Protein: strwythur a swyddogaeth. priodweddau broteinau

Gan fod yn hysbys, proteinau - y sail y darddiad bywyd ar ein planed. Yn ôl y ddamcaniaeth o Oparin-Haldane yn gollwng coacervate, sy'n cynnwys moleciwlau o peptidau, mae wedi dod yn sail tarddiad o bethau byw. Mae hyn yn ddiau am fod y dadansoddiad o'r strwythur mewnol unrhyw aelod o'r biomas yn dangos bod y sylweddau hyn yn cael popeth: planhigion, anifeiliaid, micro-organebau, ffyngau, firysau. Ac maent yn amrywiol iawn eu natur ac macromoleciwlaidd.

Mae enwau'r pedwar strwythurau, eu bod yn gyfystyr:

• proteinau;
• proteinau;
• polypeptidau;
• peptidau.

moleciwlau protein

Eu rhif yn wirioneddol anfesuradwy. Yn yr achos hwn, gall pob un o'r moleciwlau protein yn cael ei rannu yn ddau grŵp o bwys:

• Syml - yn cynnwys yn unig o dilyniannau asid amino ymuno â bondiau peptid;
• cymhleth - Strwythur a strwythur protein yn cael eu nodweddu gan y grwpiau ychwanegol protolytic (prosthetig), a elwir hefyd yn cofactors.

Yn yr achos hwn, hefyd yn cael eu dosbarthu eu hunain y moleciwlau cymhleth.

peptidau cymhleth graddiad

1. Glycoproteinau - yn gysylltiedig cyfansoddion protein a charbohydrad yn agos. Mae strwythur y moleciwl gwehyddu grwpiau prosthetig mucopolysaccharides.
2. Lipoproteinau - cyfansoddyn cymhleth o brotein a lipid.
3. Metalloproteins - fel grŵp prosthetig yn yr ïonau metel (haearn, manganîs, copr, ac eraill).
4. Nucleoproteins - protein Adborth ac asidau niwclëig (DNA, RNA).
5. Fosfoproteidy - cydffurfiad y protein a gweddillion asid ffosfforig.
6. Chromoproteids - yn debyg iawn i'r metalloproteins, ond yn elfen sy'n rhan o'r grŵp prosthetig yn lliw cymhleth (coch - hemoglobin, gwyrdd - cloroffyl, ac yn y blaen).

Trafododd pob grŵp strwythur a nodweddion o broteinau yn wahanol. Mae'r swyddogaethau y maent yn perfformio, a bydd yn amrywio yn dibynnu ar y math o foleciwl.

Mae strwythur cemegol o broteinau

O'r safbwynt hwn proteinau - hir, cadwyn anferth gweddillion asid amino rhyng-gysylltiedig bondiau penodol a elwir yn peptid. O'r ochr asidau strwythurau gadael cangen - radicaliaid. Mae'r strwythur hwn yn y moleciwl Darganfuwyd gan E. Fischer ar ddechrau'r ganrif XXI.

Yn ddiweddarach, proteinau, strwythur a swyddogaeth proteinau wedi cael eu hastudio'n fanylach. Daeth yn amlwg bod y asidau amino sy'n ffurfio strwythur peptid, mae cyfanswm o 20, ond gallant felly gael eu cyfuno mewn ffyrdd gwahanol. Felly yr amrywiaeth o strwythurau polypeptid. Yn ogystal, yn y broses o fywyd a pherfformiad ei swyddogaethau proteinau yn gallu mynd trwy gyfres o drawsffurfiadau cemegol. O ganlyniad, maent yn newid y strwythur, ac mae cryn fath newydd o gysylltiad.

Er mwyn torri'r bond peptid, hy, tarfu ar strwythur protein o gadwyni rhaid eu dewis amodau llym iawn (tymheredd uchel, asid neu alcali catalydd). Mae hyn oherwydd y cryfder uchel y bondiau cofalent yn y moleciwl, sef, yn y grŵp peptid.

Canfod strwythur protein yn y labordy yn cael ei wneud gan ddefnyddio'r adwaith biwret - yr effaith ar polypeptid waddodi ffres hydrocsid, copr (II). Mae'r cymhleth o ïonau grŵp peptid a chopr yn darparu lliw fioled llachar.

Mae pedwar sefydliad strwythurol sylfaenol, pob un ohonynt wedi ei nodweddion ei hun o strwythur y proteinau.

