Vad består proteinet av? Exempel på enkla och komplexa proteiner

För att föreställa sig vikten av proteiner är det tillräckligt att minnas den välkända frasen Friedrich Engels: "Livet är ett sätt att existera av proteinkroppar." I själva verket orsakar dessa ämnen tillsammans med nukleinsyror på jorden alla livsförändringar. I det här dokumentet kommer vi att ta reda på vad proteinet består av, vi kommer att studera vilken funktion den utför, och vi kommer också att bestämma egenskaperna hos strukturen hos olika arter.

Peptider - högorganiserade polymerer

I en levande cell, både växt och djur, kvantifierar proteinerna i själva verket över andra organiska ämnen och utför även det största antalet olika funktioner. De deltar i en rad väldigt viktiga cellulära processer, såsom rörelse, försvar, signalering och så vidare. Till exempel utgör peptider i muskelvävnad hos djur och människor upp till 85% av torrsubstansen och i ben och dermis från 15-50%.

Alla cellulära och vävnadsproteiner består av aminosyror (20 arter). Deras antal i levande organismer är alltid tjugo sorters. Olika kombinationer av peptidmonomerer bildar en mängd olika proteiner i naturen. Det beräknas med ett astronomiskt antal 2x10 ¹⁸ möjliga arter. I biokemi kallas polypeptider högmolekylära biologiska polymerer, makromolekyler.

Aminosyror - monomerer av proteiner

Alla 20 typer av dessa kemiska föreningar är strukturella enheter av proteiner och har den allmänna formeln NH2-R-COOH. De är amfotära organiska substanser som kan visa både basiska och sura egenskaper. Inte bara enkla proteiner, utan även komplexa, innehåller så kallade icke-essentiella aminosyror. Men oumbärliga monomerer, till exempel valin, lysin, metionin, finns endast i vissa typer av proteiner. Sådana proteiner kallas fulla.

Därför tar karakterisering av polymeren inte bara hänsyn till hur många aminosyror proteinet består av, utan även vilka monomerer som är kopplade med peptidbindningar till makromolekylen. Vi lägger också till att utbytbara aminosyror, såsom asparagin, glutaminsyra, cystein kan syntetiseras oberoende i människa och djurceller. Irreplaceable proteinmonomerer bildas i celler av bakterier, växter och svampar. De ansluter bara heterotrofa organismer med mat.

Hur polypeptiden bildas

Som du vet kan 20 olika aminosyror kombineras i många olika proteinmolekyler. Hur förekommer bindning av monomerer bland sig själva? Det visar sig att karboxyl- och amingrupperna i ett antal ljuva aminosyror interagerar med varandra. Så kallade peptidbindningar bildas och vattenmolekyler släpps som en biprodukt av polykondensationsreaktionen. De bildade proteimolekylerna består av aminosyrarester och upprepade gånger återkommande peptidbindningar. Därför kallas de också polypeptider.

Ofta kan proteiner innehålla inte en men flera polypeptidkedjor och består av många tusen aminosyrarester. Dessutom kan enkla proteiner, liksom proteider, komplicera deras rumsliga konfiguration. Detta skapar inte bara en primär, men också en sekundär, tertiär och jämn kvaternär struktur. Låt oss överväga denna process mer ingående. Fortsätter att studera frågan: Vad består proteinet av, vilken konfiguration av denna makromolekyl. Vi har fastställt ovanför att polypeptidkedjan innehåller ett antal kovalenta kemiska bindningar. Det är den här strukturen som kallas primär.

Det spelar en viktig roll i den kvantitativa och kvalitativa sammansättningen av aminosyror, liksom sekvensen av deras anslutning. Sekundär struktur uppstår vid tidpunkten för spiralbildning. Det stabiliseras av många nyväxande vätebindningar.

Högre nivåer av proteinorganisation

Den tertiära strukturen framträder som ett resultat av förpackning av en spiral i form av en kula, till exempel har muskelproteinproteinet myoglobin just en sådan en rumslig struktur. Den bibehålls av både nybildade vätebindningar och disulfidbroar (om flera cysteinrester kommer in i proteimolekylen). Den kvartära formen är resultatet av att kombinera flera proteinkulor i en enda struktur på en gång med hjälp av nya typer av interaktioner, exempelvis hydrofoba eller elektrostatiska. Tillsammans med peptider kommer icke-proteindelar också in i den kvartära strukturen. De kan vara joner av magnesium, järn, koppar eller rester av ortofosfat eller nukleinsyror, såväl som lipider.

