Prema Oparin-Haldaneovoj teoriji, život na našoj planeti nastao je iz koacervatne kapljice. To je takođe bio proteinski molekul. Odnosno, slijedi zaključak da su upravo ta hemijska jedinjenja osnova čitavog života koji danas postoji. Ali šta su proteinske strukture? Kakvu ulogu oni danas imaju u tijelu i životima ljudi? Koje vrste proteina postoje? Pokušajmo to shvatiti.
Proteini: opšti koncept
Sa stanovišta hemijske strukture, molekul dotične supstance je niz aminokiselina međusobno povezanih peptidnim vezama.
Svaka aminokiselina ima dvije funkcionalne grupe:
- karboksilna -COOH;
- amino grupa -NH2.
Među njima se formira veza u različitim molekulima. Dakle, peptidna veza ima oblik -CO-NH. Molekul proteina može sadržavati stotine ili hiljade takvih grupa, to će ovisiti o specifičnoj tvari. Vrste proteina su veoma raznolike. Među njima ima i onih koje sadrže esencijalne aminokiseline za organizam, što znači da se moraju unositi hranom. Postoje sorte koje obavljaju važne funkcije u ćelijskoj membrani isvoju citoplazmu. Izolovani su i biološki katalizatori - enzimi, koji su takođe proteinski molekuli. Oni se široko koriste u ljudskom životu, a ne samo da učestvuju u biohemijskim procesima živih bića.
Molekularna težina jedinjenja koja se razmatra može se kretati od nekoliko desetina do miliona. Na kraju krajeva, broj monomernih jedinica u velikom polipeptidnom lancu je neograničen i ovisi o vrsti određene tvari. Protein u svom čistom obliku, u njegovoj prirodnoj konformaciji, može se vidjeti kada se pregleda sirovo kokošje jaje. Svijetlo žuta, prozirna, gusta koloidna masa, unutar koje se nalazi žumance - ovo je željena tvar. Isto se može reći i za nemasni svježi sir, ovaj proizvod je također gotovo čisti protein u svom prirodnom obliku.
Međutim, nemaju sva jedinjenja koja se razmatraju istu prostornu strukturu. Ukupno se razlikuju četiri organizacije molekula. Tipovi proteinskih struktura određuju njegova svojstva i ukazuju na složenost strukture. Takođe je poznato da prostorno zamršeni molekuli prolaze kroz opsežnu obradu kod ljudi i životinja.
Vrste proteinskih struktura
Ukupno ih ima četiri. Razmotrite šta je svaki od njih.
- Primarni. Predstavlja uobičajeni linearni niz aminokiselina povezanih peptidnim vezama. Nema prostornih zaokreta, nema spiralizacije. Broj veza uključenih u polipeptid može doseći nekoliko hiljada. Vrste proteina saslična struktura - glicilalanin, insulin, histoni, elastin i drugi.
- Sekundarni. Sastoji se od dva polipeptidna lanca koji su uvijeni u obliku spirale i orijentisani jedan prema drugom formiranim zavojima. U ovom slučaju između njih se formiraju vodikove veze, držeći ih zajedno. Tako nastaje jedan proteinski molekul. Vrste proteina ove vrste su sljedeće: lizozim, pepsin i drugi.
- Tercijarna konformacija. To je gusto zbijena i kompaktno namotana sekundarna struktura. Ovdje se pojavljuju i druge vrste interakcija, osim vodikovih veza - ovo je van der Waalsova interakcija i sile elektrostatičke privlačnosti, hidrofilno-hidrofobni kontakt. Primjeri struktura su albumin, fibroin, protein svile i druge.
- Kvartar. Najsloženija struktura, koja se sastoji od nekoliko polipeptidnih lanaca uvijenih u spiralu, smotanih u kuglu i sjedinjenih sve zajedno u globulu. Primjeri kao što su inzulin, feritin, hemoglobin, kolagen ilustruju upravo takvu proteinsku konformaciju.
Ako sve date strukture molekula razmotrimo detaljno sa hemijske tačke gledišta, onda će analiza trajati dugo. Zapravo, što je konfiguracija veća, što je njena struktura složenija i zamršenija, to se više vrsta interakcija uočava u molekulu.
Denaturacija proteinskih molekula
Jedno od najvažnijih hemijskih svojstava polipeptida je njihova sposobnost da se razgrađuju pod uticajem određenih uslova ili hemijskih agenasa. dakle,na primjer, različite vrste denaturacije proteina su široko rasprostranjene. Šta je ovaj proces? Sastoji se u uništavanju prirodne strukture proteina. Odnosno, ako je u početku molekul imao tercijarnu strukturu, onda će se nakon djelovanja posebnih agenasa srušiti. Međutim, sekvenca aminokiselinskih ostataka ostaje nepromijenjena u molekulu. Denaturirani proteini brzo gube svoja fizička i hemijska svojstva.
