Struktur molekul protein. Hubungan sifat, fungsi dan aktivitas protein dengan organisasi strukturalnya (spesifisitas, spesies, efek pengenalan, dinamisme, efek interaksi kooperatif).
Tupai adalah zat yang mengandung nitrogen dengan berat molekul tinggi yang terdiri dari residu asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Protein disebut juga protein;
Protein sederhana dibangun dari asam amino dan, setelah hidrolisis, hanya terurai menjadi asam amino. Protein kompleks adalah protein dua komponen yang terdiri dari beberapa protein sederhana dan komponen non-protein yang disebut gugus prostetik. Selama hidrolisis protein kompleks, selain asam amino bebas, bagian non-protein atau produk pemecahannya juga dilepaskan. Protein sederhana, pada gilirannya, dibagi berdasarkan beberapa kriteria yang dipilih secara kondisional menjadi beberapa subkelompok: protamin, histon, albumin, globulin, prolamin, glutelin, dll.
Klasifikasi protein kompleks didasarkan pada sifat kimia komponen non-proteinnya. Sesuai dengan ini, mereka membedakan: fosfoprotein (mengandung asam fosfat), kromoprotein (mengandung pigmen), nukleoprotein (mengandung asam nukleat), glikoprotein (mengandung karbohidrat), lipoprotein (mengandung lipid) dan metalloprotein (mengandung logam).
3. Struktur protein.
Urutan residu asam amino dalam rantai polipeptida suatu molekul protein disebut struktur protein primer. Struktur utama protein, selain jumlah besar ikatan peptida, biasanya juga mengandung sejumlah kecil ikatan disulfida (-S-S-). Konfigurasi spasial rantai polipeptida, lebih tepatnya tipenya heliks polipeptida, mendefinisikansekunder struktur protein, itu disajikan di terutama α-heliks, yang diikat oleh ikatan hidrogen. struktur tersier- rantai polipeptida, terlipat seluruhnya atau sebagian menjadi spiral, terletak atau dikemas dalam ruang (dalam bentuk bola). Stabilitas struktur tersier protein yang diketahui dijamin oleh ikatan hidrogen, gaya van der Waals antarmolekul, interaksi elektrostatik gugus bermuatan, dll.
Struktur protein kuarter - suatu struktur yang terdiri dari sejumlah rantai polipeptida yang menempati posisi tetap relatif satu sama lain.
Contoh klasik dari protein yang memiliki struktur kuaterner adalah hemoglobin.
Sifat fisik protein: viskositas larutan yang tinggi,
difusi yang tidak signifikan, kemampuan untuk membengkak dalam batas yang luas, aktivitas optik, mobilitas dalam medan listrik, tekanan osmotik rendah dan tekanan onkotik tinggi, kemampuan menyerap sinar UV pada 280 nm, seperti asam amino, bersifat amfoter karena adanya gugus NH2 dan COOH bebas dan masing-masing dicirikan oleh semua sifat asam dan basa. Mereka telah menyatakan sifat hidrofilik. Solusi mereka sangat rendah tekanan osmotik, viskositas tinggi dan kemampuan difusi rendah. Protein mampu membengkak dalam batas yang sangat besar. Keadaan koloid protein dikaitkan dengan fenomena hamburan cahaya, yang mendasari penentuan kuantitatif protein dengan nefelometri.
Protein mampu mengadsorpsi senyawa organik dengan berat molekul rendah dan ion anorganik pada permukaannya. Properti ini menentukan fungsi transportasi protein individu.
Sifat kimia protein beragam, karena radikal samping residu asam amino mengandung gugus fungsi yang berbeda (-NH2, -COOH, -OH, -SH, dll). Reaksi khas protein adalah hidrolisis ikatan peptida. Karena adanya gugus amino dan karboksil, protein mempunyai sifat amfoter.
Denaturasi Protein- rusaknya ikatan yang menstabilkan struktur kuaterner, tersier dan sekunder, menyebabkan disorientasi konfigurasi molekul protein dan disertai hilangnya sifat aslinya.
