Veliki broj organskih supstanci koje čine živu ćeliju karakterišu velike veličine molekula i predstavljaju biopolimere. To uključuje proteine, koji čine od 50 do 80% suhe mase cijele ćelije. Proteinski monomeri su aminokiseline koje su međusobno povezane peptidnim vezama. Makromolekule proteina imaju nekoliko nivoa organizacije i obavljaju niz važnih funkcija u ćeliji: izgradnju, zaštitnu, katalitičku, motoričku, itd. U našem članku ćemo razmotriti strukturne karakteristike peptida, a takođe ćemo dati primere globularnih i fibrilarnih proteina. koji čine ljudsko tijelo.
Oblici organizacije polipeptidnih makromolekula
Ostatci aminokiselina su uzastopno povezani jedni s drugima jakim kovalentnim vezama tzv.peptid. Oni su prilično jaki i drže primarnu strukturu proteina u stabilnom stanju, koja ima oblik lanca. Sekundarni oblik se javlja kada se polipeptidni lanac uvrne u alfa spiralu. Stabilizira se dodatno nastalim vodoničnim vezama. Tercijarna, ili nativna, konfiguracija je od fundamentalnog značaja, budući da većina globularnih proteina u živoj ćeliji ima upravo takvu strukturu. Spirala je spakovana u obliku kugle ili globule. Njegova stabilnost je posljedica ne samo pojave novih vodikovih veza, već i formiranja disulfidnih mostova. Nastaju zbog interakcije atoma sumpora koji čine aminokiselinu cistein. Važnu ulogu u formiranju tercijarne strukture imaju hidrofilne i hidrofobne interakcije između grupa atoma unutar peptidne strukture. Ako se globularni protein kombinuje sa istim molekulima preko neproteinske komponente, na primer, metalnog jona, tada nastaje kvaternarna konfiguracija - najviši oblik organizacije polipeptida.
Fibrilarni proteini
Kontraktilnu, motoričku i građevnu funkciju u ćeliji obavljaju proteini, čije makromolekule izgledaju kao tanke niti - fibrile. Polipeptidi koji čine vlakna kože, kose i noktiju klasifikuju se kao fibrilarne vrste. Najpoznatiji od njih su kolagen, keratin i elastin. Ne otapaju se u vodi, ali mogu nabubriti u njoj, formirajući ljepljivu i viskoznu masu. Peptidi linearne strukture također su dio filamenta fisionog vretena, koji formiraju mitotički aparat ćelije. Oni suvežu se za hromozome, skupljaju ih i rastežu do polova ćelije. Ovaj proces se zapaža u anafazi mitoze - diobi somatskih ćelija tijela, kao iu redukcijskim i ekvacionalnim fazama diobe zametnih stanica - mejoze. Za razliku od globularnog proteina, fibrile se mogu brzo istezati i skupljati. Cilije cilijata-cipela, flagele zelene euglene ili jednostanične alge - chlamydomonas izgrađene su od fibrila i obavljaju funkcije kretanja u najjednostavnijim organizmima. Kontrakcija mišićnih proteina - aktina i miozina, koji su dio mišićnog tkiva, određuju različite pokrete skeletnih mišića i održavaju mišićni skelet ljudskog tijela.
Struktura globularnih proteina
Peptidi - nosioci molekula raznih supstanci, zaštitni proteini - imunoglobulini, hormoni - ovo je nepotpuna lista proteina, čija tercijarna struktura ima oblik lopte - globula. U krvi postoje određeni proteini koji na svojoj površini imaju određena područja – aktivne centre. Uz njihovu pomoć prepoznaju i vezuju za sebe molekule biološki aktivnih tvari koje proizvode žlijezde mješovite i unutrašnje sekrecije. Uz pomoć globularnih proteina, hormoni štitne i polne žlijezde, nadbubrežne žlijezde, timus, hipofiza se isporučuju u određene ćelije ljudskog tijela, opremljene posebnim receptorima za njihovo prepoznavanje.
Membranski polipeptidi
Fluidno-mozaični model strukture ćelijskih membrana najbolje je prilagođen njihovim važnim funkcijama: barijera,receptor i transport. Proteini uključeni u njega vrše transport jona i čestica određenih supstanci, kao što su glukoza, aminokiseline, itd. Svojstva globularnih proteina nosača mogu se proučavati koristeći natrijum-kalijum pumpu kao primer. Obavlja tranziciju jona iz ćelije u međućelijski prostor i obrnuto. Joni natrijuma neprestano se kreću u sredinu ćelijske citoplazme, a kationi kalija neprestano izlaze iz ćelije. Kršenje željene koncentracije ovih jona dovodi do smrti ćelije. Da bi se spriječila ova prijetnja, poseban protein se ugrađuje u ćelijsku membranu. Struktura globularnih proteina je takva da nose katione Na+ i K+protiv gradijenta koncentracije koristeći energiju adenozin trifosforne kiseline.
Struktura i funkcija insulina
Rastvorljivi proteini sferne strukture, koji su u tercijarnom obliku, djeluju kao regulatori metabolizma u ljudskom tijelu. Inzulin proizvode beta ćelije Langerhansovih otočića i kontrolira razinu glukoze u krvi. Sastoji se od dva polipeptidna lanca (α- i β-oblika) povezanih sa nekoliko disulfidnih mostova. To su kovalentne veze koje nastaju između molekula aminokiseline koja sadrži sumpor - cisteina. Hormon pankreasa se uglavnom sastoji od uređenog niza aminokiselinskih jedinica organiziranih u obliku alfa heliksa. Mali dio ima oblik β-strukture i aminokiselinskih ostataka bez striktne orijentacije u prostoru.
Hemoglobin
Klasičan primjer globularnih peptidaProtein u krvi koji uzrokuje crvenu boju krvi je hemoglobin. Protein sadrži četiri polipeptidna regiona u obliku alfa i beta heliksa, koji su povezani neproteinskom komponentom - hemom. Predstavljen je ionom gvožđa koji vezuje polipeptidne lance u jednu potvrdu vezanu za kvartarni oblik. Čestice kiseonika se vezuju za proteinski molekul (u ovom obliku se naziva oksihemoglobin) i zatim se transportuju do ćelija. Time se osigurava normalan tok procesa disimilacije, jer da bi dobila energiju, ćelija oksidira organske tvari koje su u nju ušle.
Uloga proteina u krvi u transportu gasova
Pored kiseonika, hemoglobin takođe može da veže ugljen-dioksid. Ugljični dioksid nastaje kao nusproizvod kataboličkih ćelijskih reakcija i mora se ukloniti iz stanica. Ako udahnuti zrak sadrži ugljični monoksid – ugljični monoksid, on je u stanju da stvori čvrstu vezu sa hemoglobinom. U tom slučaju otrovna tvar bez boje i mirisa u procesu disanja brzo prodire u ćelije tijela, uzrokujući trovanje. Posebno su osjetljive na visoke koncentracije ugljičnog monoksida strukture mozga. Dolazi do paralize respiratornog centra koji se nalazi u produženoj moždini, što dovodi do smrti od gušenja.
U našem članku smo ispitali strukturu, strukturu i svojstva peptida, a dali smo i primjere globularnih proteina koji obavljaju niz važnih funkcija u ljudskom tijelu.
