Ett stort antal organiska ämnen som utgör en levande cell kännetecknas av stora molekylstorlekar och är biopolymerer. Dessa inkluderar proteiner, som utgör från 50 till 80 % av hela cellens torrmassa. Proteinmonomerer är aminosyror som är sammanlänkade genom peptidbindningar. Proteinmakromolekyler har flera nivåer av organisation och utför ett antal viktiga funktioner i cellen: uppbyggande, skyddande, katalytisk, motorisk, etc. I vår artikel kommer vi att överväga de strukturella egenskaperna hos peptider, och även ge exempel på globulära och fibrillära proteiner som utgör människokroppen.
Organisationsformer för polypeptidmakromolekyler
Aminosyrarester är sekventiellt kopplade till varandra genom starka kovalenta bindningar som kallaspeptid. De är ganska starka och håller proteinets primära struktur i ett stabilt tillstånd, som har formen av en kedja. Den sekundära formen uppstår när polypeptidkedjan vrids till en alfahelix. Det stabiliseras av ytterligare vätebindningar. Den tertiära, eller naturliga, konfigurationen är av grundläggande betydelse, eftersom de flesta av de globulära proteinerna i en levande cell har just en sådan struktur. Spiralen är packad i form av en sfär eller kula. Dess stabilitet beror inte bara på uppkomsten av nya vätebindningar, utan också på bildandet av disulfidbroar. De uppstår på grund av växelverkan mellan svavelatomer som utgör aminosyran cystein. En viktig roll i bildandet av den tertiära strukturen spelas av hydrofila och hydrofoba interaktioner mellan grupper av atomer inom peptidstrukturen. Om ett globulärt protein kombineras med samma molekyler genom en icke-proteinkomponent, till exempel en metalljon, uppstår en kvartär konfiguration - den högsta formen av organisation av polypeptiden.
Fibrillära proteiner
De kontraktila, motoriska och byggande funktionerna i cellen utförs av proteiner, vars makromolekyler ser ut som tunna trådar - fibriller. Polypeptiderna som utgör fibrerna i huden, håret och naglarna klassificeras som fibrillära arter. De mest kända av dem är kollagen, keratin och elastin. De löser sig inte i vatten, men kan svälla i det och bilda en klibbig och trögflytande massa. Peptider med linjär struktur är också en del av fissionsspindelfilamenten, som bildar cellens mitotiska apparat. Dom ärfästa till kromosomerna, dra ihop sig och sträcka dem till cellens poler. Denna process observeras i mitosens anafas - uppdelningen av kroppens somatiska celler, såväl som i reduktions- och ekvationsstadierna för delning av könsceller - meios. Till skillnad från globulärt protein kan fibriller snabbt sträcka sig och dra ihop sig. Cilierna av ciliates-skor, flagellan av euglena green eller encelliga alger - chlamydomonas är byggda av fibriller och utför rörelsefunktionerna i de enklaste organismerna. Sammandragningen av muskelproteiner - aktin och myosin, som är en del av muskelvävnaden, bestämmer skelettmusklernas olika rörelser och upprätthåller människokroppens muskelskelett.
Struktur av globulära proteiner
Peptider - bärare av molekyler av olika ämnen, skyddande proteiner - immunglobuliner, hormoner - detta är en ofullständig lista över proteiner, vars tertiära struktur har formen av en boll - kulor. Det finns vissa proteiner i blodet som har vissa områden på sin yta - aktiva centra. Med deras hjälp känner de igen och fäster till sig själva molekylerna av biologiskt aktiva ämnen som produceras av körtlarna med blandad och intern sekretion. Med hjälp av klotformiga proteiner levereras hormoner från sköldkörteln och könskörtlarna, binjurarna, tymus, hypofysen till vissa celler i människokroppen, utrustade med speciella receptorer för deras igenkänning.
Membranpolypeptider
Vätske-mosaikmodellen av cellmembranens struktur är bäst anpassad till deras viktiga funktioner: barriär,receptor och transport. Proteinerna som ingår i den utför transporten av joner och partiklar av vissa ämnen, såsom glukos, aminosyror etc. Egenskaperna hos klotformade bärarproteiner kan studeras med hjälp av natrium-kalium-pumpen som exempel. Den utför övergången av joner från cellen till det intercellulära utrymmet och vice versa. Natriumjoner rör sig ständigt in i mitten av cellens cytoplasma, och kaliumkatjoner rör sig ständigt ut ur cellen. Brott mot den önskade koncentrationen av dessa joner leder till celldöd. För att förhindra detta hot byggs ett speciellt protein in i cellmembranet. Strukturen hos globulära proteiner är sådan att de bär katjonerna Na+ och K+mot en koncentrationsgradient som använder energin från adenosintrifosforsyra.
Struktur och funktion av insulin
Lösliga proteiner med sfärisk struktur, som är i tertiär form, fungerar som regulatorer av ämnesomsättningen i människokroppen. Insulin produceras av betacellerna på de Langerhanska öarna och kontrollerar blodsockernivåerna. Den består av två polypeptidkedjor (α- och β-former) förbundna med flera disulfidbryggor. Dessa är kovalenta bindningar som uppstår mellan molekylerna i den svavelh altiga aminosyran - cystein. Bukspottkörtelhormonet består huvudsakligen av en ordnad sekvens av aminosyraenheter organiserade i form av en alfahelix. En liten del av den har formen av en β-struktur och aminosyrarester utan strikt orientering i rymden.
Hemoglobin
Ett klassiskt exempel på globulära peptiderProteinet i blodet som orsakar blodets röda färg är hemoglobin. Proteinet innehåller fyra polypeptidregioner i form av alfa- och beta-helixar, som är sammankopplade av en icke-proteinkomponent - hem. Den representeras av en järnjon som binder polypeptidkedjor till en bekräftelse relaterad till den kvartära formen. Syrepartiklar fästs vid proteinmolekylen (i denna form kallas det oxyhemoglobin) och transporteras sedan till cellerna. Detta säkerställer det normala förloppet av dissimileringsprocesser, eftersom cellen för att få energi oxiderar de organiska ämnen som har kommit in i den.
Blodproteins roll i gastransport
Utöver syre kan hemoglobin även binda koldioxid. Koldioxid produceras som en biprodukt av katabola cellulära reaktioner och måste avlägsnas från cellerna. Om inandningsluften innehåller kolmonoxid - kolmonoxid, kan den bilda en stark bindning med hemoglobin. I det här fallet tränger ett färglöst och luktfritt giftigt ämne i andningsprocessen snabbt in i kroppens celler och orsakar förgiftning. Särskilt känsliga för höga koncentrationer av kolmonoxid är hjärnans strukturer. Det finns en förlamning av andningscentrumet i förlängd märgen, vilket leder till dödsfall på grund av kvävning.
I vår artikel undersökte vi strukturen, strukturen och egenskaperna hos peptider, och gav också exempel på klotformade proteiner som utför ett antal viktiga funktioner i människokroppen.