Ada faktor fisik (suhu, tekanan, tekanan mekanis, ultrasonik dan radiasi pengion) dan kimia (logam berat, asam, basa, pelarut organik, alkaloid) yang menyebabkan denaturasi.
Proses sebaliknya adalah renaturasi, yaitu pemulihan sifat fisikokimia dan biologi protein. Renaturasi tidak mungkin dilakukan jika struktur primer terpengaruh.
Sebagian besar protein didenaturasi ketika dipanaskan dengan larutan di atas 50-60 o C. Manifestasi eksternal dari denaturasi adalah hilangnya kelarutan, terutama pada titik isoelektrik, peningkatan viskositas larutan protein, dan peningkatan jumlah larutan protein. SH-rpypp fungsional bebas dan perubahan sifat hamburan sinar-X, butiran molekul protein asli terungkap dan struktur acak dan tidak teratur terbentuk.
Fungsi kontraktil. aktin dan miosin adalah protein spesifik jaringan otot. Fungsi struktural. protein fibrilar, khususnya kolagen pada jaringan ikat, keratin pada rambut, kuku, kulit, elastin pada dinding pembuluh darah, dll.
Fungsi hormonal. Sejumlah hormon diwakili oleh protein atau polipeptida, misalnya hormon kelenjar pituitari, pankreas, dll. Beberapa hormon merupakan turunan asam amino.
Fungsi nutrisi (cadangan). protein cadangan yang merupakan sumber nutrisi bagi janin. Protein utama susu (kasein) juga menjalankan fungsi nutrisi utama.
Biologis fungsi protein. Keanekaragaman protein dalam organisasi struktural dan fungsi biologis. Polimorfisme. Perbedaan komposisi protein organ dan jaringan. Perubahan komposisi selama entogenesis dan penyakit.
-Berdasarkan tingkat kesulitan Struktur protein dibagi menjadi sederhana dan kompleks. Sederhana atau satu komponen protein hanya terdiri dari bagian protein dan setelah hidrolisis menghasilkan asam amino. KE kompleks atau dua komponen termasuk protein V yang meliputi protein dan kelompok tambahan yang bersifat non-protein, disebut prostetik. ( bisa berupa lipid, karbohidrat, asam nukleat); Oleh karena itu, protein kompleks disebut lipoprotein, glikoprotein, nukleoprotein.
- Menurut bentuk molekul protein protein dibagi menjadi dua kelompok: fibrilar (berserat) dan globular (sel darah). Protein fibrilar ditandai dengan rasio panjang terhadap diameter yang tinggi (beberapa puluh unit). Molekulnya berfilamen dan biasanya dikumpulkan dalam bundel yang membentuk serat. (merupakan komponen utama lapisan luar kulit yang membentuk lapisan pelindung tubuh manusia). Mereka juga terlibat dalam pembentukan jaringan ikat, termasuk tulang rawan dan tendon.
Sebagian besar protein alami berbentuk globular. Untuk protein globular ditandai dengan rasio kecil panjang terhadap diameter molekul (beberapa unit). Memiliki konformasi yang lebih kompleks, protein globular menjalankan fungsi yang lebih beragam.
-Dalam kaitannya dengan pelarut yang dipilih secara konvensional mengalokasikan albuminDanglobulin. Albumin larut dengan sangat baik V air dan larutan garam pekat. Globulin jangan larut dalam air dan V larutan garam dengan konsentrasi sedang..
--Klasifikasi fungsional protein yang paling memuaskan, karena tidak didasarkan pada tanda acak, tetapi pada fungsi yang dilakukan. Selain itu, dimungkinkan untuk menyoroti kesamaan struktur, sifat dan aktivitas fungsional protein spesifik yang termasuk dalam kelas mana pun.
Protein yang aktif secara katalitik ditelepon enzim. Mereka mengkatalisis hampir semua transformasi kimia di dalam sel. Kelompok protein ini akan dibahas secara rinci pada Bab 4.
Hormon mengatur metabolisme di dalam sel dan mengintegrasikan metabolisme di berbagai sel tubuh secara keseluruhan.
