Сложният протеин, в допълнение към самия протеинов компонент, съдържа допълнителна група от различно естество (протетична). Като този компонент действат въглехидрати, липиди, метали, остатъци от фосфорна киселина, нуклеинови киселини. Тази статия ще ви разкаже как простите протеини се различават от сложните, на какви видове се делят тези вещества и какви са техните характеристики. Основната разлика между разглежданите вещества е техният състав.
Сложни протеини: определение
Това са двукомпонентни вещества, които включват прост протеин (пептидни вериги) и непротеиново вещество (протетична група). В процеса на тяхната хидролиза се образуват аминокиселини, небелтъчна част и продукти на разпад. Как простите протеини се различават от сложните? Първите се състоят само от аминокиселини.
Класификация и характеризиране на сложни протеини
Тези вещества са разделени на типове в зависимост от вида на допълнителната група. Да се комплексирапротеините включват:
- Гликопротеините са протеини, чиито молекули съдържат въглехидратен остатък. Сред тях се разграничават протеогликани (компоненти на междуклетъчното пространство), които включват в структурата си мукополизахариди. Гликопротеините включват имуноглобулини.
- Липопротеините включват липиден компонент. Те включват аполипопротеини, които изпълняват функцията за осигуряване на липиден транспорт.
- Металопротеините съдържат метални йони (мед, манган, желязо и др.), свързани чрез взаимодействие донор-акцептор. Тази група не включва хем протеини, които включват съединения на профириновия пръстен с желязо и съединения, подобни на тях по структура (по-специално хлорофил).
- Нуклеопротеините са протеини, които имат нековалентни връзки с нуклеиновите киселини (ДНК, РНК). Те включват хроматин, компонент на хромозомите.
- 5. Фосфопротеините, които включват казеин (сложен протеин на извара), включват ковалентно свързани остатъци от фосфорна киселина.
Хромопротеините се обединяват от цвета на протезния компонент. Този клас включва хем протеини, хлорофили и флавопротеини
Характеристики на гликопротеините и протеогликаните
Тези протеини са сложни вещества. Протеогликаните съдържат голяма част от въглехидратите (80-85%), в конвенционалните гликопротеини съдържанието е 15-20%. Уроновите киселини присъстват само в молекулата на протеогликана; техните въглехидрати се характеризират с правилна структура с повтарящи се единици. Каква е структурата и функцията на сложните гликопротеинови протеини? Техните въглехидратни вериги включват само 15 брънки и са неправилни.структура. В структурата на гликопротеините свързването на въглехидрат с протеинов компонент обикновено се осъществява чрез аминокиселинни остатъци като серин или аспаргин.
Функции на гликопротеините:
- Те са част от бактериалната клетъчна стена, съединителната костна и хрущялна тъкан, обграждат колагенови и еластинови влакна.
- Изиграйте защитна роля. Например антителата, интерфероните, факторите на кръвосъсирването (протромбин, фибриноген) имат тази структура.
- Са рецептори, които взаимодействат с ефектор - малка непротеинова молекула. Последният, присъединявайки се към протеина, води до промяна в неговата конформация, което води до определен вътреклетъчен отговор.
- Изпълнявайте хормонална функция. Гликопротеините включват гонадотропни, адренокортикотропни и тироид-стимулиращи хормони.
- Транспортирайте вещества в кръвта и йони през клетъчната мембрана (трансферин, транскортин, албумин, Na+, K+ -АТФаза).
Гликопротеиновите ензими включват холинестераза и нуклеаза.
Още за протеогликаните
Обикновено сложният протеин протеогликан включва в своята структура големи въглехидратни вериги с повтарящи се дизахаридни остатъци, състоящи се от някакъв вид уронова киселина и аминозахар. Олиго- или полизахаридните вериги се наричат гликани. Първите обикновено съдържат 2-10 мономерни единици.
В зависимост от структурата на въглехидратните вериги се разграничават различни видове от тях, например киселихетерополизахариди с голям брой киселинни групи или гликозаминогликани, включително аминогрупи. Последните включват:
- Хиалуронова киселина, която се използва активно в козметологията.
- Хепарин, който предотвратява съсирването на кръвта.
- Кератан сулфатите са компоненти на хрущяла и роговицата.