Koji reagensi mogu dovesti do procesa destrukcije konformacije? Ima ih nekoliko.
- Temperatura. Pri zagrijavanju dolazi do postepenog uništavanja kvartarne, tercijarne, sekundarne strukture molekula. Vizualno se to može primijetiti, na primjer, kada pržite obično kokošje jaje. Rezultirajući "protein" je primarna struktura polipeptida albumina koji je bio u sirovom proizvodu.
- Radiation.
- Dejstvo sa jakim hemijskim agensima: kiselinama, alkalijama, solima teških metala, rastvaračima (na primer, alkoholi, etri, benzen i drugi).
Ovaj proces se ponekad naziva i molekularno topljenje. Vrste denaturacije proteina zavise od agensa pod čijim je dejstvom došlo. Štaviše, u nekim slučajevima dolazi do obrnutog procesa. Ovo je renaturacija. Nisu svi proteini u stanju da povrate svoju strukturu, ali značajan dio njih to može. Tako su hemičari iz Australije i Amerike izvršili renaturaciju kuhanog kokošjeg jajeta pomoću nekih reagensa i metodom centrifugiranja.
Ovaj proces je važan za žive organizme u sintezi polipeptidalanci ribozoma i rRNA u ćelijama.
Hidroliza proteinske molekule
Uz denaturaciju, proteine karakteriše još jedno hemijsko svojstvo - hidroliza. Ovo je također uništavanje prirodne konformacije, ali ne do primarne strukture, već potpuno do pojedinačnih aminokiselina. Važan dio probave je hidroliza proteina. Vrste hidrolize polipeptida su sljedeće.
- Chemical. Zasnovano na djelovanju kiselina ili alkalija.
- Biološki ili enzimski.
Međutim, suština procesa ostaje nepromijenjena i ne ovisi o tome koje vrste hidrolize proteina se odvijaju. Kao rezultat toga nastaju aminokiseline koje se prenose do svih stanica, organa i tkiva. Njihova dalja transformacija se sastoji u učešću u sintezi novih polipeptida, već onih koji su neophodni za određeni organizam.
U industriji se proces hidrolize proteinskih molekula koristi samo da bi se dobile prave aminokiseline.
Funkcije proteina u tijelu
Različite vrste proteina, ugljenih hidrata, masti su vitalne komponente za normalno funkcionisanje bilo koje ćelije. A to znači cijeli organizam u cjelini. Stoga je njihova uloga u velikoj mjeri posljedica visokog stepena značaja i sveprisutnosti u živim bićima. Može se razlikovati nekoliko glavnih funkcija polipeptidnih molekula.
- Catalytic. Obavljaju ga enzimi koji imaju proteinsku strukturu. O njima ćemo kasnije.
- Structural. Vrste proteina i njihovafunkcije u organizmu prvenstveno utiču na strukturu same ćelije, njen oblik. Osim toga, polipeptidi koji obavljaju ovu ulogu formiraju kosu, nokte, školjke mekušaca i ptičje perje. Oni su takođe određena armatura u telu ćelije. Hrskavica se takođe sastoji od ovih vrsta proteina. Primjeri: tubulin, keratin, aktin i drugi.
- Regulatorno. Ova funkcija se manifestuje učešćem polipeptida u procesima kao što su: transkripcija, translacija, ćelijski ciklus, spajanje, čitanje mRNA i dr. U svima njima igraju važnu ulogu kontrolora saobraćaja.
- Signal. Ovu funkciju obavljaju proteini smješteni na ćelijskoj membrani. Oni prenose različite signale od jedne jedinice do druge, a to dovodi do komunikacije između tkiva. Primjeri: citokini, inzulin, faktori rasta i drugi.
- Transport. Neke vrste proteina i njihove funkcije koje obavljaju jednostavno su vitalne. To se događa, na primjer, s proteinom hemoglobinom. On prenosi kiseonik od ćelije do ćelije u krvi. Za osobu je nezamjenjiv.
- Rezervni ili rezervni. Takvi polipeptidi se akumuliraju u biljkama i životinjskim jajima kao izvor dodatne prehrane i energije. Primjer su globulini.
- Motiv. Vrlo važna funkcija, posebno za najjednostavnije organizme i bakterije. Uostalom, oni se mogu kretati samo uz pomoć flagela ili cilija. A ove organele, po svojoj prirodi, nisu ništa drugo do proteini. Primjeri takvih polipeptida su sljedeći: miozin, aktin, kinezin i drugi.
Očigledno je da su funkcije proteina u ljudskom tijelu i drživa bića su veoma brojna i važna. Ovo još jednom potvrđuje da je život na našoj planeti nemoguć bez spojeva o kojima razmišljamo.