Reseptor secara selektif mengikat berbagai regulator (hormon, mediator) pada permukaan membran sel.
Mengangkut protein melakukan pengikatan dan pengangkutan zat antar jaringan dan melalui membran sel.
Protein struktural . Pertama-tama, kelompok ini mencakup protein yang terlibat dalam pembangunan berbagai membran biologis.
Tupai - penghambat enzim merupakan sekelompok besar inhibitor endogen. Mereka mengatur aktivitas enzim.
Kontraktif tupai memberikan proses kontraksi mekanis menggunakan energi kimia.
Protein beracun - beberapa protein dan peptida yang disekresikan oleh organisme (ular, lebah, mikroorganisme) yang beracun bagi organisme hidup lainnya.
Protein pelindung. antibodi - zat protein yang diproduksi oleh tubuh hewan sebagai respons terhadap masuknya antigen. Antibodi, berinteraksi dengan antigen, menonaktifkannya dan dengan demikian melindungi tubuh dari pengaruh senyawa asing, virus, bakteri, dll.
Komposisi protein tergantung pada fisiologis. Aktivitas, komposisi makanan dan pola makan, bioritme. Selama perkembangan, komposisinya berubah secara signifikan (dari zigot hingga pembentukan organ yang berdiferensiasi dengan fungsi khusus). Misalnya, sel darah merah mengandung hemoglobin, yang menjamin pengangkutan oksigen dalam darah, sel tikus mengandung protein kontraktil aktin dan miosin, retina mengandung protein rhodopsin, dll. Pada penyakit, komposisi protein berubah—proteinopati. Proteinopati herediter berkembang sebagai akibat kerusakan pada peralatan genetik. Suatu protein tidak disintesis sama sekali atau disintesis, tetapi struktur utamanya berubah (anemia sel sabit). Setiap penyakit disertai dengan perubahan komposisi protein, mis. proteinopati didapat berkembang. Dalam hal ini, struktur primer protein tidak terganggu, namun terjadi perubahan kuantitatif pada protein, terutama pada organ dan jaringan tempat proses patologis berkembang. Misalnya, dengan pankreatitis, produksi enzim yang diperlukan untuk pencernaan nutrisi di saluran pencernaan menurun.
Faktor kerusakan struktur dan fungsi protein, peran kerusakan dalam patogenesis penyakit. Proteinopati
Komposisi protein dalam tubuh orang dewasa yang sehat relatif konstan, meskipun perubahan jumlah protein individu dalam organ dan jaringan mungkin terjadi. Pada berbagai penyakit terjadi perubahan komposisi protein jaringan. Perubahan ini disebut proteinopati. Ada proteinopati herediter dan didapat. Proteinopati herediter berkembang sebagai akibat kerusakan pada perangkat genetik seseorang. Suatu protein tidak disintesis sama sekali atau disintesis tetapi disintesis struktur primer berubah. Setiap penyakit disertai dengan perubahan komposisi protein tubuh, yaitu. proteinopati didapat berkembang. Dalam hal ini, struktur primer protein tidak terganggu, tetapi biasanya terjadi perubahan kuantitatif pada protein, terutama pada organ dan jaringan tempat proses patologis berkembang. Misalnya, dengan pankreatitis, produksi enzim yang diperlukan untuk pencernaan nutrisi di saluran pencernaan menurun.
Dalam beberapa kasus, proteinopati didapat berkembang sebagai akibat dari perubahan kondisi di mana protein berfungsi. Jadi, ketika pH lingkungan berubah ke sisi basa (alkalosa dari berbagai sifat), konformasi hemoglobin berubah, afinitasnya terhadap O2 meningkat dan pengiriman O2 ke jaringan menurun (hipoksia jaringan).
Kadang-kadang, akibat suatu penyakit, kadar metabolit dalam sel darah dan serum meningkat, yang menyebabkan modifikasi protein tertentu dan terganggunya fungsinya.
Selain itu, protein yang biasanya terdeteksi di sana hanya dalam jumlah kecil dapat dilepaskan dari sel-sel organ yang rusak ke dalam darah. Untuk berbagai penyakit, studi biokimia tentang komposisi protein darah sering digunakan untuk memperjelas diagnosis klinis.
