Conform teoriei Oparin-Haldane, viața de pe planeta noastră provine dintr-o picătură coacervată. Era, de asemenea, o moleculă de proteină. Adică, rezultă concluzia că acești compuși chimici sunt baza întregii vieți care există astăzi. Dar ce sunt structurile proteinelor? Ce rol joacă ei în viața corpului și a oamenilor astăzi? Ce tipuri de proteine există? Să încercăm să ne dăm seama.
Proteine: un concept general
Din punct de vedere al structurii chimice, molecula substanței în cauză este o secvență de aminoacizi interconectați prin legături peptidice.
Fiecare aminoacid are două grupe funcționale:
- carboxilic -COOH;
- grup amino -NH2.
Între ele se formează o legătură în diferite molecule. Astfel, legătura peptidică are forma -CO-NH. O moleculă de proteină poate conține sute sau mii de astfel de grupuri, va depinde de substanța specifică. Tipurile de proteine sunt foarte diverse. Printre acestea se numara si cele care contin aminoacizi esentiali pentru organism, ceea ce inseamna ca trebuie ingerati cu alimente. Există soiuri care îndeplinesc funcții importante în membrana celulară șicitoplasma acestuia. Sunt izolați și catalizatorii biologici - enzimele, care sunt și molecule de proteine. Ele sunt utilizate pe scară largă în viața umană și nu doar participă la procesele biochimice ale ființelor vii.
Greutatea moleculară a compușilor luați în considerare poate varia de la câteva zeci la milioane. La urma urmei, numărul de unități monomerice dintr-un lanț polipeptidic mare este nelimitat și depinde de tipul unei anumite substanțe. Proteina în forma sa pură, în conformația sa nativă, poate fi observată la examinarea unui ou crud de găină. O masă coloidală galben deschis, transparentă, densă, în interiorul căreia se află gălbenușul - aceasta este substanța dorită. Același lucru se poate spune și despre brânza de vaci cu conținut scăzut de grăsimi. Acest produs este, de asemenea, proteine aproape pure în forma sa naturală.
Cu toate acestea, nu toți compușii luați în considerare au aceeași structură spațială. În total, se disting patru organizații ale moleculei. Tipurile de structuri proteice determină proprietățile acesteia și indică complexitatea structurii. De asemenea, se știe că moleculele mai încurcate spațial sunt supuse unei procesări extinse la oameni și animale.
Tipuri de structuri proteice
Sunt patru în total. Luați în considerare ce este fiecare dintre ele.
- Primar. Reprezintă secvența liniară obișnuită de aminoacizi conectați prin legături peptidice. Nu există răsturnări spațiale, nici spiralizare. Numărul de legături incluse în polipeptidă poate ajunge la câteva mii. Tipuri de proteine custructură similară - glicilalanină, insulină, histone, elastina și altele.
- Secundar. Este format din două lanțuri polipeptidice care sunt răsucite sub formă de spirală și orientate unul spre celăl alt prin ture formate. În acest caz, între ele se formează legături de hidrogen, ținându-le împreună. Astfel se formează o singură moleculă de proteină. Tipurile de proteine de acest tip sunt următoarele: lizozimă, pepsină și altele.
- Conformație terțiară. Este o structură secundară compactă și compactă. Aici apar și alte tipuri de interacțiuni, pe lângă legăturile de hidrogen - aceasta este interacțiunea van der Waals și forțele de atracție electrostatică, contact hidrofil-hidrofob. Exemple de structuri sunt albumina, fibroina, proteina de mătase și altele.
- cuaternar. Cea mai complexă structură, care sunt mai multe lanțuri de polipeptide răsucite într-o spirală, rostogolite într-o bilă și unite toate împreună într-un glob. Exemple precum insulina, feritina, hemoglobina, colagenul ilustrează o astfel de conformație a proteinei.
Dacă luăm în considerare toate structurile date ale moleculelor în detaliu din punct de vedere chimic, atunci analiza va dura mult timp. Într-adevăr, cu cât configurația este mai mare, cu atât structura sa mai complexă și mai complicată, cu atât se observă mai multe tipuri de interacțiuni în moleculă.
Denaturarea moleculelor de proteine
Una dintre cele mai importante proprietăți chimice ale polipeptidelor este capacitatea lor de a se descompune sub influența anumitor condiții sau agenți chimici. Asa de,de exemplu, diferite tipuri de denaturare a proteinelor sunt larg răspândite. Ce este acest proces? Constă în distrugerea structurii native a proteinei. Adică, dacă inițial molecula avea o structură terțiară, atunci după acțiunea agenților speciali se va prăbuși. Cu toate acestea, secvența reziduurilor 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.
