Olbaltumvielas: olbaltumvielu struktūra un funkcija
Olbaltumvielas ir organiskas vielas. Šiem augsti molekulārajiem savienojumiem raksturīgs noteikts sastāvs un hidrolīzes laikā sadalās aminoskābēs. Olbaltumvielu molekulas var būt dažādas formas, daudzas no tām sastāv no vairākām polipeptīda ķēdēm. Informācija par proteīna struktūru tiek kodēta DNS, un olbaltumvielu molekulu sintēze tiek saukta par tulkošanu.
Ķīmiskais olbaltumvielu sastāvs
Vidējais proteīns satur:
- 52% oglekļa;
- 7% ūdeņraža;
- 12% slāpekļa;
- 21% skābekļa;
- 3% sēra.
Olbaltumvielu molekulas ir polimēri. Lai saprastu to struktūru, ir nepieciešams noskaidrot, kādi ir to monomēri - aminoskābes.
Aminoskābes
Tie ir sadalīti divās kategorijās: pastāvīgi notiek un dažreiz notiek. Pirmajā sastāvā ir 18 olbaltumvielu monomēri un 2 vairāk amīdi: aspargāzi un glutamīnskābi. Dažreiz ir tikai trīs skābes.
Šīs skābes var klasificēt dažādos veidos: pēc sānu ķēžu rakstura vai to radikāļu uzlādes, un tās var arī dalīt ar grupu skaitu CN un COOH.
Olbaltumvielu primārā struktūra
Aminoskābju maiņas secība proteīnāĶēde nosaka tā vēlākos organizācijas līmeņus, īpašības un funkcijas. Galvenais saites veids starp monomēriem ir peptīds. To veido ūdeņradis no viena aminoksāta un OH grupas no otras.
Olbaltumvielu molekulas pirmā līmeņa organizācija -tā ir aminoskābju secība tajā, vienkārši ķēde, kas nosaka olbaltumvielu molekulu struktūru. Tas sastāv no "skeleta" ar regulāru struktūru. Šī ir -NH-CH-CO- atkārtojoša secība. Atsevišķas sānu ķēdes ir apzīmētas ar aminoskābju radikāļiem (R), to īpašības nosaka olbaltumvielu struktūras sastāvu.
Pat ja olbaltumvielu molekulu struktūra ir vienāda, tāsīpašības var atšķirties tikai tāpēc, ka to monomēriem ir atšķirīga ķēdes secība. Aminoskābju secību olbaltumvielās nosaka gēni un nosaka proteīnam noteiktas bioloģiskās funkcijas. Monomēru secība molekulās, kas atbild par vienu un to pašu funkciju, bieži ir tuvu dažādām sugām. Šādas molekulas ir vienādas vai līdzīgas organizācijā un veic tādas pašas funkcijas dažādās organismu sugās - homologās olbaltumvielas. Turpmāko molekulu struktūra, īpašības un funkcijas tiek izvirzītas jau aminoskābju ķēdes sintēzes stadijā.
Dažas kopīgas iezīmes
Olbaltumvielu struktūra ir pētīta diezgan ilgi, unto primārās struktūras analīze ļāva izdarīt dažus vispārinājumus. Par lielāku skaitu proteīnu kas raksturīgs ar to klātbūtni visās divdesmit aminoskābes, no kurām daudzas ir īpaši glicīna, alanīna, asparagīnskābes, glutamīna un maz triptofāna, arginīns, metionīns, histidīns. Izņēmumi ir tikai dažas proteīnu grupas, piemēram, histone. Tie ir nepieciešami DNS iepakojumam un satur daudz himidīna.
Otrais vispārinājums: globulīnās olbaltumvielās aminoskābju pārmaiņās nav vispārēju paraugu. Bet pat bioloģiskajos polipeptīdos, kas ir tālu no bioloģiskās aktivitātes, ir mazi identiski molekulu fragmenti.
Sekundārā struktūra
Polipeptīda ķēdes otrā līmeņa organizācija -tas ir tā telpiskais izvietojums, kas tiek uzturēts ūdeņraža saišu dēļ. Atdaliet α-spirāles un β-reizes. Daļai ķēdes nav sakārtotas struktūras, šādas zonas sauc par amorfām.
Visu dabisko olbaltumvielu alfa spirālelabajā izliekumā. Sinonīšu aminoskābju sāniskie radikāļi vienmēr ir vērsti uz āru un atrodas tā ass ass pusēs. Ja tie ir nepolāri, tie tiek sagrupēti spirālveida vienā pusē, radot lokus, kas rada apstākļus dažādu spirālveida zonu konverģencei.
Beta-fold - ļoti iegarena helix - mēdz palikt olbaltumvielu molekulā un veidojas blakus un paralēli non-paralēlām beta-kroku slāņiem.
