Απλή και σύνθετες πρωτεΐνες. Η δομή, λειτουργίες, ιδιότητες, χαρακτηριστικά, παραδείγματα σύνθετων πρωτεϊνών

Ένας από τους ορισμούς της ζωής έχει ως εξής: «Η ζωή είναι ο τρόπος ύπαρξης των φορέων πρωτεΐνη.» Στον πλανήτη μας, χωρίς εξαίρεση οργανισμοί περιέχουν τέτοια οργανικά υλικά, όπως πρωτεΐνες. Αυτό το άρθρο θα περιγράψει τα απλά και σύνθετες πρωτεΐνες που προσδιορίζονται διαφορές στην μοριακή δομή, και συζητά τις λειτουργίες τους στο κύτταρο.

Τι είναι οι πρωτεΐνες

Από την άποψη της βιοχημείας - ένα υψηλού μοριακού βάρους οργανικά πολυμερή, μονομερή τα οποία είναι 20 διαφορετικά είδη αμινοξέων. Αυτά συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς χημικούς δεσμούς, αλλιώς γνωστή πεπτίδιο. Δεδομένου ότι τα μονομερή πρωτεΐνης είναι αμφοτερικές ενώσεις, περιέχουν τόσο μία αμινομάδα όσο και μία λειτουργική ομάδα καρβοξυλίου. Χημικός δεσμός CO-NH μεταξύ τους λαμβάνει χώρα.

Εάν το πολυπεπτίδιο αποτελείται από τα κατάλοιπα αμινοξέων συνδέσμους, σχηματίζει ένα απλό πρωτεΐνη. Τα μόρια του πολυμερούς, η οποία περιλαμβάνει περαιτέρω ιόντα μετάλλων, βιταμίνες, νουκλεοτίδια, υδατάνθρακες - είναι πολύπλοκες πρωτεΐνες. Στη συνέχεια, θεωρούμε τη χωρική διάρθρωση των πολυπεπτιδίων.

Επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνικών μορίων

Παρουσιάζονται σε τέσσερις διαφορετικές διαμορφώσεις. Η πρώτη δομή - γραμμικό, είναι η πιο απλή και έχει τη μορφή μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας κατά τη διάρκεια της σπειροειδώς το σχηματισμό πρόσθετων δεσμών υδρογόνου. Σταθεροποιούν τον έλικα, η οποία καλείται δευτερεύουσα δομή. Τριτοβάθμια ιδρύματα έχουν απλές και σύνθετες πρωτεΐνες, το μεγαλύτερο μέρος των φυτικών και ζωικών κυττάρων. Η τελευταία αυτή διαμόρφωση - τεταρτοταγούς ανακύπτει στην αλληλεπίδραση αρκετών μορίων του φυσικής δομής, ενωμένη συνένζυμα, δηλαδή τέτοιες πρωτεΐνες έχουν πολύπλοκη δομή, λειτουργούν σε διάφορες λειτουργίες του σώματος.

Μια ποικιλία απλών πρωτεϊνών

Αυτή η ομάδα δεν είναι πολυάριθμα πολυπεπτίδια. μόρια τους αποτελούνται μόνο από υπολείμματα αμινοξέων. Για να περιλαμβάνουν πρωτεΐνες, όπως ιστόνες και σφαιρίνες. Η πρώτη αντιπροσωπεύονται στην δομή του πυρήνα, και συνδυάζονται με τα μόρια του DNA. Η δεύτερη ομάδα - σφαιρίνες - είναι τα κύρια συστατικά του πλάσματος του αίματος. Μία τέτοια πρωτεΐνη όπως γ-σφαιρίνη, εκτελεί τις λειτουργίες του ανοσοποιητικού άμυνας και είναι ένα αντίσωμα. Αυτές οι ενώσεις μπορούν να σχηματίσουν σύμπλοκα, τα οποία περιέχουν σύνθετους υδατάνθρακες και πρωτεΐνες. Τέτοιες ινιδικό απλές πρωτεΐνες όπως κολλαγόνο και ελαστίνη, αποτελούν μέρος του συνδετικού ιστού, χόνδρου, των τενόντων, του δέρματος. Η κύρια λειτουργία τους - την κατασκευή και υποστήριξη.