- Хондроитин сулфатите са част от хрущяла и синовиалната течност.
Тези полимери са компоненти на протеогликаните, които запълват междуклетъчното пространство, задържат вода, смазват подвижните части на ставите и са техни структурни компоненти. Хидрофилността (добрата разтворимост във вода) на протеогликаните им позволява да създават бариера за големи молекули и микроорганизми в междуклетъчното пространство. С тяхна помощ се създава желеобразна матрица, в която са потопени влакна от други важни протеини, като колаген. Неговите нишки в протеогликанова среда имат форма на дърво.
Характеристики и видове липопротеини
Сложният протеинов липопротеин има добре дефинирана двойна хидрофилна и хидрофобна природа. Ядрото на молекулата (хидрофобна част) е образувано от неполярни холестеролни естери и триацилглицериди.
Отвън в хидрофилната зона са протеиновата част, фосфолипидите, холестерола. Има няколко вида липопротеинови протеини в зависимост от тяхната структура.
Основни класове липопротеини:
- Сложен протеин с висока плътност (HDL, α-липопротеини). Премества холестерола в черния дроб и периферните тъкани.
- Ниска плътност (LDL, β-липопротеини). С изключениехолестеролът се транспортира от триацилглицериди и фосфолипиди.
- Много ниска плътност (VLDL, пре-β-липопротеини). Изпълнете функция, подобна на LDL.
- Хиломикрони (XM). Транспортирайте мастни киселини и холестерол от червата след прием на храна.
Такава съдова патология като атеросклероза възниква в резултат на неправилно съотношение на различни видове липопротеини в кръвта. Според характеристиките на състава могат да бъдат идентифицирани няколко тенденции в структурата на фосфолипидите (от HDL до хиломикроните): намаляване на дела на протеин (от 80 до 10%) и фосфолипиди, увеличаване на процента на триацилглицериди (от 20 до 90%).
Между металопротеините има много важни ензими
Металопротеинът може да включва йони на няколко метала. Тяхното присъствие влияе върху ориентацията на субстрата в активното (каталитично) място на ензима. Металните йони са локализирани в активното място и играят важна роля в каталитичната реакция. Често йонът функционира като акцептор на електрони.
Примери за метали, съдържащи се в структурата на ензимните металопротеини:
- Медта е включена в състава на цитохром оксидазата, която заедно с хема съдържа йон на този метал. Ензимът участва в образуването на АТФ по време на работата на дихателната верига.
- Желязото съдържа ензими като феритин, който изпълнява функцията на отлагане на желязо в клетката; трансферин - носител на желязо в кръвта; каталазата е отговорна за реакцията на неутрализация на водороден пероксид.
- Цинкът е метална характеристика наалкохол дехидрогеназа, участваща в окисляването на етил и подобни алкохоли; лактат дехидрогеназа - ензим в метаболизма на млечната киселина; карбоанхидраза, катализираща образуването на въглеродна киселина от CO2 и H2O; алкална фосфатаза, която извършва хидролитичното разцепване на естери на фосфорната киселина с различни съединения; α2-макроглобулинът е антипротеазен кръвен протеин.
- Селенът е част от тиреопероксидазата, която участва в образуването на хормони на щитовидната жлеза; глутатион пероксидаза, която изпълнява антиоксидантна функция.
- Калцият е характерен за структурата на α-амилазата, ензим за хидролитичното разграждане на нишестето.
Фосфопротеини
Какво е включено в сложните протеини на фосфопротеините? Тази категория се характеризира с наличието на фосфатна група, която е свързана с протеиновата част чрез аминокиселини с хидроксил (тирозин, серин или треонин). Каква е функцията на фосфорната киселина в протеиновата структура? Той променя структурата на молекулата, дава й заряд, повишава разтворимостта, влияе върху свойствата на протеина. Примери за фосфопротеини са млечен казеин и яйчен албумин, но ензимите са предимно в тази категория сложни протеини.
Фосфатната група играе важна функционална роля, тъй като много протеини не са постоянно свързани с нея. В клетката непрекъснато протичат процеси на фосфорилиране и дефосфорилиране. В резултат на това се извършва регулирането на работата на протеините. Например, ако хистоните са протеини, свързани с нуклеинови киселини, те преминаватвъв фосфорилирано състояние, тогава активността на генома (генетичния материал) се увеличава. Активността на такива ензими като гликоген синтаза и гликоген фосфорилаза зависи от фосфорилирането.