Olbaltumvielu terciārā struktūra
Trešais olbaltumvielu molekulas organizēšanas līmenis -spirālveida, salocītu un amorfu zonu sadalīšana kompaktā struktūrā. Tas ir saistīts ar monomēru sānu radikāļu savstarpējo mijiedarbību. Šādas saites ir sadalītas vairākos veidos:
- starp polārajiem radikāļiem veidojas ūdeņraža saites;
- hidrofobs - starp nepolārajām R grupām;
- pievilkšanas elektrostatiskie spēki (jonu obligācijas) - starp grupām, kuru maksājumi ir pretēji;
- disulfīdu tilti - starp cisteīna radikāļiem.
Pēdējais savienojuma veids (-S = S-) irkovalento mijiedarbību. Disulfīdu tilti stiprina olbaltumvielas, to struktūra kļūst izturīgāka. Bet šādu savienojumu klātbūtne nav nepieciešama. Piemēram, cisteīns polipeptīda ķēdē var būt ļoti mazs vai tā radikāļi atrodas blakus un nevar veidot "tiltu".
Ceturtais organizācijas līmenis
Visu olbaltumvielu sastāvā nav četrpadsmitās struktūras. Olbaltumvielu struktūru ceturtajā līmenī nosaka polipeptīdu ķēdes (protomēru) skaits. Tie ir saistīti ar tādām pašām saitēm kā iepriekšējā organizācijas līmenī, izņemot disulfīdu tiltus. Molekula sastāv no vairākiem protomēriem, katram no kuriem ir sava (vai identiska) terciārā struktūra.
Visas organizācijas līmeņi nosaka šīs funkcijas,kas izpildīs iegūtos proteīnus. Olbaltumvielu struktūra organizācijas pirmajā līmenī ļoti precīzi nosaka to turpmāko lomu šūnā un organismā kopumā.
Olbaltumvielu funkcijas
Ir grūti pat iedomāties, cik svarīga ir olbaltumvielu loma šūnas darbībā. Iepriekš mēs uzskatām to struktūru. No tā tieši atkarīgas olbaltumvielu funkcijas.
Veicot strukturālu (strukturālu) funkciju, tieveido pamatu jebkuras dzīvās šūnas citoplazmam. Šie polimēri ir galvenais visu šūnu membrānu materiāls, ja tie ir kompleksi ar lipīdiem. Tas ietver arī šūnu sadalīšanu nodalījumos, katrā no kurām notiek to reakcija. Fakts ir tāds, ka katram šūnu procesu kompleksam ir nepieciešami viņu apstākļi, jo īpaši vidēja pH ir liela nozīme. Proteīni veido plānas starpsienas, kas sadalās šūnā tā sauktajos nodalījumos. Un pati parādība tika saukta par nojaukšanu.
Katalītiskā funkcija ir visu šūnu reakciju regulēšana. Visu fermentu izcelsme ir vienkāršas vai sarežģītas olbaltumvielas.
Jebkāda veida organismu kustība (muskuļu darbs,protoplazmas kustība šūnā, mīkstumu mirdzēšana ar protozoaniem utt.) veic proteīni. Olbaltumvielu struktūra ļauj tām pārvietoties, veidojot šķiedrvielas un gredzenus.
Šo polimēru hormonālā loma ir nekavējoties saprotama: vairāki hormoni sastāvā ir olbaltumvielas, piemēram, insulīns, oksitocīns.
Rezerves funkciju nosaka fakts, ka olbaltumvielas spēj veidot nogulsnes. Piemēram, olbaltumvielas, piena kazeīns, augu sēklu olbaltumvielas - tajās ir daudz barības vielu.
Visi cīpslas, locītavu artikulācija, skeleta kauli, nagi veidojas olbaltumvielas, kas mūs nes uz citu savu funkciju - atbalstīt.
Olbaltumvielu molekulas ir receptori, kas selektīvi atpazīst noteiktas vielas. Šajā lomā glikoproteīni un lektīni ir īpaši labi zināmi.
Svarīgākie imunitātes faktori ir antivielas un sistēmapapildinājums pēc izcelsmes ir olbaltumvielas. Piemēram, asinsreces procesa pamatā ir fibrinogēna proteīna izmaiņas. Barības vada un vēdera iekšējās sienas ir izklāta ar gļotādu proteīnu - lizīnu aizsargkārtu. Toksīni ir arī izcelsmes proteīni. Ādas pamats, aizsargājot dzīvnieku ķermeni, ir kolagēns. Visas šīs olbaltumvielu funkcijas ir aizsargājošas.
Nu, pēdējā funkcija ir regulējošā. Ir olbaltumvielas, kas kontrolē genoma darbību. Tas nozīmē, ka tie regulē transkripciju un tulkošanu.
Neatkarīgi no olbaltumvielu svarīgās nozīmes olbaltumvielu struktūra jau ilgu laiku ir atrisināta zinātniekiem. Un tagad viņi atklāj jaunus veidus, kā izmantot šīs zināšanas.
