Tipuri de proteine, funcțiile și structura lor

Conform teoriei lui Oparin-Haldane, viața de pe planeta noastră a provenit dintr-o picătură coacervată. A fost o moleculă de proteine. Adică, rezultă că acești compuși chimici sunt baza tuturor lucrurilor vii existente astăzi. Dar care sunt structurile de proteine? Ce rol joacă astăzi în viața corpului și a oamenilor? Ce tipuri de proteine ​​există? Să încercăm să înțelegem.

Proteine: un concept general

Din punct de vedere al structurii chimice, molecula substanței în cauză este o secvență de aminoacizi legați împreună prin legături peptidice.

Fiecare aminoacid are două grupe funcționale:

• carboxil-COOH;
• grupa amino -NH₂.

Între ei se formează o legătură în diferite molecule. Astfel, legătura peptidică are forma -CO-NH. O moleculă de proteine ​​poate conține sute și mii de astfel de grupuri, aceasta depinde de substanța particulară. Tipurile de proteine ​​sunt foarte diverse. Dintre acestea, există și acelea care conțin aminoacizi care sunt de neînlocuit pentru organism și, prin urmare, trebuie să intre în organism cu alimente. Există astfel de soiuri care îndeplinesc funcții importante în membrana celulară și în citoplasma sa. Catalizatorii de natură biologică sunt de asemenea izolați - enzime, care sunt și molecule de proteine. Ele sunt utilizate pe scară largă și în viața omului și nu numai participă la procesele biochimice ale ființelor vii.

Greutatea moleculară a compușilor în cauză poate varia de la câteva zeci la milioane. La urma urmei, numărul de unități monomere dintr-un lanț polipeptidic mare este nelimitat și depinde de tipul substanței particulare. Proteina în forma ei pură, în conformația sa nativă, poate fi văzută examinând un ou de găină în sub formă brută. Culoare galben deschisă, transparentă, groasă coloidală, în interiorul căreia se găsește gălbenușul - aceasta este substanța dorită. Același lucru care trebuie spus despre brânza de vaci cu conținut scăzut de grăsimi, Acest produs este, de asemenea, aproape pură în formă naturală de proteine.

Cu toate acestea, nu toți compușii considerați au aceeași structură spațială. În total, patru organizări ale moleculei. tipuri proteine determină proprietățile sale și vorbește despre complexitatea structurii. Este, de asemenea, cunoscut faptul că mai multe molecule înfundate spațial suferă o prelucrare aprofundată a corpului uman și a animalelor.

Tipuri de structuri proteice

În total, li se alocă patru. Să luăm în considerare ceea ce reprezintă fiecare dintre ele.

1. Primar. Este secvența liniară obișnuită a aminoacizilor legată de legăturile peptidice. Nu există răsturnări spațiale. Numărul de elemente polipeptidice care intră în polipeptidă poate ajunge la câteva mii. Tipuri de proteine ​​cu o structură similară - glicilalanină, insulină, histone, elastină și altele.
2. Secundar. Sunt două lanțuri de polipeptide care se răsucesc sub forma unei spirale și sunt orientate unul spre celălalt prin transformările formate. În acest caz, legăturile de hidrogen apar între ele, ținându-le împreună. Astfel se formează o singură moleculă de proteine. Tipurile de proteine ​​de acest tip sunt după cum urmează: lizozim, pepsină și altele.
3. Conformarea terțiară. Este o structură secundară asamblată și compactă. Aici există și alte tipuri de interacțiuni, pe lângă legăturile de hidrogen - aceasta este interacțiunea van der Waals și forțele de atracție electrostatică, contactul hidrofil-hidrofob. Exemple de structuri sunt albumina, fibroina, proteina de mătase și altele.
4. Cuaternar. Structura cea mai complexă, formată din mai multe lanțuri de polipeptide, răsucite într-o spirală, se rostogolesc într-o minge și se reunesc într-un globule. Exemple cum ar fi insulina, feritina, hemoglobina, colagenul, ilustrează doar o astfel de conformare a proteinelor.

Dacă luăm în considerare toate structurile moleculare date în detaliu din punct de vedere chimic, atunci analiza va dura mult timp. De fapt, cu cât configurația este mai mare, cu atât este mai complexă și complicată structura sa, cu atât mai multe tipuri de interacțiuni sunt observate în moleculă.

Denaturarea moleculelor de proteine

Una dintre cele mai importante proprietăți chimice ale polipeptidelor este capacitatea lor de a se degrada sub influența unor condiții sau agenți chimici. De exemplu, diferite tipuri de denaturare a proteinelor sunt larg răspândite. Care este acest proces? Aceasta constă în distrugerea structurii native a proteinei. Aceasta înseamnă că, dacă molecula avea inițial o structură terțiară, atunci după acțiunea agenților speciali se va prăbuși. Cu toate acestea, secvența de reziduuri de aminoacizi rămâne neschimbată în moleculă. Proteinele denaturate își pierd rapid proprietățile fizice și chimice.

