Proteintyper, deres funktioner og struktur

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 17:43

Ifølge Oparin-Haldane-teorien opstod livet på vores planet fra en coacervat-dråbe. Det var også et proteinmolekyle. Det vil sige, at konklusionen følger, at det er disse kemiske forbindelser, der er grundlaget for alt liv, der eksisterer i dag. Men hvad er proteinstrukturer? Hvilken rolle spiller de i kroppen og menneskers liv i dag? Hvilke typer proteiner findes der? Lad os prøve at finde ud af det.

Proteiner: et generelt koncept

Set fra den kemiske strukturs synspunkt er det pågældende stofs molekyle en sekvens af aminosyrer forbundet med peptidbindinger.

Hver aminosyre har to funktionelle grupper:

• carboxylsyre -COOH;
• aminogruppe -NH_2.

Det er mellem dem, at der dannes en binding i forskellige molekyler. Således har peptidbindingen formen -CO-NH. Et proteinmolekyle kan indeholde hundredvis eller tusindvis af sådanne grupper, det vil afhænge af det specifikke stof. Typerne af proteiner er meget forskellige. Blandt dem er der dem, der indeholder essentielle aminosyrer for kroppen, hvilket betyder, at de skal indtages med mad. Der er sorter, der udfører vigtige funktioner i cellemembranen ogdets cytoplasma. Biologiske katalysatorer er også isolerede - enzymer, som også er proteinmolekyler. De er meget brugt i menneskers liv og deltager ikke kun i levende væseners biokemiske processer.

Molekylvægten af de pågældende forbindelser kan variere fra flere titusinder til millioner. Antallet af monomerenheder i en stor polypeptidkæde er trods alt ubegrænset og afhænger af typen af et bestemt stof. Protein i sin rene form, i sin oprindelige konformation, kan ses, når man undersøger et råt kyllingæg. En lysegul, gennemsigtig, tæt kolloid masse, indeni hvilken blommen er placeret - dette er det ønskede stof. Det samme kan siges om fedtfattig hytteost. Dette produkt er også næsten rent protein i sin naturlige form.

Det er dog ikke alle forbindelser, der tages i betragtning, der har den samme rumlige struktur. I alt skelnes der mellem fire organisationer af molekylet. Typerne af proteinstrukturer bestemmer dens egenskaber og indikerer kompleksiteten af strukturen. Det er også kendt, at mere rumligt sammenfiltrede molekyler gennemgår omfattende behandling hos mennesker og dyr.

Typer af proteinstrukturer

Der er fire af dem i alt. Overvej, hvad hver af dem er.

1. Primær. Repræsenterer den sædvanlige lineære sekvens af aminosyrer forbundet med peptidbindinger. Der er ingen rumlige drejninger, ingen spiralisering. Antallet af links inkluderet i polypeptidet kan nå flere tusinde. Typer af proteiner medlignende struktur - glycylalanin, insulin, histoner, elastin og andre.
2. sekundær. Den består af to polypeptidkæder, der er snoet i form af en spiral og orienteret mod hinanden ved dannede vindinger. I dette tilfælde dannes der brintbindinger mellem dem, der holder dem sammen. Sådan dannes et enkelt proteinmolekyle. Typerne af proteiner af denne type er som følger: lysozym, pepsin og andre.
3. Tertiær konformation. Det er en tæt pakket og kompakt oprullet sekundær struktur. Her optræder andre former for interaktion, ud over hydrogenbindinger - dette er van der Waals-interaktionen og kræfterne ved elektrostatisk tiltrækning, hydrofil-hydrofob kontakt. Eksempler på strukturer er albumin, fibroin, silkeprotein og andre.
4. Kvartær. Den mest komplekse struktur, som er flere polypeptidkæder snoet til en spiral, rullet til en kugle og forenet alle sammen til en kugle. Eksempler som insulin, ferritin, hæmoglobin, kollagen illustrerer netop en sådan proteinkonformation.

Hvis vi overvejer alle de givne strukturer af molekyler i detaljer fra et kemisk synspunkt, så vil analysen tage lang tid. Faktisk, jo højere konfigurationen er, jo mere kompleks og indviklet dens struktur, jo flere typer interaktioner observeres i molekylet.

Denaturering af proteinmolekyler

En af de vigtigste kemiske egenskaber ved polypeptider er deres evne til at nedbrydes under påvirkning af visse forhold eller kemiske midler. Så,for eksempel er forskellige typer proteindenaturering udbredt. Hvad er denne proces? Det består i ødelæggelsen af proteinets native struktur. Det vil sige, at hvis molekylet oprindeligt havde en tertiær struktur, vil det efter virkningen af specielle midler kollapse. Imidlertid forbliver sekvensen af aminosyrerester uændret i molekylet. Denaturerede proteiner mister hurtigt deres fysiske og kemiske egenskaber.

