Според теорията на Опарин-Халдейн животът на нашата планета произлиза от коацерватна капчица. Това също беше протеинова молекула. Тоест следва изводът, че именно тези химични съединения са в основата на целия живот, който съществува днес. Но какви са протеиновите структури? Каква роля играят те в тялото и живота на хората днес? Какви видове протеини има? Нека се опитаме да го разберем.
Протеини: обща концепция
От гледна точка на химическата структура, молекулата на въпросното вещество е последователност от аминокиселини, свързани помежду си чрез пептидни връзки.
Всяка аминокиселина има две функционални групи:
- карбоксилна -COOH;
- аминогрупа -NH2.
Между тях се образува връзка в различни молекули. По този начин пептидната връзка има формата -CO-NH. Една протеинова молекула може да съдържа стотици или хиляди такива групи, това ще зависи от конкретното вещество. Видовете протеини са много разнообразни. Сред тях има и такива, които съдържат незаменими за организма аминокиселини, което означава, че трябва да се приемат с храната. Има разновидности, които изпълняват важни функции в клетъчната мембрана инеговата цитоплазма. Изолират се и биологични катализатори – ензими, които също са протеинови молекули. Те са широко използвани в човешкия живот, а не само участват в биохимичните процеси на живите същества.
Молекулното тегло на разглежданите съединения може да варира от няколко десетки до милиони. В края на краищата броят на мономерните единици в голяма полипептидна верига е неограничен и зависи от вида на определено вещество. Протеинът в чиста форма, в неговата естествена форма, може да се види при изследване на сурово пилешко яйце. Светло жълта, прозрачна, плътна колоидна маса, вътре в която се намира жълтъкът - това е желаното вещество. Същото може да се каже и за изварата с ниско съдържание на мазнини. Този продукт също е почти чист протеин в естествената си форма.
Въпреки това, не всички разглеждани съединения имат една и съща пространствена структура. Общо се разграничават четири организации на молекулата. Видовете протеинови структури определят неговите свойства и показват сложността на структурата. Известно е също, че по-пространствено заплетените молекули се подлагат на обширна обработка при хора и животни.
Видове протеинови структури
Общо са четири. Помислете какво представлява всеки от тях.
- Основно. Представлява обичайната линейна последователност от аминокиселини, свързани с пептидни връзки. Няма пространствени обрати, спирализация. Броят на връзките, включени в полипептида, може да достигне няколко хиляди. Видове протеини сподобна структура - глицилаланин, инсулин, хистони, еластин и др.
- Вторично. Състои се от две полипептидни вериги, които са усукани под формата на спирала и ориентирани една към друга чрез образувани завои. В този случай между тях се образуват водородни връзки, които ги държат заедно. Така се образува единична протеинова молекула. Видовете протеини от този тип са както следва: лизозим, пепсин и други.
- Третична конформация. Това е плътно опакована и компактно навита вторична структура. Тук се появяват и други видове взаимодействие, в допълнение към водородните връзки - това е взаимодействието на Ван дер Ваалс и силите на електростатично привличане, хидрофилно-хидрофобен контакт. Примери за структури са албумин, фиброин, копринен протеин и други.
- кватернер. Най-сложната структура, която представлява няколко полипептидни вериги, усукани в спирала, навити на топка и обединени в една глобула. Примери като инсулин, феритин, хемоглобин, колаген илюстрират точно такава протеинова конформация.
Ако разгледаме всички дадени структури на молекули в детайли от химическа гледна точка, тогава анализът ще отнеме много време. Всъщност, колкото по-висока е конфигурацията, толкова по-сложна и сложна е нейната структура, толкова повече видове взаимодействия се наблюдават в молекулата.
Денатурация на протеинови молекули
Едно от най-важните химични свойства на полипептидите е способността им да се разпадат под въздействието на определени условия или химични агенти. Така,например различни видове белтъчна денатурация са широко разпространени. Какъв е този процес? Състои се в разрушаването на естествената структура на протеина. Тоест, ако първоначално молекулата е имала третична структура, след действието на специални агенти тя ще се срине. Въпреки това, последователността на аминокиселинните остатъци остава непроменена в молекулата. Денатурираните протеини бързо губят своите физични и химични свойства.