πρωτεΐνη τουμπουλίνη είναι μέλος των μικροσωληνίσκων, που είναι συστατικά των κροσσών και μαστιγίων μονοκύτταροι οργανισμοί όπως τα βλεφαριδοφόρα, Euglena, παρασιτικές μαστιγοφόρα. Αυτή η ίδια πρωτεΐνη είναι ένα μέλος των πολυκύτταρων οργανισμών (μαστίγια σπερματοζωαρίων, ωαρίων βλεφαρίδες, κροσσωτό επιθήλιο του λεπτού εντέρου).

Πρωτεΐνη λευκωματίνη χρησιμεύει για να αποθηκεύουν μια λειτουργία (π.χ., μία πρωτεΐνη των αυγών κότας). Στο ενδοσπέρμιο των σπόρων των δημητριακών - σίκαλη, ρύζι, σιτάρι - πρωτεϊνικά μόρια συσσωρεύονται. Καλούνται κυτταρικών εγκλείστων. Αυτές οι ουσίες που χρησιμοποιούνται στο έμβρυο σπόρου στην αρχή της ανάπτυξής του. Επιπλέον, η υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη της σκαθάρι σίτου είναι ένα πολύ σημαντικό δείκτη της ποιότητας του αλεύρου. Ψωμί ψημένο από αλεύρι χωρίς γλουτένη πλούσια έχει υψηλή ποιότητα γεύσης και πιο χρήσιμο. Γλουτένη περιέχουν λεγόμενο σκληρό σιτάρι. Το ψάρι πλάσμα αίματος βαθέων υδάτων περιέχει πρωτεΐνες που εμποδίζουν το θάνατο τους από το κρύο. Κατέχουν τις ιδιότητες αντιψυκτικού, αποτρέποντας το θάνατο του οργανισμού σε χαμηλές θερμοκρασίες νερού. Από την άλλη πλευρά, στη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος θερμόφιλων βακτηρίων σε γεωθερμικές πηγές περιείχαν πρωτεΐνες ικανές να διατηρούν τη φυσική διαμόρφωση (τριτοταγή ή τεταρτοταγή δομή) της και δεν μετουσιώνει σε θερμοκρασίες κυμαινόμενες από +50 έως + 90 ° C.

περιέχουσα πρωτεΐνη

Αυτές είναι πολύπλοκες πρωτεΐνες, οι οποίες χαρακτηρίζονται από μεγάλη ποικιλομορφία σε σχέση με τις διάφορες λειτουργίες που εκτελούνται από αυτούς. Όπως σημειώθηκε προηγουμένως, η ομάδα των πολυπεπτιδίων, εκτός από το τμήμα της πρωτεΐνης περιέχει ένα προσθετική ομάδα. Υπό την επίδραση των διαφόρων παραγόντων, όπως η υψηλή θερμοκρασία, άλατα βαρέων μετάλλων, συμπυκνωμένες πρωτεΐνες σύμπλοκο αλκαλίων και οξέων μπορεί να μεταβάλει το σχήμα του χωρικές, απλοποιώντας το. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται μετουσίωση. Η δομή του συμπλόκου πρωτεϊνών διαταράσσεται οι δεσμοί υδρογόνου σπάσει, και τα μόρια χάνουν ιδιότητες και τις λειτουργίες τους. Κατά κανόνα, η μετουσίωση είναι μη αναστρέψιμη. Όμως, ορισμένες από τις πολυπεπτιδίων δράσει ως καταλύτης, οδήγηση και τις λειτουργίες σηματοδότησης, είναι δυνατόν αναδιάταξης - αποκατάσταση της φυσικής δομής των πρωτεϊδια.