Zaštitna funkcija proteina
Polipeptidi mogu zaštititi od raznih uticaja: hemijskih, fizičkih, bioloških. Na primjer, ako je tijelo u opasnosti u obliku virusa ili bakterije vanzemaljske prirode, tada imunoglobulini (antitijela) ulaze u borbu s njima, vršeći zaštitnu ulogu.
Ako govorimo o fizičkim efektima, tu veliku ulogu igraju fibrin i fibrinogen, koji su uključeni u zgrušavanje krvi.
Proteini u hrani
Vrste dijetetskih proteina su sledeće:
- potpuni - oni koji sadrže sve aminokiseline neophodne organizmu;
- nepotpune - one u kojima postoji nekompletan sastav aminokiselina.
Međutim, oba su važna za ljudski organizam. Posebno prva grupa. Svaka osoba, posebno u periodima intenzivnog razvoja (djetinjstvo i adolescencija) i puberteta, mora održavati konstantan nivo proteina u sebi. Na kraju krajeva, već smo razmotrili funkcije koje obavljaju ovi neverovatni molekuli i znamo da praktično nijedan proces, niti jedna biohemijska reakcija u nama ne može bez učešća polipeptida.
Zato je potrebno svaki dan unositi dnevni unos proteina koji se nalaze u sljedećim proizvodima:
- jaje;
- mlijeko;
- svježi sir;
- meso i riba;
- grah;
- soja;
- grah;
- kikiriki;
- pšenica;
- zob;
- leća i ostalo.
Ako dnevno unosite 0,6 g polipeptida po kg težine, tada osobi nikada neće nedostajati ovih jedinjenja. Ako tijelo duže vrijeme ne prima potrebne proteine, tada se javlja bolest koja nosi naziv gladovanje aminokiselinama. To dovodi do teških metaboličkih poremećaja i, kao rezultat, mnogih drugih bolesti.
Proteini u kavezu
Unutar najmanje strukturne jedinice svih živih bića - ćelija - nalaze se i proteini. Štoviše, tamo obavljaju gotovo sve gore navedene funkcije. Prije svega, formira se citoskelet ćelije, koji se sastoji od mikrotubula, mikrofilamenata. Služi za održavanje oblika, kao i za transport unutar između organela. Različiti joni i jedinjenja kreću se duž proteinskih molekula, poput kanala ili tračnica.
Važna je i uloga proteina koji su uronjeni u membranu i smješteni na njenoj površini. Ovdje obavljaju i receptorske i signalne funkcije, učestvuju u izgradnji same membrane. Čuvaju se, što znači da imaju zaštitnu ulogu. Koje vrste proteina u ćeliji se mogu pripisati ovoj grupi? Postoji mnogo primjera, evo nekoliko.
- Aktin i miozin.
- Elastin.
- keratin.
- Kolagen.
- Tubulin.
- Hemoglobin.
- Insulin.
- Transcobalamin.
- Transferrin.
- Albumin.
Ima nekoliko stotinarazne vrste proteina koji se stalno kreću unutar svake ćelije.
Vrste proteina u tijelu
Oni su, naravno, veliki izbor. Ako pokušate nekako podijeliti sve postojeće proteine u grupe, možete dobiti nešto poput ove klasifikacije.
- Globularni proteini. To su oni koji su predstavljeni tercijarnom strukturom, odnosno gusto zbijenom globulom. Primjeri takvih struktura su sljedeći: imunoglobulini, značajan udio enzima, mnogi hormoni.
- Fibrilarni proteini. To su strogo uređene niti s pravilnom prostornom simetrijom. U ovu grupu spadaju proteini sa primarnom i sekundarnom strukturom. Na primjer, keratin, kolagen, tropomiozin, fibrinogen.
Uopšteno govoreći, mnoge karakteristike se mogu uzeti kao osnova za klasifikaciju proteina u tijelu. Još nema nikoga.
Enzimi
Biološki katalizatori proteinske prirode, koji značajno ubrzavaju sve tekuće biohemijske procese. Normalan metabolizam je jednostavno nemoguć bez ovih spojeva. Svi procesi sinteze i raspadanja, sklapanja molekula i njihove replikacije, translacije i transkripcije i drugi odvijaju se pod uticajem određene vrste enzima. Primjeri ovih molekula su:
- oksidoreduktaza;
- transferaze;
- katalaza;
- hidrolaze;
- izomeraza;
- lyases i drugi.
Danas se enzimi koriste u svakodnevnom životu. Dakle, u proizvodnji vešaPuderi često koriste takozvane enzime - to su biološki katalizatori. Poboljšavaju kvalitet pranja uz pridržavanje navedenog temperaturnog režima. Lako se veže za čestice prljavštine i uklanja ih sa površine tkanine.
Međutim, zbog svoje proteinske prirode, enzimi ne podnose previše vruću vodu ili blizinu alkalnih ili kiselih lijekova. Zaista, u ovom slučaju će doći do procesa denaturacije.