Lefelau o sefydliad: strwythur sylfaenol

Fel y soniwyd uchod, mae'r peptid - cyfres o gweddillion asid amino gyda cynhwysiant, cyd-ensymau, neu hebddynt. Felly galw hyn strwythur sylfaenol y moleciwl, sydd yn naturiol, wrth gwrs, ei fod yn y asidau amino gwir ymuno â bondiau peptid, a dim byd arall. Hynny yw, y strwythur llinol polypeptid. Yn y strwythur penodol o'r proteinau o'r fath - yn y cyfuniad hwn o asidau yn hanfodol ar gyfer cyflawni swyddogaethau'r moleciwl protein. Diolch i'r nodweddion hyn yn bosibl, nid yn unig er mwyn nodi peptid ond hefyd i ragfynegi priodweddau a rôl o gwbl newydd, fel heb eu darganfod eto. Mae enghreifftiau o peptidau cael strwythur sylfaenol naturiol, - inswlin, pepsin, chymotrypsin, ac eraill.

cydffurfiad uwchradd

Strwythur a phriodweddau proteinau yn y categori hwn yn amrywio rhywfaint. Gall strwythur o'r fath yn cael ei ffurfio yn y lle cyntaf ar natur neu pan fydd yn destun hydrolysis cynradd anhyblyg, tymheredd neu gyflyrau eraill.

Mae gan y cydffurfiad tri math:

1. Smooth, coil rheolaidd, stereoregular adeiladwyd gan y gweddillion asid amino sy'n cael eu troi o amgylch yr echelin cysylltiad craidd. ddelir Dim ond at ei gilydd gan fondiau hydrogen sy'n digwydd rhwng y grŵp ocsigen o un peptid a'r hydrogen eraill. Yr hon strwythur yn gywir oherwydd y ffaith bod y tro ailadrodd gyfartal bob 4 lefel. Gall strwythur o'r fath fod yn llaw chwith a pravozakruchennoy. Ond proteinau yn y rhan fwyaf adnabyddus dextrorotatory a geir yn bennaf isomer. Gelwir cydffurfiad o'r fath yn alffa-strwythurau.
2. Mae cyfansoddiad a strwythur y protein math canlynol yn wahanol i'r un blaenorol gan nad yw'r bondiau hydrogen yn cael eu ffurfio rhwng yr ochr sefyll yn ochr ar un ochr gweddill y moleciwl a rhwng sylweddol symud, wherein o bell digon mawr. Am y rheswm hwn, mae'r strwythur cyfan yn dod yn cadwyni polypeptid neidr mwy tonnog, astrus. Mae un nodwedd a ddylai fod yn protein. Dylai strwythur y asidau amino y canghennau fod mor fyr ag un glycine neu alanine, er enghraifft. Gelwir y math hwn o cydffurfiad eilaidd yn cael ei beta-daflenni am eu gallu i aros gyda'i gilydd os yw ffurfio strwythur cyffredinol.
3. Perthyn i'r strwythur trydydd protein fath fel y fioleg dynodi raznorazbrosannye cymhleth, darnau di-drefn heb unrhyw stereoregularity ac yn gallu addasu strwythur dan ddylanwad amgylchiadau allanol.

Mae enghreifftiau o broteinau gael strwythur eilaidd wrth natur, yn cael ei datgelu.

addysg drydyddol

Mae hwn yn cydffurfiad eithaf cymhleth, ar ôl yr enw "belen o". Beth yw protein? Mae strwythur ei fod yn seiliedig ar y strwythur uwchradd, ond ychwanegodd mathau newydd o ryngweithio rhwng yr atomau o grwpiau, ac mae'r moleciwl cyfan plygiadau debyg, y cyfarwyddyd felly, y ffaith bod y grwpiau hydroffilig wedi cael eu cyfeirio i mewn i globylau a hydroffobig - allan.

Mae hyn yn esbonio'r gyfrifol am y moleciwl protein mewn atebion coloidaidd dŵr. Beth yw'r mathau o ryngweithiadau a oes?

1. bondiau hydrogen - yn aros yn ddigyfnewid rhwng yr un rhannau fel yn y strwythur uwchradd.
2. Y (hydroffilig) hydroffobig rhyngweithio - yn codi pan hydoddi mewn polypeptid dŵr.
3. atyniad Ïonig - raznozaryazhennymi a ffurfiwyd rhwng gweddillion asid amino grwpiau (radical).
4. rhyngweithio cofalent - gall cael ei ffurfio rhwng y safleoedd penodol asidig - moleciwlau cystein, neu yn hytrach, eu cynffonnau.