Εάν η δράση είναι ένας αποσταθεροποιητικός παράγοντας πρόκειται για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα, το μόριο της πρωτεΐνης έχει καταστραφεί ολοκληρωτικά. Αυτό οδηγεί στη ρήξη των πεπτιδικών δεσμών της πρωτοταγούς δομής. Επαναφορά πρωτεΐνης και η λειτουργία του δεν είναι πλέον δυνατή. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται καταστροφή. Ένα παράδειγμα είναι το μαγείρεμα των αυγών: υγρό πρωτεΐνη - αλβουμίνης, που βρίσκεται στην τριτοταγή δομή έχει καταστραφεί ολοσχερώς.

βιοσύνθεση πρωτεϊνών

Για άλλη μια φορά, υπενθυμίζουμε ότι στα πολυπεπτίδια των ζώντων οργανισμών αποτελείται από 20 αμινοξέα, μερικά από τα οποία είναι αναντικατάστατα. Αυτό λυσίνη, μεθειονίνη, φαινυλαλανίνη, και ούτω καθεξής. D. Εισέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος από το λεπτό έντερο μετά το διαχωρισμό αυτό πρωτεϊνικά προϊόντα. Για τη σύνθεση απαραίτητα αμινοξέα (αλανίνη, προλίνη, σερίνη), μύκητες και τα ζώα χρησιμοποιούν ενώσεις που περιέχουν άζωτο. Φυτά, όντας αυτότροφου, ανεξαρτήτως σχηματίζουν μια απαραίτητη μονομερών συστατικών που αντιπροσωπεύουν πολύπλοκες πρωτεΐνες. Για αυτό αφομοίωση αντιδράσεις αυτές χρησιμοποιούνται νιτρικά άλατα, αμμωνία, ή χωρίς άζωτο. Σε ορισμένους τύπους μικροοργανισμών να παρέχουν οι ίδιοι με ένα πλήρες σύνολο των αμινοξέων, ενώ σε άλλες μόνο μερικά συντίθενται μονομερή. Στάδια της βιοσύνθεσης των πρωτεϊνών συμβαίνουν στα κύτταρα όλων των ζωντανών οργανισμών. Στον πυρήνα του μεταγραφής λαμβάνει χώρα, και στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου - εκπομπής.

Το πρώτο βήμα - η σύνθεση του προδρόμου mRNA λαμβάνει χώρα από το ένζυμο πολυμεράση RNA. Εκείνος σπάει τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των αλυσίδων DNA, και ένας από αυτούς επί της αρχής της συμπληρωματικότητας συλλέγει μορίου pre-mRNA. Είναι εκτίθεται σε slaysingu ότι είναι ώριμα, και στη συνέχεια εξέρχεται από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα, σχηματίζοντας αγγελιοφόρο ριβονουκλεϊκό οξύ.

Για την υλοποίηση του δεύτερου σταδίου απαιτεί μια συγκεκριμένη οργανίδια - ριβοσώματα και μοριακών πληροφοριών και τη μεταφορά ριβονουκλεϊκά οξέα. Μια άλλη σημαντική προϋπόθεση είναι η παρουσία του ΑΤΡ, όπως οι αντιδράσεις πλαστικό μεταβολισμό, το οποίο ανήκει στην βιοσύνθεση των πρωτεϊνών λαμβάνει χώρα με απορρόφηση της ενέργειας.

