Proteiner (polypeptider, proteiner) är makromolekylära ämnen, som inkluderar alfa-aminosyror sammankopplade med en peptidbindning. Sammansättningen av proteiner i levande organismer bestäms av den genetiska koden. Som regel använder syntesen en uppsättning av 20 standardaminosyror.
Proteinklassificering
Separation av proteiner utförs enligt olika kriterier:
- Formen på en molekyl.
- Komposition.
- Funktioner.
Enligt det sista kriteriet klassificeras proteiner:
- Om strukturella.
- Näringsrikt och sparsamt.
- Transport.
- Entreprenörer.
Strukturella proteiner
Dessa inkluderar elastin, kollagen, keratin, fibroin. Strukturella polypeptider är involverade i bildandet av cellmembran. De kan skapa kanaler eller utföra andra funktioner i dem.
Näringsrika, lagringsproteiner
Näringspolypeptiden är kasein. På grund av det förses den växande organismen med kalcium, fosfor ochaminosyror.
Reservproteiner är frön från odlade växter, äggvita. De konsumeras under embryonas utvecklingsstadium. I människokroppen, som hos djur, lagras inte proteiner i reserv. De måste erhållas regelbundet med mat, annars är utvecklingen av dystrofi sannolikt.
Transportpolypeptider
Hemoglobin är ett klassiskt exempel på sådana proteiner. Andra polypeptider som är involverade i förflyttning av hormoner, lipider och andra ämnen finns också i blodet.
Cellmembran innehåller proteiner som har förmågan att transportera joner, aminosyror, glukos och andra föreningar genom cellmembranet.
Kontraktila proteiner
Funktionerna hos dessa polypeptider är relaterade till muskelfibrernas arbete. Dessutom tillhandahåller de rörelsen av flimmerhår och flageller i protozoer. Kontraktila proteiner utför funktionen att transportera organeller i cellen. På grund av deras närvaro säkerställs en förändring i cellulära former.
Exempel på kontraktila proteiner är myosin och aktin. Det är värt att säga att dessa polypeptider inte bara finns i muskelfibrernas celler. Kontraktila proteiner utför sina uppgifter i nästan alla djurvävnader.
Funktioner
En individuell polypeptid, tropomyosin, finns i celler. Det kontraktila muskelproteinet myosin är dess polymer. Det bildar ett komplex med aktin.
Kontraktila muskelproteiner löses inte i vatten.
Hastighet för polypeptidsyntes
Det regleras av sköldkörteln ochsteroidhormoner. De tränger in i cellen och binder till specifika receptorer. Det bildade komplexet tränger in i cellkärnan och binder till kromatin. Detta ökar hastigheten för polypeptidsyntes på gennivå.
Aktiva gener ger ökad syntes av visst RNA. Den lämnar kärnan, går till ribosomerna och aktiverar syntesen av nya strukturella eller kontraktila proteiner, enzymer eller hormoner. Detta är den anabola effekten av gener.
Under tiden är proteinsyntes i celler en ganska långsam process. Det kräver höga energikostnader och plastmaterial. Följaktligen kan hormoner inte snabbt kontrollera ämnesomsättningen. Deras huvuduppgift är att reglera tillväxten, differentieringen och utvecklingen av celler i kroppen.
Muskelsammandragning
Det är ett utmärkt exempel på proteiners kontraktila funktion. Under forskningens gång fann man att grunden för muskelkontraktion är en förändring av polypeptidens fysikaliska egenskaper.
Den kontraktila funktionen utförs av aktomyosinproteinet, som interagerar med adenosintrifosforsyra. Denna anslutning åtföljs av kontraktion av myofibriller. En sådan interaktion kan observeras utanför kroppen.
Till exempel, om de blötläggs i vatten (macererade) muskelfibrer, utan excitabilitet, utsätts för en lösning av adenosintrifosfat, kommer deras kraftiga sammandragning att börja, liknande sammandragningen av levande muskler. Denna erfarenhet är av stor praktisk betydelse. Han bevisar det faktummuskelkontraktion kräver en kemisk reaktion av kontraktila proteiner med en energirik substans.
Vitamin E
Å ena sidan är det den huvudsakliga intracellulära antioxidanten. Vitamin E skyddar fetter och andra lättoxiderade föreningar från oxidation. Samtidigt fungerar den som en elektronbärare och deltar i redoxreaktioner, som är förknippade med lagring av frigjord energi.
E-vitaminbrist orsakar atrofi av muskelvävnad: innehållet av det kontraktila proteinet myosin reduceras kraftigt och det ersätts av kollagen, en inert polypeptid.
Specificitet av myosin
Det anses vara ett av de viktigaste kontraktila proteinerna. Det står för cirka 55 % av det totala innehållet av polypeptider i muskelvävnad.
Filament (tjocka filament) av myofibriller är gjorda av myosin. Molekylen innehåller en lång fibrillär del, som har en dubbelspiralstruktur, och huvuden (globulära strukturer). Myosin innehåller 6 underenheter: 2 tunga och 4 lätta kedjor belägna i den globulära delen.
Den fibrillära regionens huvuduppgift är förmågan att bilda buntar av myosinfilament eller tjocka protofibriller.