Hvilke reagenser kan føre til processen med ødelæggelse af strukturen? Der er flere af dem.

1. Temperatur. Ved opvarmning sker der en gradvis ødelæggelse af molekylets kvaternære, tertiære, sekundære struktur. Visuelt kan dette observeres, for eksempel ved stegning af et almindeligt hønseæg. Det resulterende "protein" er den primære struktur af albuminpolypeptidet, der var i råproduktet.
2. Stråling.
3. Handling med stærke kemiske midler: syrer, alkalier, s alte af tungmetaller, opløsningsmidler (f.eks. alkoholer, ethere, benzen og andre).

Denne proces kaldes nogle gange også molekylær smeltning. Typerne af proteindenaturering afhænger af det middel, under hvis virkning den fandt sted. Desuden finder den omvendte proces i nogle tilfælde sted. Dette er renaturering. Ikke alle proteiner er i stand til at genoprette deres struktur tilbage, men en betydelig del af dem kan gøre dette. Så kemikere fra Australien og Amerika udførte renatureringen af et kogt hønseæg ved hjælp af nogle reagenser og en centrifugeringsmetode.

Denne proces er vigtig for levende organismer i syntesen af polypeptidkæder af ribosomer og rRNA i celler.

Hydrolyse af et proteinmolekyle

Sammen med denaturering er proteiner karakteriseret ved en anden kemisk egenskab - hydrolyse. Dette er også ødelæggelsen af den native konformation, men ikke til den primære struktur, men fuldstændig til individuelle aminosyrer. En vigtig del af fordøjelsen er proteinhydrolyse. Typerne af hydrolyse af polypeptider er som følger.

1. Kemisk. Baseret på virkningen af syrer eller baser.
2. Biologisk eller enzymatisk.

Imidlertid forbliver essensen af processen uændret og afhænger ikke af, hvilke typer proteinhydrolyse der finder sted. Som følge heraf dannes aminosyrer, som transporteres til alle celler, organer og væv. Deres yderligere transformation består i deltagelse i syntesen af nye polypeptider, allerede dem, der er nødvendige for en bestemt organisme.

I industrien bruges processen med hydrolyse af proteinmolekyler bare for at få de rigtige aminosyrer.

Funktioner af proteiner i kroppen

Forskellige typer proteiner, kulhydrater, fedtstoffer er vitale komponenter for enhver celles normale funktion. Og det betyder hele organismen som helhed. Derfor skyldes deres rolle i høj grad den høje grad af betydning og allestedsnærværende inden for levende væsener. Der kan skelnes mellem flere hovedfunktioner af polypeptidmolekyler.

1. Katalytisk. Det udføres af enzymer, der har en proteinstruktur. Vi taler om dem senere.
2. Strukturel. Typer af proteiner og deresfunktioner i kroppen påvirker primært selve cellens struktur, dens form. Derudover danner polypeptider, der udfører denne rolle, hår, negle, bløddyrsskaller og fuglefjer. De er også et bestemt armatur i cellens krop. Brusk består også af disse typer proteiner. Eksempler: tubulin, keratin, actin og andre.
3. Regulativt. Denne funktion manifesteres i polypeptiders deltagelse i sådanne processer som: transkription, translation, cellecyklus, splejsning, mRNA-læsning og andre. I dem alle spiller de en vigtig rolle som trafikleder.
4. Signal. Denne funktion udføres af proteiner placeret på cellemembranen. De sender forskellige signaler fra en enhed til en anden, og det fører til kommunikation mellem væv. Eksempler: cytokiner, insulin, vækstfaktorer og andre.
5. Transport. Nogle typer proteiner og deres funktioner, som de udfører, er simpelthen vitale. Det sker for eksempel med proteinet hæmoglobin. Det transporterer ilt fra celle til celle i blodet. For en person er han uerstattelig.
6. Reserve eller backup. Sådanne polypeptider akkumuleres i planter og dyreæg som en kilde til yderligere ernæring og energi. Et eksempel er globuliner.
7. Motiv. En meget vigtig funktion, især for de simpleste organismer og bakterier. De er trods alt kun i stand til at bevæge sig ved hjælp af flageller eller cilia. Og disse organeller er i sagens natur intet andet end proteiner. Eksempler på sådanne polypeptider er som følger: myosin, actin, kinesin og andre.

Det er indlysende, at funktionerne af proteiner i den menneskelige krop og andrelevende væsener er meget talrige og vigtige. Dette bekræfter endnu en gang, at liv på vores planet er umuligt uden de forbindelser, vi overvejer.