Ένζυμα, τη δομή και τη λειτουργία τους

Αυτό είναι μια μεγάλη ομάδα πρωτεϊνών (περίπου 2000), που εκτελεί το ρόλο των ουσιών που επηρεάζουν το ρυθμό των βιοχημικών αντιδράσεων στα κύτταρα. Μπορούν να είναι απλή (trepsin, πεψίνη) ή συγκρότημα. Συγκρότημα πρωτεΐνες που αποτελούνται από αποενζύμου και το συνένζυμο. Η ειδικότητα της πρωτεΐνης σε σχέση προς τις ενώσεις για το οποίο ενεργεί, προσδιορίζει ένα συνένζυμο, και πρωτεϊδια δραστικότητα παρατηρείται μόνο στην περίπτωση όπου το πρωτεϊνικό συστατικό που συνδέεται με την αποενζύμου. Η καταλυτική ενεργότητα του ενζύμου είναι ανεξάρτητη του μορίου, αλλά μόνο από το ενεργό κέντρο. Η δομή του αντιστοιχεί στη χημική δομή των ουσιών που καταλύεται από την αρχή της «κλειδί-κλειδαριά», έτσι ώστε η δράση των ενζύμων είναι απολύτως συγκεκριμένες. Λειτουργίες του συμπλόκου πρωτεϊνών είναι σε συμμετοχή σε μεταβολικές διεργασίες και στη χρήση τους ως αποδέκτες.

Τάξεις των πολύπλοκων πρωτεϊνών

Είχαν αναπτυχθεί από βιοχημικοί, με βάση 3 κριτήρια: φυσικο-χημικές ιδιότητες, χαρακτηριστικά και ειδικότητα δομικά χαρακτηριστικά πρωτεϊδια. Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει τα πολυπεπτίδια των διαφορετικών ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων. Χωρίζονται σε βασικά, ουδέτερα και όξινα. Σε σχέση με τις πρωτεΐνες του νερού μπορεί να είναι υδρόφιλο, αμφίφιλο και υδρόφοβες. Η δεύτερη ομάδα των ενζύμων που έχουν εξεταστεί προηγουμένως. Η τρίτη ομάδα περιλαμβάνει πολυπεπτίδια τα οποία διαφέρουν στην χημική σύνθεση προσθετική ομάδα (είναι chromoproteids, νουκλεοπρωτεΐνες, μεταλλοπρωτεΐνες).

Εξετάστε τις ιδιότητες των σύνθετων πρωτεϊνών με περισσότερες λεπτομέρειες. Έτσι, για παράδειγμα, όξινη πρωτεΐνη που είναι μέρος των ριβοσωμάτων, περιέχει 120 αμινοξέα και είναι ευέλικτο. Βρίσκεται στα οργανίδια πρωτεΐνη-σύνθεσης, τόσο σε προκαρυωτικά όσο και ευκαρυωτικά κύτταρα. Ένα άλλο μέλος αυτής της ομάδας - S-100 πρωτεΐνη, αποτελείται από δύο αλυσίδες συνδεδεμένες ιόντων ασβεστίου. Είναι μέλος των νευρώνων και γλοίας - υποστήριξη ιστό του νευρικού συστήματος. Η κοινή ιδιότητα όλων όξινη πρωτεΐνη - μία υψηλή περιεκτικότητα των δικαρβοξυλικών οξέων: γλουταμινικό και ασπαρτικό. Με αλκαλική πρωτεΐνες περιλαμβάνουν ιστόνες - πρωτεΐνες που απαρτίζουν RNA και DNA νουκλεϊκά οξέα. Η ιδιαιτερότητα της χημικής σύνθεσης είναι η μεγάλη ποσότητα λυσίνης και αργινίνης. Ιστόνες, μαζί με την χρωματίνη μορφή πυρηνικής χρωμόσωμα - κρίσιμη δομή των κυττάρων κληρονομικότητα. Αυτές οι πρωτεΐνες εμπλέκονται στις διαδικασίες της μεταγραφής και μετάφρασης. Αμφιφιλικές πρωτείνες αντιπροσωπεύονται ευρέως σε κυτταρικές μεμβράνες, σχηματίζοντας μία διπλή στιβάδα λιποπρωτεΐνης. Έτσι, η ομάδα μελέτησε τις παραπάνω συζητήθηκαν πολύπλοκες πρωτεΐνες, ήμασταν πεπεισμένοι ότι φυσικο-χημικές τους ιδιότητες λόγω της δομής του πρωτεϊνικού συστατικού και προσθετικές ομάδες.