Felly, gall y cyfansoddiad a strwythur proteinau gael adeiledd trydyddol yn cael ei ddisgrifio fel rholio i mewn i gadwyni polypeptid globylau, cadw a sefydlogi ei chydffurfiad oherwydd gwahanol fathau o ryngweithiadau cemegol. Enghreifftiau o peptidau o'r fath: fosfoglitseratkenaza, tRNA, alffa-ceratin, fibroin sidan, ac eraill.

Mae'r strwythur cwaternaidd

Mae hwn yn un o'r rhai mwyaf anodd y globylau, sy'n ffurfio proteinau. Mae strwythur a swyddogaeth proteinau o gynllun o'r fath yn hyblyg iawn ac yn benodol.

Beth yw cydffurfiad hwn? Mae'n ychydig o (dwsinau weithiau) o gadwyni polypeptid mawr a bach, sy'n cael eu ffurfio annibynnol ar ei gilydd. Ond wedyn, oherwydd yr un rhyngweithio a ystyriwyd gennym ar gyfer y strwythur trydyddol peptidau hyn yn cael eu troi ac yn cydblethu. Felly cael globylau conformational cymhleth a all gynnwys atomau metel, a grwpiau lipid, a charbohydradau. Enghreifftiau o broteinau o'r fath: polymeras DNA, protein amlen firws tybaco, hemoglobin, ac eraill.

Mae'r holl strwythurau peptid rydym wedi trafod eu dulliau eu hunain o adnabod yn y labordy, yn seiliedig ar bosibiliadau cyfredol o ddefnyddio cromatograffi, centrifugation, electron a microsgopeg optegol a thechnolegau cyfrifiadurol uchel.

swyddogaethau

Mae strwythur a swyddogaeth proteinau yn cydberthyn yn agos â'i gilydd. Hynny yw, mae pob peptid yn chwarae rôl sy'n unigryw a phenodol. Mae yna hefyd y rhai sydd yn gallu perfformio mewn cell byw, nifer o drafodion sylweddol. Ond gellir ei grynhoi fel i fynegi swyddogaethau sylfaenol y moleciwlau protein yn y cyrff o fodau byw:

1. Darparu traffig. organebau neu organynnau gell, neu rai mathau o gelloedd yn gallu symud, toriadau, symudiadau. Mae'r protein yn cael ei ddarparu, gan ffurfio rhan o'u strwythur y cyfarpar modur: cilia, flagella, pilen cytoplasmig. Os byddwn yn siarad am yr anallu i dadleoliad y celloedd, gall y proteinau yn cyfrannu at eu lleihau (cyhyr myosin).
2. swyddogaeth maeth neu wrth gefn. Mae'n casgliad o foleciwlau protein mewn oocytes, embryonau a hadau planhigion ar gyfer y llenwad ar goll maetholion pellach. Ar ôl holltiad y peptidau yn cynhyrchu asidau amino a sylweddau fiolegol gweithredol, sy'n angenrheidiol ar gyfer datblygiad arferol o organebau byw.
3. Mae'r swyddogaeth ynni. Ar wahân i garbohydradau lluoedd gall y corff gynhyrchu a phroteinau. Yn y pydredd o 1 go peptid a ryddhawyd 17.6 kJ ynni defnyddiol ar ffurf adenosine triphosphate (ATP), sy'n cael ei wario ar brosesau hanfodol.
4. Signal a swyddogaeth reoleiddio. Mae'n cynnwys wrth gynnal monitro gofalus o brosesau parhaus a throsglwyddo signalau o'r gell i feinwe, oddi wrthynt i'r awdurdodau, o'r diweddaraf i'r system ac yn y blaen. Enghraifft nodweddiadol yw inswlin, sy'n gaeth yn cofnodi nifer y glwcos yn y gwaed.
5. swyddogaeth Derbynnydd. Mae'n cael ei gyflawni trwy newid y cydffurfiad y peptid gydag un ochr y bilen ac ymgysylltu ben arall y ailstrwythuro. Pan fydd hyn yn digwydd a throsglwyddo signal a'r wybodaeth sydd ei hangen. Mae'r rhan fwyaf o broteinau hyn yn cael eu hymgorffori yn y bilen cytoplasmic o gelloedd ac yn cynnal rheolaeth gaeth dros bob un o'r therethrough pasio materol. Hefyd yn eich rhybuddio am y newidiadau cemegol a ffisegol yn yr amgylchedd.
6. swyddogaeth trafnidiaeth y peptidau. Mae'n cael ei wneud bwydo proteinau a phroteinau cludwr. Mae eu rôl yn amlwg - cludo moleciwlau dymunol i'r safleoedd gyda chrynodiad isel o rannau uchel. Enghraifft nodweddiadol yw cludo ocsigen a charbon deuocsid o'r organau a meinweoedd y hemoglobin protein. Maent hefyd wedi cyflawni cyflwyno gyfansoddion gyda phwysau moleciwlaidd isel trwy bilen i mewn i'r gell.
7. swyddogaeth strwythur. Un o'r rhai mwyaf pwysig o'r rhai sy'n perfformio protein. Mae strwythur celloedd a'u organynnau ei ddarparu peptidau. Maent yn debyg i'r ffrâm yn diffinio siâp a strwythur. Yn ogystal, maent hefyd yn ei gefnogi, ac addasu os bydd angen. Felly, ar gyfer y twf a datblygiad yr holl organebau byw broteinau hanfodol yn y diet. peptidau o'r fath yn cynnwys elastin, tubulin, colagen, actin, a ceratin eraill.
8. Mae'r swyddogaeth catalytig. Ei perfformio ensymau. Niferus ac yn amrywiol, maent yn cyflymu holl adweithiau cemegol a biocemegol yn y corff. Heb eu cyfranogiad, byddai afal cyffredin yn y stumog yn gallu treulio dim ond am ddau ddiwrnod, mae'n debygol i blygu ar yr un pryd. Dan effaith catalase, peroxidase ac ensymau eraill, mae'r broses hon yn digwydd mewn dwy awr. Yn gyffredinol, mae'n diolch i'r rôl hon, anabolism protein a catabolism yn cael ei wneud, hynny yw, plastig a ynni metaboledd.