Beskyttende funktion af proteiner

Polypeptider kan beskytte mod forskellige påvirkninger: kemisk, fysisk, biologisk. Hvis kroppen f.eks. er i fare i form af en virus eller bakterier af fremmed natur, kommer immunglobuliner (antistoffer) i kamp med dem og spiller en beskyttende rolle.

Hvis vi taler om fysiske effekter, så spiller fibrin og fibrinogen, som er involveret i blodkoagulation, en stor rolle her.

Foodproteiner

Diætproteintyper er som følger:

• komplet - dem, der indeholder alle de aminosyrer, der er nødvendige for kroppen;
• incomplete - dem, hvori der er en ufuldstændig aminosyresammensætning.

Men begge er vigtige for den menneskelige krop. Især den første gruppe. Hver person, især i perioder med intensiv udvikling (barndom og ungdom) og pubertet, skal opretholde et konstant niveau af proteiner i sig selv. Når alt kommer til alt, har vi allerede overvejet de funktioner, som disse fantastiske molekyler udfører, og vi ved, at praktisk t alt ikke en enkelt proces, ikke en eneste biokemisk reaktion i os kan klare sig uden deltagelse af polypeptider.

Det er derfor, du skal indtage dagligt proteinindtag hver dag, som er indeholdt i følgende produkter:

• æg;
• mælk;
• hytteost;
• kød og fisk;
• bønner;
• soja;
• bønner;
• peanuts;
• wheat;
• havre;
• linser og andre.

Hvis du indtager 0,6 g af et polypeptid pr. kg vægt pr. dag, vil en person aldrig mangle disse forbindelser. Hvis kroppen i lang tid ikke modtager de nødvendige proteiner, opstår der en sygdom, som har navnet aminosyresult. Dette fører til alvorlige stofskifteforstyrrelser og som følge heraf mange andre lidelser.

Proteiner i et bur

Inde i den mindste strukturelle enhed af alle levende ting - celler - er der også proteiner. Desuden udfører de næsten alle de ovennævnte funktioner der. Først og fremmest dannes cellens cytoskelet, der består af mikrotubuli, mikrofilamenter. Det tjener til at bevare formen såvel som til transport inde mellem organeller. Forskellige ioner og forbindelser bevæger sig langs proteinmolekyler, f.eks. langs kanaler eller skinner.

Rollen af proteiner nedsænket i membranen og placeret på dens overflade er også vigtig. Her udfører de både receptor- og signalfunktioner, deltager i konstruktionen af selve membranen. De står vagt, hvilket betyder, at de spiller en beskyttende rolle. Hvilke typer proteiner i cellen kan henføres til denne gruppe? Der er mange eksempler, her er nogle få.

1. Actin og myosin.
2. Elastin.
3. Keratin.
4. Collagen.
5. Tubulin.
6. Hemoglobin.
7. Insulin.
8. Transcobalamin.
9. Transferrin.
10. Album.

Der er flere hundredeforskellige typer proteiner, der konstant bevæger sig rundt i hver celle.

Typer af proteiner i kroppen

De er selvfølgelig et stort udvalg. Hvis du på en eller anden måde prøver at opdele alle eksisterende proteiner i grupper, kan du få noget som denne klassificering.

1. Globulære proteiner. Disse er dem, der er repræsenteret af en tertiær struktur, det vil sige en tætpakket kugle. Eksempler på sådanne strukturer er følgende: immunglobuliner, en betydelig del af enzymer, mange hormoner.
2. Fibrillære proteiner. De er strengt ordnede tråde med den korrekte rumlige symmetri. Denne gruppe omfatter proteiner med primær og sekundær struktur. For eksempel keratin, kollagen, tropomyosin, fibrinogen.

Generelt kan mange funktioner tages som grundlag for klassificering af proteiner i kroppen. Der er ingen endnu.

Enzymer

Biologiske katalysatorer af proteinnatur, som markant accelererer alle igangværende biokemiske processer. Norm alt stofskifte er simpelthen umuligt uden disse forbindelser. Alle syntese- og henfaldsprocesser, samling af molekyler og deres replikation, translation og transkription og andre udføres under påvirkning af en bestemt type enzym. Eksempler på disse molekyler er:

• oxidoreduktase;
• transferases;
• catalase;
• hydrolaser;
• isomerase;
• lyases og andre.

I dag bruges enzymer i hverdagen. Så i produktionen af vaskPulvere bruger ofte såkaldte enzymer - disse er biologiske katalysatorer. De forbedrer vaskekvaliteten, mens de overholder det angivne temperaturregime. Binder sig nemt til snavspartikler og fjerner dem fra overfladen af stoffer.

Men på grund af deres proteinnatur tolererer enzymer ikke for varmt vand eller nærheden til alkaliske eller sure lægemidler. Faktisk vil denatureringsprocessen forekomme i dette tilfælde.