Нуклеопротеини
Нуклеопротеините са протеини, свързани с нуклеиновите киселини. Те са неразделна част от съхранението и регулирането на генетичния материал, работата на рибозомите, които изпълняват функцията на протеинов синтез. Най-простите форми на живот на вирусите могат да се нарекат рибо- и дезоксирибонуклеопротеини, тъй като са съставени от генетичен материал и протеини.
Как взаимодействат дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) и хистоните? В хроматина се разграничават 2 вида протеини, свързани с ДНК (хистон и нехистон). Първите участват в началния етап на уплътняване на ДНК. Молекула на нуклеинова киселина се обвива около протеини, за да образува нуклеозоми. Получената нишка е подобна на мъниста, те образуват супернавита структура (хроматинова фибрила) и супернамотка (интерфазна хромонема). Благодарение на действието на хистонови протеини и протеини с по-високи нива, се осигурява намаляване на размера на ДНК с хиляди пъти. Достатъчно е да се сравни размерът на хромозомите и дължината на нуклеиновата киселина, за да се оцени важността на протеините (съответно 6-9 cm и 10-6 µm).
Какво са хромопротеините
Хромопротеините съдържат много разнообразни групи, които имат само едно общо нещо - наличието на цвят в протезния компонент. Комплексните протеини от тази категория се разделят на: хемопротеини (съдържат хем в структурата), протеини на ретината (витамин А), флавопротеини (витамин В2),кобамидни протеини (витамин B12).
Хемопротеините се класифицират според техните функции на неензимни (хемоглобин и миоглобинов протеин) и ензими (цитохроми, каталаза, пероксидаза).
Флавопротеините съдържат като протетичен компонент производни на витамин В2 флавин мононуклеотид (FMN) или флавин аденин динуклеотид (FAD). Тези ензими също участват в редокс трансформациите. Те включват оксидоредуктази.
Какво са цитохромите?
Както е описано по-горе, хемът се състои от порфирин. Структурата му включва 4 пиролни пръстена и желязо. Специална група хемови ензими - цитохроми, различаващи се по състава на аминокиселините и броя на пептидните вериги, са специализирани в провеждането на редокс реакции, които осигуряват преноса на електрони в дихателната верига. Тези ензими участват в микрозомното окисление - първоначалните реакции на биотрансформация на ксенобиотиците, водещи до тяхното неутрализация, и обмяната на много екзогенни и екзогенни вещества, например стероиди, наситени мастни киселини.
Влияние на протетичната група
Протетичната група, която е част от сложни протеини, влияе върху нейните свойства: променя заряда, разтворимостта, термопластичността. Например, остатъци от фосфорна киселина или монозахариди имат такъв ефект. Въглехидратната част, включена в състава на сложен протеин, го предпазва от протеолиза (разрушаване в резултат на процеса на хидролиза), засяга проникването на молекулите през клеткатамембрана, тяхното отделяне и сортиране. Липидният фрагмент позволява създаването на протеинови канали за транспортиране на слабо водоразтворими (хидрофобни) съединения.
Структурата и функциите на сложните протеини са напълно зависими от протетичната група. Например, съдържащият желязо хем в хемоглобина свързва кислорода и въглеродния диоксид. Поради нуклеопротеините, образувани в резултат на взаимодействието на хистони, протамини с ДНК или РНК, генетичният материал е защитен, компактно съхраняван и РНК се свързва по време на протеиновия синтез. Нуклеопротеините са стабилни комплекси от протеини и нуклеинови киселини.
Заключение
По този начин сложните протеини изпълняват широк спектър от функции в тялото. Следователно приемът на макро- и микроелементи е толкова важен за поддържането на здравето. Металите са част от много ензими. Познавайки биохимията, характеристиките на вашето здраве и екологичното състояние на мястото на пребиваване, можете да коригирате собствената си диета. Например, разпределете територии, които се характеризират с дефицит на всеки елемент. Допълнителното му въвеждане в диетата под формата на добавки ви позволява да компенсирате дефицита.