Ορισμένες σύνθετες πρωτεΐνες κυτταρικής μεμβράνης είναι σε θέση να αναγνωρίσει μια ποικιλία χημικών ενώσεων, όπως αντιγόνα και να αντιδρούν σε αυτές. Αυτή η σηματοδότηση πρωτεϊδια λειτουργία, είναι πολύ σημαντικό για την επιλεκτική διεργασίες απορρόφησης, ουσιών από το εξωτερικό περιβάλλον, και για να το προστατεύσει.

Οι γλυκοπρωτεΐνες και πρωτεογλυκάνες

Πρόκειται για σύνθετες πρωτεΐνες που διαφέρουν μεταξύ βιοχημική σύνθεση προσθετικές ομάδες. Αν οι χημικοί δεσμοί μεταξύ του πρωτεϊνικού συστατικού και του τμήματος υδατάνθρακα - ομοιοπολικά-γλυκοζίτη, οι ουσίες αυτές ονομάζονται γλυκοπρωτεΐνες. Αποενζύμου παρουσίασαν μόρια των μονο- και ολιγοσακχαριτών, παραδείγματα τέτοιων πρωτεϊνών είναι προθρομβίνη, ινωδογόνο (πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην πήξη του αίματος). Kortiko- και γοναδοτροπινών ορμονών, ιντερφερόνες, ένζυμα και μεμβράνης είναι γλυκοπρωτεΐνες. Σε μόρια μέρος πρωτεογλυκάνη πρωτεΐνη είναι μόνο 5%, ενώ το υπόλοιπο είναι μια προσθετική ομάδα (geteropolitsaharid). Και τα δύο μέρη συνδέονται μεταξύ τους με ένα γλυκοσιδικό δεσμό της ομάδας-θρεονίνη και αργινίνη ομάδες ΟΗ και ΝΗ-γλουταμίνη, και λυσίνη. Πρωτεογλυκάνων μόρια παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στα κύτταρα μεταβολισμό του νερού-άλατος. Παρακάτω είναι ένας πίνακας σύνθετων πρωτεϊνών, μελετήσαμε.

μεταλλοπρωτεΐνες

Αυτά τα υλικά περιέχουν σαν μέρος του μοριακού ιόντος του ενός ή περισσοτέρων μετάλλων. Εξετάστε παραδείγματα σύνθετων πρωτεϊνών που ανήκουν στην ανωτέρω ομάδα. Είναι πάνω απ 'όλα τα ένζυμα, όπως οξειδάση κυτοχρώματος. Βρίσκεται στην ακρολοφίες των μιτοχονδρίων και ενεργοποιεί την σύνθεση του ΑΤΡ. Ferrin και τρανσφερίνη - proteid περιέχουν ιόντα σιδήρου. Αρχική καταθέσεις τους στα κύτταρα, και η δεύτερη είναι η μεταφορά της πρωτεΐνης αίματος. Ένα άλλο μεταλλοπρωτεΐνες - alfaamelaza περιέχει ιόντα ασβεστίου περιλαμβάνεται στη σύνθεση του σάλιου και παγκρεατικό υγρό, που συμμετέχουν στην διάσπαση του αμύλου. Η αιμοσφαιρίνη είναι το πώς μεταλλοπρωτεΐνες και hromoproteidov. Αυτός χρησιμεύει ως πρωτεΐνη μεταφοράς που μεταφέρει το οξυγόνο. Το αποτέλεσμα είναι μια ένωση του οξυαιμοσφαιρίνης. Η εισπνοή μονοξειδίου του άνθρακα, ή μονοξείδιο-ονομάζεται άνθρακα, τα μόρια της αιμοσφαιρίνης του σχηματίζουν πολύ σταθερή ένωση ερυθροκύτταρα. Εξαπλώνεται γρήγορα σε όργανα και ιστούς, προκαλώντας δηλητηρίαση των κυττάρων. Ως αποτέλεσμα, μετά από παρατεταμένη εισπνοή μονοξειδίου του άνθρακα ο θάνατος επέρχεται από ασφυξία. Αιμοσφαιρίνη μεταφέρει μερικώς και διοξείδιο του άνθρακα που σχηματίζονται στα καταβολικές διεργασίες. Από το ρεύμα του αίματος του διοξειδίου του άνθρακα στους πνεύμονες και τα νεφρά, και από αυτούς - προς το εξωτερικό περιβάλλον. Μερικά καρκινοειδών και μαλακίων πρωτεΐνη μεταφοράς που μεταφέρει το οξυγόνο, είναι η κλειδαρότρυπα. Αντί του σιδήρου που περιέχει ιόντα χαλκού, οπότε το αίμα των ζώων δεν είναι κόκκινο και μπλε.