Какви реагенти могат да доведат до процеса на разрушаване на конформацията? Има няколко от тях.
- Температура. При нагряване се наблюдава постепенно разрушаване на кватернерната, третичната, вторичната структура на молекулата. Визуално това може да се наблюдава, например, при пържене на обикновено пилешко яйце. Полученият "протеин" е първичната структура на албуминовия полипептид, който е бил в суровия продукт.
- Радиация.
- Действие със силни химични агенти: киселини, основи, соли на тежки метали, разтворители (например алкохоли, етери, бензол и други).
Този процес понякога се нарича още молекулярно топене. Видовете протеинова денатурация зависят от агента, под чието действие е настъпила. Освен това в някои случаи протича обратният процес. Това е ренатурация. Не всички протеини са в състояние да възстановят структурата си обратно, но значителна част от тях могат да направят това. И така, химици от Австралия и Америка извършиха ренатурирането на варено пилешко яйце с помощта на някои реагенти и метод на центрофугиране.
Този процес е важен за живите организми при синтеза на полипептидвериги от рибозоми и рРНК в клетките.
Хидролиза на протеинова молекула
Наред с денатурацията, протеините се характеризират и с друго химично свойство - хидролиза. Това също е разрушаване на нативната конформация, но не до първичната структура, а изцяло до отделните аминокиселини. Важна част от храносмилането е протеиновата хидролиза. Видовете хидролиза на полипептидите са както следва.
- Химически. Въз основа на действието на киселини или основи.
- Биологична или ензимна.
Въпреки това, същността на процеса остава непроменена и не зависи от това какви видове протеинова хидролиза се извършват. В резултат на това се образуват аминокиселини, които се транспортират до всички клетки, органи и тъкани. По-нататъшната им трансформация се състои в участието в синтеза на нови полипептиди, които вече са необходими за определен организъм.
В индустрията процесът на хидролиза на протеиновите молекули се използва само за получаване на правилните аминокиселини.
Функции на протеините в тялото
Различните видове протеини, въглехидрати, мазнини са жизненоважни компоненти за нормалното функциониране на всяка клетка. А това означава целия организъм като цяло. Следователно тяхната роля до голяма степен се дължи на високата степен на значимост и повсеместност в живите същества. Могат да се разграничат няколко основни функции на полипептидните молекули.
- Каталитичен. Осъществява се от ензими, които имат протеинова структура. Ще говорим за тях по-късно.
- Структурни. Видове протеини и технитефункциите в тялото засягат преди всичко структурата на самата клетка, нейната форма. В допълнение, полипептидите, които изпълняват тази роля, образуват коса, нокти, черупки на мекотели и птичи пера. Те също са определена арматура в тялото на клетката. Хрущялът също се състои от тези видове протеини. Примери: тубулин, кератин, актин и други.
- Регуляторно. Тази функция се проявява в участието на полипептидите в такива процеси като: транскрипция, транслация, клетъчен цикъл, сплайсинг, разчитане на иРНК и др. Във всички тях те играят важна роля като контролер на трафика.
- Сигнал. Тази функция се изпълнява от протеини, разположени върху клетъчната мембрана. Те предават различни сигнали от една единица на друга и това води до комуникация между тъканите. Примери: цитокини, инсулин, растежни фактори и други.
- Транспорт. Някои видове протеини и техните функции, които изпълняват, са просто жизненоважни. Това се случва например с протеина хемоглобин. Той транспортира кислород от клетка до клетка в кръвта. За човек той е незаменим.
- Резервен или резервен. Такива полипептиди се натрупват в растенията и животинските яйца като източник на допълнително хранене и енергия. Пример са глобулините.
- Мотив. Много важна функция, особено за най-простите организми и бактерии. В края на краищата те са в състояние да се движат само с помощта на флагели или реснички. И тези органели по своята природа не са нищо повече от протеини. Примери за такива полипептиди са, както следва: миозин, актин, кинезин и други.
Очевидно е, че функциите на протеините в човешкото тяло и држивите същества са много много и важни. Това още веднъж потвърждава, че животът на нашата планета е невъзможен без съединенията, които разглеждаме.