Egenskaper av proteinbiosyntes

Tidigare fann vi ut vad proteinet består av. Den är konstruerad från en sekvens av aminosyror. Deras sammansättning i en polypeptidkedja sker i ribosomer - icke-membranorganeller av växt- och djurceller. Molekyler av information och transport RNA deltar även i biosyntesprocessen. Den första är matrisen för proteinmontering och den andra transporten olika aminosyror. I processen med cellulär biosyntes uppstår ett dilemma, nämligen består proteinet av nukleotider eller aminosyror? Svaret är entydigt - polypeptider, både enkla och komplexa, består av amfotera organiska föreningar - aminosyror. I cellens livscykel finns perioder av dess aktivitet när syntesen av proteiner är särskilt aktiv. Dessa är de så kallade stadierna J1 och J2 i interfasen. Vid denna tid växer cellen aktivt och behöver mycket byggmaterial, vilket är protein. Dessutom, som en följd av mitos, som slutar med bildandet av två dotterceller, behöver var och en av dem en stor mängd organiska substanser. Därför syntetiseras aktiva lipid- och kolhydratkanaler på kanalerna i det släta endoplasmatiska retiklet, och proteinbiosyntes förekommer på den granulära EPS.

Funktioner av proteiner

Att veta vad proteinet består av kan man förklara både den stora variationen av deras art och de unika egenskaperna som är inneboende i dessa ämnen. Proteiner utför en mängd olika funktioner i cellen, till exempel konstruktion, eftersom de ingår i membran från alla celler och organoider: mitokondrier, kloroplaster, lysosomer, Golgi-komplexet och så vidare. Sådana peptider som gamoglobuliner eller antikroppar är exempel på enkla proteiner som utför en skyddsfunktion. Med andra ord är cellulär immunitet resultatet av verkan av dessa ämnen. Komplex protein - hemocyanin, tillsammans med hemoglobin, utför hos djur transportfunktionen, det vill säga bär syre i blodet. Signalproteiner, som ingår i cellmembran, ger information till själva cellen om substanser som försöker komma in i cytoplasma. Peptidalbumin är ansvarig för de grundläggande blodparametrarna, till exempel för dess förmåga att koagulera. Protein av kycklingägg ovalbumin lagras i en bur och fungerar som huvudkälla till näringsämnen.

Proteiner är basen för cellens cytoskelett

En av de viktigaste funktionerna hos peptider är den stödjande. Det är mycket viktigt för att bevara formen och volymen av levande celler. De så kallade sub-membranstrukturerna - mikrotubuli och mikrofilamentvävning bildar cellens inre skelett. De proteiner som utgör deras komposition, till exempel, tubulin, kan lätt kontrahera och sträcka sig. Detta hjälper cellen att behålla sin form under olika mekaniska deformationer.

I växtceller, tillsammans med proteinerna i hyaloplasmen, bär de cytoplasmatiska kanalerna - plasmodesmas också en stödjande funktion. Genom att passera genom porerna i cellväggen orsakar de förhållandet mellan ett antal ljuvcelliga strukturer som bildar växtvävnad.

Enzymer är proteiner av protein

En av de viktigaste egenskaperna hos proteiner är deras effekt på graden av kemiska reaktioner. Huvudproteinerna kan delvis denaturera - processen att avveckla makromolekylen i den tertiära eller kvaternära strukturen. Polypeptidkedjan i sig bryts inte ner. Partiell denaturering ligger till grund för både proteinets signal och katalytiska funktioner. Den sista egenskapen är enzymernas förmåga att påverka graden av biokemiska reaktioner i kärnan och cytoplasman i cellen. Peptider, som tvärtom minskar hastigheten på kemiska processer kallas vanligen inte inhibitorer, men enzymer. Exempelvis är ett enkelt katalasprotein ett enzym som accelererar klyvningen av den giftiga substansen av väteperoxid. Det bildas som den slutliga produkten av många kemiska reaktioner. Catalase accelererar användningen av neutrala substanser: vatten och syre.

Egenskaper hos proteiner

Peptider klassificeras av många funktioner. Till exempel, i förhållande till vatten kan de delas in i hydrofila och hydrofoba. Temperaturen påverkar också proteinmolekylernas struktur och egenskaper på olika sätt. Till exempel kan proteinkeratinet - en komponent av naglar och hår tåla både låga och höga temperaturer, det vill säga det är termolabilt. Men proteinet ovalbumin, som redan nämnts tidigare, vid upphettning till 80-100 ° C fullständigt förstörd. Detta innebär att dess primära struktur är uppdelad i aminosyrarester. Denna process kallas förstörelse. Oavsett vilka förhållanden vi skapar kan proteinet inte återvända till ursprungsformen. Motorproteiner - aktin och milosin är närvarande i muskelfibrer. Deras alternativa minskning och avkoppling ligger i hjärtat av muskelvävnadens arbete.