hele organismen som helhet. Derfor er deres rolle i stor grad på grunn av den høye graden av betydning og allestedsnærværende i levende vesener. Flere hovedfunksjoner til polypeptidmolekyler kan skilles fra hverandre.
- Katalytisk. Det utføres av enzymer som har en proteinstruktur. Vi snakker om dem senere.
- Strukturell. Typer av proteiner og deresfunksjoner i kroppen påvirker først og fremst strukturen til selve cellen, dens form. I tillegg danner polypeptider som utfører denne rollen hår, negler, bløtdyrskall og fuglefjær. De er også en viss armatur i cellens kropp. Brusk består også av disse typer proteiner. Eksempler: tubulin, keratin, aktin og andre.
- Regulatorisk. Denne funksjonen manifesteres i deltakelsen av polypeptider i slike prosesser som: transkripsjon, translasjon, cellesyklus, spleising, mRNA-lesing og andre. I dem alle spiller de en viktig rolle som trafikkleder.
- Signal. Denne funksjonen utføres av proteiner som ligger på cellemembranen. De overfører forskjellige signaler fra en enhet til en annen, og dette fører til kommunikasjon mellom vev. Eksempler: cytokiner, insulin, vekstfaktorer og andre.
- Transport. Noen typer proteiner og deres funksjoner som de utfører er rett og slett livsviktige. Dette skjer for eksempel med proteinet hemoglobin. Den transporterer oksygen fra celle til celle i blodet. For en person er han uerstattelig.
- Reserve eller backup. Slike polypeptider akkumuleres i planter og dyreegg som en kilde til ytterligere næring og energi. Et eksempel er globuliner.
- Motiv. En svært viktig funksjon, spesielt for de enkleste organismer og bakterier. Tross alt er de i stand til å bevege seg bare ved hjelp av flageller eller cilia. Og disse organellene er i sin natur ikke annet enn proteiner. Eksempler på slike polypeptider er som følger: myosin, actin, kinesin og andre.
Det er åpenbart at funksjonene til proteiner i menneskekroppen og andrelevende vesener er svært mange og viktige. Dette bekrefter nok en gang at liv på planeten vår er umulig uten forbindelsene vi vurderer.
Beskyttende funksjon av proteiner
Polypeptider kan beskytte mot ulike påvirkninger: kjemisk, fysisk, biologisk. For eksempel, hvis kroppen er i fare i form av et virus eller bakterier av fremmed natur, kommer immunglobuliner (antistoffer) i kamp med dem og utfører en beskyttende rolle.
Hvis vi snakker om fysiske effekter, så spiller fibrin og fibrinogen, som er involvert i blodpropp, en stor rolle her.
Matproteiner
Diettproteintyper er som følger:
- komplett - de som inneholder alle aminosyrene som er nødvendige for kroppen;
- ufullstendig - de der det er en ufullstendig aminosyresammensetning.
Men begge er viktige for menneskekroppen. Spesielt den første gruppen. Hver person, spesielt i perioder med intensiv utvikling (barndom og ungdomsår) og pubertet, må opprettholde et konstant nivå av proteiner i seg selv. Tross alt har vi allerede vurdert funksjonene som disse fantastiske molekylene utfører, og vi vet at praktisk t alt ikke en eneste prosess, ikke en eneste biokjemisk reaksjon i oss kan klare seg uten deltakelse av polypeptider.
Derfor må du innta daglig proteininntak hver dag, som finnes i følgende produkter:
- egg;
- melk;
- cottage cheese;
- kjøtt og fisk;
- beans;
- soy;
- beans;
- peanøtter;
- wheat;
- havre;
- linser og andre.
Hvis du bruker 0,6 g av et polypeptid per kg vekt per dag, vil en person aldri mangle disse forbindelsene. Hvis kroppen i lang tid ikke mottar de nødvendige proteinene, oppstår en sykdom som har navnet på aminosyresult. Dette fører til alvorlige metabolske forstyrrelser og som et resultat mange andre plager.
Proteiner i et bur
I den minste strukturelle enheten av alle levende ting - celler - er det også proteiner. Dessuten utfører de nesten alle de ovennevnte funksjonene der. Først av alt dannes cytoskjelettet til cellen, bestående av mikrotubuli, mikrofilamenter. Den tjener til å opprettholde formen, så vel som for transport inne mellom organeller. Ulike ioner og forbindelser beveger seg langs proteinmolekyler, som langs kanaler eller skinner.
Rollen til proteiner nedsenket i membranen og plassert på overflaten er også viktig. Her utfører de både reseptor- og signalfunksjoner, tar del i konstruksjonen av selve membranen. De står på vakt, noe som betyr at de spiller en beskyttende rolle. Hvilke typer proteiner i cellen kan tilskrives denne gruppen? Det er mange eksempler, her er noen.
- Aktin og myosin.
- Elastin.
- Keratin.
- Collagen.
- Tubulin.
- Hemoglobin.
- Insulin.
- Transkobalamin.
- Transferrin.
- Album.
Det er flere hundreulike typer proteiner som hele tiden beveger seg rundt i hver celle.
Typer proteiner i kroppen
De, selvfølgelig, et stort utvalg. Hvis du prøver å dele alle eksisterende proteiner inn i grupper på en eller annen måte, kan du få noe slikt som denne klassifiseringen.
- Globulære proteiner. Dette er de som er representert av en tertiær struktur, det vil si en tettpakket kule. Eksempler på slike strukturer er følgende: immunglobuliner, en betydelig andel enzymer, mange hormoner.
- Fibrillære proteiner. De er strengt ordnede tråder med riktig romsymmetri. Denne gruppen inkluderer proteiner med primær og sekundær struktur. For eksempel keratin, kollagen, tropomyosin, fibrinogen.
Generelt kan mange funksjoner tas som grunnlag for å klassifisere proteiner i kroppen. Det er ingen ennå.
Enzymes
Biologiske katalysatorer av proteinnatur, som akselererer alle pågående biokjemiske prosesser betydelig. Normal metabolisme er rett og slett umulig uten disse forbindelsene. Alle prosesser for syntese og forfall, sammenstilling av molekyler og deres replikasjon, translasjon og transkripsjon og andre utføres under påvirkning av en bestemt type enzym. Eksempler på disse molekylene er:
- oksidoreduktase;
- transferases;
- catalase;
- hydrolaser;
- isomerase;
- lyases og andre.
I dag brukes enzymer i hverdagen. Så, i produksjon av vaskPulvere bruker ofte såk alte enzymer - disse er biologiske katalysatorer. De forbedrer kvaliteten på vask mens de observerer det spesifiserte temperaturregimet. Binder seg enkelt til smusspartikler og fjerner dem fra overflaten av tekstiler.
Men på grunn av deres proteinnatur, tåler ikke enzymer for varmt vann eller nærhet til alkaliske eller sure legemidler. Faktisk, i dette tilfellet vil denatureringsprosessen skje.