λειτουργία της χλωροφύλλης

Όπως αναφέραμε νωρίτερα, σύνθετες πρωτεΐνες μπορούν να σχηματίσουν σύμπλοκα με χρωστικές - έγχρωμο οργανικές ουσίες. Το χρώμα τους εξαρτάται από hromoformnyh ομάδες που απορροφούν επιλεκτικά ορισμένα φάσματα του φωτός του ήλιου. Σε φυτικά κύτταρα έχει πράσινα πλαστίδια - χλωροπλάστες περιέχουν χλωροφύλλη χρωστική. Αποτελείται από άτομα μαγνησίου και μία πολυϋδρική αλκοόλη, φυτόλη. Συνδέονται με μόρια πρωτεΐνης, και οι ίδιοι περιέχουν χλωροπλάστες θυλακοειδών (πλάκες), ή μεμβράνη συνδέεται σε στοίβες - πτυχή. Είναι φωτοσυνθετικοί χρωστικές ουσίες - χλωροφύλλης - και επιπλέον καροτενοειδή. Εδώ είναι όλα τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται στις αντιδράσεις φωτοσυνθετική. Έτσι chromoproteids, οι οποίες περιλαμβάνουν χλωροφύλλη, εκτελούν κρίσιμες λειτουργίες στο μεταβολισμό, δηλαδή σε αντιδράσεις αφομοίωση και ανομοίωση.

ιικές πρωτεΐνες

Περιλαμβάνουν τους εκπροσώπους των μη κυτταρικών μορφών ζωής, που εισέρχονται στο βασίλειο της Vir. Οι ιοί δεν έχουν δική τους συσκευή πρωτεΐνη-σύνθεση. Τα νουκλεϊκά οξέα, DNA ή RNA, μπορούν να επάγουν την σύνθεση της πιο σωματιδίων δικό κύτταρα μολυσμένα με ιό. Απλή ιοί αποτελούνται μόνο από μόρια πρωτεΐνης, συμπαγώς συναρμολογούνται σε μια ελικοειδή δομή ή ένα πολυεδρικό σχήμα, όπως ο ιός του μωσαϊκού του καπνού. Complex ιοί έχουν επιπλέον αποτελεί μέρος της μεμβράνης του κυττάρου-ξενιστή πλάσματος μεμβράνης. Όπως μπορεί να περιλαμβάνουν γλυκοπρωτεΐνες (ιός ηπατίτιδας Β, ιός της ευλογιάς). Η κύρια λειτουργία των γλυκοπρωτεϊνών - μια αναγνώριση των ειδικών υποδοχέων στην κυτταρική μεμβράνη του ξενιστή. Η σύνθεση των πρόσθετων ιικών μεμβρανών και πρωτεΐνες περιλαμβάνουν ένζυμα που παρέχουν reduplication του DNA ή RNA μεταγραφής. Με βάση τα προηγούμενα, μπορεί κανείς να συμπεράνει τα εξής: ιικές πρωτεΐνες σωματιδίου κελύφη έχουν μια συγκεκριμένη δομή, ανάλογα με τις πρωτεΐνες της μεμβράνης του κυττάρου-ξενιστή.

Σε αυτό το άρθρο έχουν δοθεί τα χαρακτηριστικά του συμπλόκου πρωτεϊνών, μελέτησαν τη δομή και τη λειτουργία τους σε κύτταρα διαφόρων οργανισμών.