Ce reactivi pot duce la procesul de distrugere a conformației? Există mai multe dintre ele.

1. Temperatura. Atunci când este încălzită, structura secundară terțiară cuaternară a moleculei este distrusă treptat. Din punct de vedere vizual, acest lucru poate fi observat, de exemplu, atunci când prăjiți un ou de pui obișnuit. "Proteina" rezultată este structura primară a polipeptidei de albumină care se găsește în produsul brut.
2. Radiații.
3. Acțiunea agenților chimici puternici: acizi, baze, săruri ale metalelor grele, solvenți (de exemplu, alcooli, eteri, benzen și altele).

Acest proces este numit uneori și topirea unei molecule. Tipurile de denaturare a proteinelor depind de agentul, sub a cărui acțiune a apărut. În acest caz, în unele cazuri, există un proces invers față de cel examinat. Este renaturarea. Nu toate proteinele sunt capabile să-și restabilească structura înapoi, dar o parte semnificativă a acestora poate face acest lucru. Astfel, chimisti din Australia si America au efectuat o renaturare a oului de pui fiert cu ajutorul unor reactivi si o metoda de centrifugare.

Acest procedeu este important pentru organismele vii în sinteza lanțurilor de polipeptide prin ribozomi și rARN în celule.

Hidroliza unei molecule de proteine

Împreună cu denaturarea, proteinele se caracterizează printr-o altă proprietate chimică - hidroliza. Este, de asemenea, distrugerea conformației native, dar nu până la structura primară, dar complet până la aminoacizii individuali. O parte importantă a digestiei este hidroliza proteică. Tipurile de hidroliză a polipeptidelor sunt după cum urmează.

1. Chimice. Se bazează pe acțiunea acizilor sau alcalinilor.
2. Biologic sau enzimatic.

Cu toate acestea, esența procesului rămâne neschimbată și nu depinde de ce fel de hidroliză a proteinelor are loc. Ca rezultat, se formează aminoacizi, care sunt transportați către toate celulele, organele și țesuturile. Transformarea lor ulterioară constă în participarea sintezei de polipeptide noi, deja cele care sunt necesare pentru un organism specific.

In industrie, procesul de hidroliza a moleculelor de proteine ​​este folosit doar pentru a produce aminoacizii doriti.

Funcțiile proteinelor din organism

Diferitele tipuri de proteine, carbohidrați, grăsimi sunt componente vitale pentru funcționarea normală a oricărei celule. Deci, înseamnă întreg organismul ca un întreg. De aceea, din multe puncte de vedere, rolul lor se explică prin gradul înalt de semnificație și prin prevalența larg răspândită în cadrul ființelor vii. Mai multe funcții de bază ale moleculelor de polipeptidă pot fi distinse.

1. Catalitică. Aceasta se realizează prin enzime care au natura proteică a structurii. Despre ei le vom spune mai târziu.
2. Structura. Tipurile de proteine ​​și funcțiile lor în organism afectează în primul rând structura celulei însăși, forma ei. În plus, polipeptidele care îndeplinesc acest rol formează păr, cuie, cochilii de molus, pene de păsări. Ele sunt o armatură specifică în corpul celulei. Cartilagiile sunt, de asemenea, compuse din aceste tipuri de proteine. Exemple: tubulină, keratină, actină și altele.
3. De reglementare. Această funcție se manifestă prin participarea polipeptidelor la astfel de procese ca: transcripție, translație, ciclu celular, splicing, citirea mRNA și altele. În toate acestea, ele joacă un rol important al autorității de reglementare.
4. Semnal. Această funcție este efectuată de proteine ​​situate pe membrana celulară. Ele transmit semnale diferite de la o unitate la alta, ceea ce duce la comunicarea tesuturilor intre ele. Exemple: citokine, insulină, factori de creștere și altele.
5. Transport. Unele tipuri de proteine ​​și funcțiile pe care le îndeplinesc sunt pur și simplu vitale. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, cu proteina hemoglobină. El transportă oxigenul din celulă în celula din sânge. Pentru om este indispensabil.
6. Rezervă sau rezervă. Astfel de polipeptide se acumulează în plante și animale ovine ca o sursă de nutriție suplimentară și energie. Un exemplu sunt globulinele.
7. Motor. Funcție foarte importantă, în special pentru cele mai simple organisme și bacterii. La urma urmei, ei sunt capabili să se miște numai cu ajutorul flagelui sau cilia. Iar acești organoizi nu sunt nimic mai mult decât proteine. Exemple de astfel de polipeptide sunt următoarele: miozină, actină, kinesină și altele asemenea.

Evident, funcțiile de proteine ​​din corpul uman și alte lucruri vii sunt foarte numeroase și importante. Aceasta confirmă încă o dată că, fără conexiunile pe care le considerăm, viața de pe planeta noastră este imposibilă.