Mae rôl amddiffynnol

Mae sawl math o fygythiadau, o ba proteinau yn cael eu cynllunio i amddiffyn y corff.

Yn gyntaf, ymosodiad cemegol trawmatig adweithyddion, nwyon, moleciwlau, sylweddau sbectrwm gwahanol o weithredu. Peptidau yn gallu ymgysylltu â hwy mewn adwaith cemegol, trosi i ffurf ddiniwed neu yn syml niwtraleiddio.

Yn ail, y bygythiad corfforol o'r clwyf - os nad yw'r protein ffibrinogen mewn pryd yn cael ei drawsnewid i mewn i fibrin ar y safle o anaf, y gwaed nid yw'n geulo, ac felly bydd rhwystr yn digwydd. Yna, ar y groes, mae angen peptid plasmin clot sugno alluog ac adfer patency y llong.

Yn drydydd, y bygythiad o imiwnedd. Strwythur a gwerth y proteinau sy'n ffurfio amddiffynfeydd imiwnedd, yn hynod o bwysig. Gwrthgyrff, immunoglobulins, interferons - i gyd yn elfennau pwysig a sylweddol o'r lymffatig a systemau imiwnedd. Unrhyw gronynnau tramor, moleciwl maleisus, celloedd marw neu'n rhan o strwythur cyfan yn destun ymchwiliad ar unwaith gan y cyfansoddyn peptid. Dyna pam y gall person yn berchen ar, heb gymorth cyffuriau bob dydd i ddiogelu eu hunain rhag heintiau a firysau syml.

priodweddau ffisegol

Mae strwythur y celloedd protein yn benodol iawn ac yn dibynnu ar y swyddogaeth. Ond priodweddau ffisegol peptidau yn debyg ac yn gallu cael ei leihau i nodweddion canlynol.

1. moleciwlau Pwysau - i 1000000 Daltons.
2. Mewn hydoddiant dyfrllyd yn ffurfio'r system coloidaidd. Mae codi strwythur yn caffael gallu amrywio yn dibynnu ar y asidedd y cyfrwng.
3. Pan fydd yn agored i amodau llym (ymbelydredd, asid neu alcali, tymheredd, ac ati) yn gallu symud i lefelau conformations eraill, hy denature. Mae'r broses mewn 90% o achosion anghildroadwy. Fodd bynnag, mae yna symudiad gwrthwyneb - renaturation.

Mae hyn yn briodweddau sylfaenol o nodweddion ffisegol y peptidau.