På huvuden finns den aktiva platsen för ATPase och det aktinbindande centret. Detta säkerställer ATP-hydrolys och bindning till aktinfilament.
Varieties
Undertyper av aktin och myosin är:
- Dynein av flageller och flimmerhårprotozoer.
- Spektrin i erytrocytmembran.
- Neurostenin i perisynaptiska membran.
Bakteriella polypeptider som ansvarar för rörelsen av olika ämnen i en koncentrationsgradient kan också tillskrivas varianterna av aktin och myosin. Denna process kallas också kemotaxi.
Adenosintrifosforsyrans roll
Om du lägger actomyosinfilament i en sur lösning, tillsätt kalium- och magnesiumjoner, du kan se att de är förkortade. I detta fall observeras nedbrytningen av ATP. Detta fenomen indikerar att nedbrytningen av adenosintrifosforsyra har ett visst samband med en förändring i de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos det kontraktila proteinet och följaktligen med musklernas arbete. Detta fenomen identifierades först av Szent-Gyorgyi och Engelhardt.
Syntesen och nedbrytningen av ATP är avgörande i processen att omvandla kemisk energi till mekanisk energi. Under nedbrytningen av glykogen, åtföljd av produktionen av mjölksyra, som vid defosforylering av adenosintrifosforsyror och kreatinfosforsyror, krävs inte syrgas deltagande. Detta förklarar förmågan hos en isolerad muskel att fungera under anaeroba förhållanden.
Mjölksyra och produkter som bildas under nedbrytningen av adenosintrifosfor- och kreatinfosforsyror ackumuleras i muskelfibrer som är trötta när man arbetar i en anaerob miljö. Som ett resultat är reserverna av ämnen uttömda, under uppdelningen av vilken den nödvändiga energin frigörs. Om en trött muskel placeras i en miljö som innehåller syre kommer den att göra detkonsumera det. En del av mjölksyran kommer att börja oxidera. Som ett resultat bildas vatten och koldioxid. Den frigjorda energin kommer att användas för återsyntes av kreatinfosforsyra, adenosintrifosforsyror och glykogen från sönderfallsprodukter. På grund av detta kommer muskeln återigen att få arbetsförmågan.
skelettmuskler
Individuella egenskaper hos polypeptider kan endast förklaras med exemplet på deras funktioner, d.v.s. deras bidrag till komplexa aktiviteter. Bland de få strukturer för vilka en korrelation har fastställts mellan protein och organfunktion, förtjänar skelettmuskler särskild uppmärksamhet.
Hennes cell aktiveras av nervimpulser (membranriktade signaler). Molekylärt är kontraktion baserad på cykling av korsbryggor genom periodiska interaktioner mellan aktin, myosin och Mg-ATP. Kalciumbindande proteiner och Ca-joner fungerar som mediatorer mellan effektorer och nervsignaler.
Medling begränsar reaktionshastigheten på "på/av"-impulser och förhindrar spontana sammandragningar. Samtidigt styrs vissa svängningar (fluktuationer) av svänghjulets muskelfibrer hos bevingade insekter inte av joner eller liknande lågmolekylära föreningar, utan direkt av kontraktila proteiner. På grund av detta är mycket snabba sammandragningar möjliga, som efter aktivering fortsätter av sig själva.
Flytande kristallegenskaper hos polypeptider
När du förkortar muskelfibrerperioden för gittret som bildas av protofibriller förändras. När ett gitter av tunna filament går in i en struktur av tjocka element, ersätts den tetragonala symmetrin av den hexagonala. Detta fenomen kan betraktas som en polymorf övergång i ett flytande kristallsystem.
Funktioner hos mekanokemiska processer
De kokar ner till omvandlingen av kemisk energi till mekanisk energi. ATP-asaktiviteten hos mitokondriella cellmembran liknar verkan av iosinsystemet i skelettmusklerna. Gemensamma egenskaper noteras också i deras mekanokemiska egenskaper: de reduceras under påverkan av ATP.
Följaktligen måste ett kontraktilt protein finnas i mitokondriella membran. Och han är verkligen där. Det har fastställts att kontraktila polypeptider är involverade i mitokondriell mekanokemi. Det visade sig dock också att fosfatidylinositol (membranlipid) också spelar en betydande roll i processerna.
Extra
Myosinproteinmolekylen bidrar inte bara till sammandragningen av olika muskler, utan kan också delta i andra intracellulära processer. Det handlar i synnerhet om organellers rörelse, aktinfilamentens fäste på membran, cytoskelettets bildning och funktion etc. Nästan alltid interagerar molekylen på ett eller annat sätt med aktin, som är den andra nyckelkontraktilen protein.
Det har bevisats att actomyosinmolekyler kan ändra längd under påverkan av kemisk energi som frigörs när en fosforsyrarest klyvs från ATP. Med andra ord, denna processorsakar muskelsammandragning.
ATP-systemet fungerar alltså som en slags ackumulator av kemisk energi. Vid behov förvandlas den direkt till en mekanisk genom actomyosin. Samtidigt finns det inget mellanstadium som är karakteristiskt för processerna för interaktion mellan andra element - övergången till termisk energi.