Funcția de protecție a proteinelor

Polipeptidele pot proteja împotriva diferitelor efecte: chimice, fizice, biologice. De exemplu, în cazul în care organismul ar fi amenințat ca un virus sau o bacterie cu natura străină, imunoglobuline (anticorpi) să vină la ei „in lupta“, care îndeplinește un rol protector.

Dacă vorbim despre efecte fizice, atunci un rol important îl joacă, de exemplu, fibrina și fibrinogenul, care sunt implicați în coagularea sângelui.

Proteină alimentară

Tipurile de proteine ​​alimentare sunt după cum urmează:

• cu drepturi depline - aceia care conțin toți aminoacizii necesari pentru organism;
• inferior - cele în care este localizată compoziția parțială de aminoacizi.

Cu toate acestea, pentru corpul uman, ambele sunt importante. Mai ales primul grup. Toată lumea, în special în perioadele de dezvoltare intensă (copilărie și adolescentă) și pubertate, ar trebui să mențină un nivel constant de proteine ​​în sine. La urma urmei, am luat deja în considerare funcțiile pe care aceste molecule uimitoare le îndeplinesc și știm că practic nici un proces, nici o reacție biochimică în interiorul nostru nu se poate face fără participarea polipeptidelor.

De aceea, în fiecare zi trebuie să consumați norma zilnică de proteine, care sunt conținute în următoarele produse:

• ou;
• lapte;
• brânză de vaci;
• carne și pește;
• fasole;
• soia;
• fasole;
• arahide;
• grâu;
• ovăz;
• linte și altele.

Dacă consumați zilnic 0,6 g polipeptidă per kg de greutate corporală, atunci persoana nu va fi niciodată un deficit al acestor compuși. Dacă o lungă perioadă de timp organismul nu primește proteinele necesare, boala apare, o foame numit aminoacizi. Acest lucru duce la tulburări metabolice severe și, ca rezultat, multe alte boli.

Proteinele dintr-o cușcă

În cea mai mică unitate structurală a tuturor lucrurilor vii - celule - există și proteine. Și aceștia îndeplinesc aproape toate funcțiile de mai sus. Mai întâi, se formează un citoschelet al unei celule constând din microtubuli, microfilamente. Acesta servește pentru menținerea formei, precum și pentru transportul în organele. Pe moleculele de proteine, ca prin canale sau șine, se mișcă diverse ioni și compuși.

Rolul important al proteinelor imersate în membrană și localizate pe suprafața sa. Aici, ambele funcții de receptor și de semnal funcționează, participă la construcția membranei în sine. Aceștia stau pază și, prin urmare, joacă un rol de protecție. Ce tipuri de proteine ​​în celulă pot fi atribuite acestui grup? Există multe exemple, dăm câteva.

1. Actin și miozină.
2. Elastina.
3. Keratina.
4. Colagenul.
5. Tubulinei.
6. Hemoglobina.
7. Insulina.
8. Transcobalamină.
9. Transferinei.
10. Albumina.

În total, există câteva sute diferite tipuri de proteine, care se mișcă constant în interiorul fiecărei celule.

Tipuri de proteine ​​din organism

Ei, desigur, o mare varietate. Dacă încercați să divizați cumva toate proteinele existente în grupuri, atunci această clasificare se poate dovedi.

1. Proteine ​​globulare. Acestea sunt cele care sunt reprezentate de o structură terțiară, adică un globule bine împachetate. Exemple de astfel de structuri sunt următoarele: imunoglobuline, o parte semnificativă a enzimelor, mulți hormoni.
2. Proteinele fibrilare. Sunt fire strict ordonate care au simetria spațială corectă. Acest grup include proteine ​​cu structură primară și secundară. De exemplu, keratina, colagenul, tropomyozina, fibrinogenul.

În general, este posibil să se ia ca bază multe caracteristici pentru clasificarea proteinelor găsite în organism. Singurul nu există.

enzime

Catalizatori biologici de natură proteică, care accelerează semnificativ toate procesele biochimice în curs de desfășurare. Schimbul normal substanțe pur și simplu este imposibil fără acești compuși. Toate procesele de sinteză și descompunere, asamblarea moleculelor și replicarea acestora, traducerea și transcripția și altele se desfășoară sub influența unui tip specific de enzimă. Exemple de astfel de molecule sunt:

• oxidoreductaza;
• transferaza;
• catalază;
• hidrolază;
• izomeraza;
• lizele și altele.

Astăzi, enzimele sunt folosite în viața de zi cu zi. Deci, atunci când se fabrică pulberi de detergent, se folosesc adesea așa-numitele enzime - acestea sunt catalizatori biologici. Îmbunătățește calitatea spălării în condițiile de temperatură specificate. Legați cu ușurință particulele de murdărie și le îndepărtați de pe suprafața țesuturilor.

Cu toate acestea, datorită naturii proteinice, enzimele nu tolerează prea multă apă fierbinte sau apropierea de medicamente alcaline sau acide. În acest caz, va avea loc un proces de denaturare.