- Temperatura. Când este încălzit, are loc o distrugere treptată a structurii cuaternare, terțiare, secundare a moleculei. Vizual, acest lucru poate fi observat, de exemplu, atunci când prăjiți un ou obișnuit de găină. „Proteina” rezultată este structura primară a polipeptidei albuminei care se afla în produsul brut.
- Radiții.
- Acțiune cu agenți chimici puternici: acizi, alcalii, săruri ale metalelor grele, solvenți (de exemplu, alcooli, eteri, benzen și altele).
Acest proces este uneori numit și topire moleculară. Tipurile de denaturare a proteinelor depind de agentul sub a cărui acțiune s-a produs. Mai mult, în unele cazuri, are loc procesul invers. Aceasta este renaturarea. Nu toate proteinele sunt capabile să-și restabilească structura înapoi, dar o parte semnificativă dintre ele poate face acest lucru. Așadar, chimiști din Australia și America au efectuat renaturarea unui ou fiert de găină folosind niște reactivi și o metodă de centrifugare.
Acest proces este important pentru organismele vii în sinteza polipeptideilanțuri de ribozomi și ARNr în celule.
Hidroliza unei molecule de proteine
Alături de denaturare, proteinele se caracterizează printr-o altă proprietate chimică - hidroliza. Aceasta este, de asemenea, distrugerea conformației native, dar nu a structurii primare, ci complet a aminoacizilor individuali. O parte importantă a digestiei este hidroliza proteinelor. Tipurile de hidroliză a polipeptidelor sunt următoarele.
- Chimic. Pe baza acțiunii acizilor sau alcalinelor.
- Biologic sau enzimatic.
Cu toate acestea, esența procesului rămâne neschimbată și nu depinde de ce tipuri de hidroliză a proteinelor au loc. Ca rezultat, se formează aminoacizi, care sunt transportați către toate celulele, organele și țesuturile. Transformarea lor ulterioară constă în participarea la sinteza de noi polipeptide, deja cele care sunt necesare unui anumit organism.
În industrie, procesul de hidroliză a moleculelor de proteine este folosit doar pentru a obține aminoacizii potriviți.
Funcțiile proteinelor în organism
Diferitele tipuri de proteine, carbohidrați, grăsimi sunt componente vitale pentru funcționarea normală a oricărei celule. Și asta înseamnă întregul organism ca întreg. Prin urmare, rolul lor se datorează în mare măsură gradului ridicat de semnificație și ubicuitate în cadrul ființelor vii. Se pot distinge mai multe funcții principale ale moleculelor polipeptidice.
- Catalitic. Este realizat de enzime care au o structură proteică. Vom vorbi despre ele mai târziu.
- Structural. Tipuri de proteine și lorfuncțiile din organism afectează în primul rând structura celulei în sine, forma acesteia. În plus, polipeptidele care îndeplinesc acest rol formează păr, unghii, cochilii de moluște și pene de pasăre. Ele sunt, de asemenea, o anumită armătură în corpul celulei. Cartilajul este, de asemenea, format din aceste tipuri de proteine. Exemple: tubulină, cheratina, actină și altele.
- Reglementare. Această funcție se manifestă prin participarea polipeptidelor la procese precum: transcripție, traducere, ciclu celular, splicing, citire ARNm și altele. În toate acestea, ei joacă un rol important ca controlor de trafic.
- Semnal. Această funcție este îndeplinită de proteinele situate pe membrana celulară. Ei transmit semnale diferite de la o unitate la alta, iar acest lucru duce la comunicarea între țesuturi. Exemple: citokine, insulina, factori de creștere și altele.
- Transport. Unele tipuri de proteine și funcțiile lor pe care le îndeplinesc sunt pur și simplu vitale. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, cu hemoglobina proteică. Transporta oxigenul de la celula la celula in sange. Pentru o persoană, el este de neînlocuit.
- De rezervă sau de rezervă. Astfel de polipeptide se acumulează în plante și ouă de animale ca o sursă de nutriție și energie suplimentară. Un exemplu sunt globulinele.
- Motiv. O funcție foarte importantă, mai ales pentru cele mai simple organisme și bacterii. La urma urmei, ei se pot mișca numai cu ajutorul flagelilor sau cililor. Și aceste organite, prin natura lor, nu sunt altceva decât proteine. Exemple de astfel de polipeptide sunt următoarele: miozină, actină, kinesină și altele.
Este evident că funcțiile proteinelor din corpul uman și altelefiinţele vii sunt foarte numeroase şi importante. Acest lucru confirmă încă o dată că viața pe planeta noastră este imposibilă fără compușii pe care îi luăm în considerare.