Протективна функция на протеините
Полипептидите могат да предпазват от различни влияния: химични, физически, биологични. Например, ако тялото е в опасност под формата на вирус или бактерия с извънземна природа, тогава имуноглобулините (антитела) влизат в битка с тях, изпълнявайки защитна роля.
Ако говорим за физически ефекти, тогава фибринът и фибриногенът, които участват в съсирването на кръвта, играят голяма роля тук.
Хранителни протеини
Диетичните протеини са както следва:
- пълен - тези, които съдържат всички необходими за тялото аминокиселини;
- непълен - тези, в които има непълен аминокиселинен състав.
Въпреки това, и двете са важни за човешкото тяло. Особено първата група. Всеки човек, особено в периоди на интензивно развитие (детство и юношество) и пубертет, трябва да поддържа постоянно ниво на протеини в себе си. В крайна сметка, ние вече разгледахме функциите, които изпълняват тези невероятни молекули и знаем, че практически нито един процес, нито една биохимична реакция в нас не може да мине без участието на полипептиди.
Ето защо трябва всеки ден да консумирате дневен прием на протеини, които се съдържат в следните продукти:
- яйце;
- мляко;
- извара;
- месо и риба;
- боб;
- соя;
- боб;
- фъстъци;
- жито;
- овес;
- леща и други.
Ако консумирате 0,6 g полипептид на килограм тегло на ден, тогава на човек никога няма да му липсват тези съединения. Ако дълго време тялото не получава необходимите протеини, тогава възниква заболяване, което има името на аминокиселинно гладуване. Това води до тежки метаболитни нарушения и в резултат на това много други заболявания.
Протеини в клетка
В най-малката структурна единица на всички живи същества - клетките - също има протеини. Освен това там изпълняват почти всички горепосочени функции. На първо място се формира цитоскелетът на клетката, състоящ се от микротубули, микрофиламенти. Той служи за поддържане на формата, както и за транспортиране вътре между органелите. Различни йони и съединения се движат по протежение на протеиновите молекули, като по канали или релси.
Важна е и ролята на протеините, потопени в мембраната и разположени на нейната повърхност. Тук те изпълняват както рецепторни, така и сигнални функции, участват в изграждането на самата мембрана. Те стоят на стража, което означава, че играят защитна роля. Какви видове протеини в клетката могат да бъдат отнесени към тази група? Има много примери, ето няколко.
- Актин и миозин.
- Еластин.
- кератин.
- колаген.
- Tubulin.
- Хемоглобин.
- Инсулин.
- Транскобаламин.
- Прехвърляне.
- Албумин.
Има няколкостотинразлични видове протеини, които постоянно се движат във всяка клетка.
Видове протеини в тялото
Те, разбира се, огромно разнообразие. Ако се опитате по някакъв начин да разделите всички съществуващи протеини на групи, можете да получите нещо подобно на тази класификация.
- Глобуларни протеини. Това са тези, които са представени от третична структура, тоест гъсто опакована глобула. Примери за такива структури са следните: имуноглобулини, значителна част от ензими, много хормони.
- Фибриларни протеини. Те са строго подредени нишки с правилна пространствена симетрия. Тази група включва протеини с първична и вторична структура. Например, кератин, колаген, тропомиозин, фибриноген.
Като цяло много характеристики могат да бъдат взети като основа за класифициране на протеините в тялото. Все още няма никой.
Ензими
Биологични катализатори с протеинова природа, които значително ускоряват всички протичащи биохимични процеси. Нормалният метаболизъм е просто невъзможен без тези съединения. Всички процеси на синтез и разпад, сглобяване на молекули и тяхната репликация, транслация и транскрипция и други се извършват под въздействието на специфичен вид ензими. Примери за тези молекули са:
- оксидоредуктаза;
- трансферази;
- каталаза;
- хидролази;
- изомераза;
- lyases и други.
Днес ензимите се използват в ежедневието. И така, в производството на пранеПраховете често използват така наречените ензими - това са биологични катализатори. Те подобряват качеството на пране при спазване на посочения температурен режим. Лесно се свързва с частици мръсотия и ги отстранява от повърхността на тъканите.
Въпреки това, поради тяхната протеинова природа, ензимите не понасят твърде гореща вода или близостта до алкални или киселинни лекарства. Всъщност в този случай ще настъпи процесът на денатурация.