Funcția protectoare a proteinelor
Polipeptidele pot proteja împotriva diferitelor influențe: chimice, fizice, biologice. De exemplu, dacă organismul este în pericol sub forma unui virus sau a unei bacterii de natură extraterestră, atunci imunoglobulinele (anticorpii) intră în luptă cu ele, îndeplinind un rol protector.
Dacă vorbim despre efecte fizice, atunci fibrina și fibrinogenul, care sunt implicate în coagularea sângelui, joacă un rol important aici.
Proteine alimentare
Tipurile de proteine dietetice sunt după cum urmează:
- complete - cele care conțin toți aminoacizii necesari organismului;
- incomplete - cele în care există o compoziție incompletă de aminoacizi.
Cu toate acestea, ambele sunt importante pentru corpul uman. Mai ales primul grup. Fiecare persoană, mai ales în perioadele de dezvoltare intensivă (copilărie și adolescență) și pubertate, trebuie să mențină în sine un nivel constant de proteine. La urma urmei, am luat deja în considerare funcțiile pe care le îndeplinesc aceste molecule uimitoare și știm că practic nici un singur proces, nici o singură reacție biochimică din interiorul nostru nu se poate descurca fără participarea polipeptidelor.
De aceea trebuie să consumați zilnic aportul zilnic 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 0,6 g de polipeptidă pe kg de greutate pe zi, atunci unei persoane nu îi vor lipsi niciodată acești compuși. Dacă pentru o lungă perioadă de timp organismul nu primește proteinele necesare, atunci apare o boală, care poartă numele de foamete de aminoacizi. Acest lucru duce la tulburări metabolice severe și, ca urmare, la multe alte afecțiuni.
Proteine într-o cușcă
În interiorul celei mai mici unități structurale dintre toate ființele vii - celulele - există și proteine. În plus, ele îndeplinesc aproape toate funcțiile de mai sus acolo. În primul rând, se formează citoscheletul celulei, format din microtubuli, microfilamente. Servește la menținerea formei, precum și la transportul în interior între organele. Diferiți ioni și compuși se mișcă de-a lungul moleculelor de proteine, cum ar fi de-a lungul canalelor sau șinelor.
Este important și rolul proteinelor scufundate în membrană și situate pe suprafața acesteia. Aici îndeplinesc atât funcții de receptor, cât și de semnal, participă la construcția membranei în sine. Ei stau de pază, ceea ce înseamnă că joacă un rol protector. Ce tipuri de proteine din celulă pot fi atribuite acestui grup? Există multe exemple, iată câteva.
- Actină și miozină.
- Elastin.
- Keratina.
- colagen.
- Tubulin.
- Hemoglobină.
- Insulină.
- Transcobalamin.
- Transferin.
- Albumin.
Există câteva sutediverse tipuri de proteine care se mișcă constant în interiorul fiecărei celule.
Tipuri de proteine din organism
Ei, desigur, o mare varietate. Dacă încercați să împărțiți cumva toate proteinele existente în grupuri, puteți obține o astfel de clasificare.
- Proteine globulare. Acestea sunt cele care sunt reprezentate de o structură terțiară, adică un globul dens împachetat. Exemple de astfel de structuri sunt următoarele: imunoglobuline, o proporție semnificativă de enzime, mulți hormoni.
- Proteine fibrilare. Sunt fire ordonate strict cu simetria spațială corectă. Acest grup include proteine cu structură primară și secundară. De exemplu, cheratina, colagenul, tropomiozina, fibrinogenul.
În general, multe caracteristici pot fi luate ca bază pentru clasificarea proteinelor din organism. Nu există încă nimeni.
enzime
Catalizatori biologici de natură proteică, care accelerează semnificativ toate procesele biochimice în curs. Metabolismul normal este pur și simplu imposibil fără acești compuși. Toate procesele de sinteză și dezintegrare, asamblarea moleculelor și replicarea lor, traducerea și transcripția și altele sunt efectuate sub influența unui anumit tip de enzimă. Exemple de aceste molecule sunt:
- oxidoreductază;
- transferaze;
- catalase;
- hidrolaze;
- izomeraza;
- lyase și altele.
Astăzi, enzimele sunt folosite în viața de zi cu zi. Deci, în producția de spălatPulberile folosesc adesea așa-numitele enzime - aceștia sunt catalizatori biologici. Acestea îmbunătățesc calitatea spălării respectând regimul de temperatură specificat. Se leagă cu ușurință de particulele de murdărie și le îndepărtează de pe suprafața țesăturilor.
Totuși, datorită naturii lor proteice, enzimele nu tolerează apa prea fierbinte sau apropierea de medicamente alcaline sau acide. Într-adevăr, în acest caz, va avea loc procesul de denaturare.