4. Struktur primer protein. Ketergantungan sifat dan fungsi protein pada struktur utamanya. Perubahan struktur primer, proteinopati.
Protein struktural sitoskeleton, seperti semacam penguat, memberi bentuk pada sel dan banyak organel serta terlibat dalam perubahan bentuk sel. Sebagian besar protein struktural berbentuk filamen: misalnya, monomer aktin dan tubulin berbentuk globular, protein larut, tetapi setelah terpolimerisasi, mereka membentuk filamen panjang yang membentuk sitoskeleton, sehingga sel dapat mempertahankan bentuknya. Kolagen dan elastin adalah komponen utama zat antar sel jaringan ikat (misalnya tulang rawan), dan protein struktural lainnya, keratin, terdiri dari rambut, kuku, bulu burung, dan beberapa cangkang.
Fungsi pelindung
Ada beberapa jenis fungsi pelindung protein:
Perlindungan fisik. Kolagen mengambil bagian di dalamnya - protein yang membentuk dasar zat antar sel jaringan ikat (termasuk tulang, tulang rawan, tendon, dan lapisan dalam kulit (dermis)); keratin, yang menjadi dasar sisik tanduk, rambut, bulu, tanduk dan turunan epidermis lainnya.
Biasanya, protein tersebut dianggap sebagai protein dengan fungsi struktural. Contoh kelompok protein ini adalah fibrinogen dan trombin, yang berperan dalam pembekuan darah.
Perlindungan bahan kimia. Pengikatan racun oleh molekul protein dapat memastikan detoksifikasinya. Enzim hati memainkan peran yang sangat penting dalam detoksifikasi pada manusia, memecah racun atau mengubahnya menjadi bentuk larut, yang memfasilitasi pembuangannya dengan cepat dari tubuh. Perlindungan kekebalan. Protein yang membentuk darah dan cairan biologis lainnya terlibat dalam respons pertahanan tubuh terhadap kerusakan dan serangan patogen., menempel pada zat, antigen, yang asing bagi organisme tertentu, dan dengan demikian menetralisirnya, mengarahkannya ke tempat kehancuran. Antibodi dapat disekresikan ke dalam ruang antar sel atau berlabuh di membran limfosit B khusus yang disebut plasmasit.
Meskipun enzim memiliki afinitas yang terbatas terhadap substrat, karena pengikatan yang terlalu kuat pada substrat dapat mengganggu reaksi yang dikatalisis, persistensi pengikatan antibodi terhadap antigen tidak terbatas.
Fungsi regulasi
Banyak proses di dalam sel diatur oleh molekul protein, yang tidak berfungsi sebagai sumber energi atau bahan pembangun sel. Protein ini mengatur transkripsi, translasi, penyambungan, serta aktivitas protein lain, dll. Protein menjalankan fungsi pengaturannya baik melalui aktivitas enzimatik (misalnya, protein kinase) atau melalui pengikatan spesifik ke molekul lain, yang biasanya mempengaruhi interaksi dengan molekul enzim ini. Dengan demikian, transkripsi gen ditentukan oleh pelekatan faktor transkripsi - protein aktivator dan protein penekan - pada rangkaian pengatur gen. Pada tingkat translasi, pembacaan banyak mRNA juga diatur oleh penambahan faktor protein, dan degradasi RNA dan protein juga dilakukan oleh kompleks protein khusus. Peran paling penting
Protein kinase berperan dalam pengaturan proses intraseluler - enzim yang mengaktifkan atau menekan aktivitas protein lain dengan mengikat gugus fosfat ke dalamnya.
Fungsi struktural protein Fungsi struktural protein
- apakah itu protein
- berpartisipasi dalam pembentukan hampir semua organel sel, yang sangat menentukan struktur (bentuknya);
- membentuk sitoskeleton, yang memberi bentuk pada sel dan banyak organel serta memberikan bentuk mekanis pada sejumlah jaringan;
merupakan bagian dari zat antar sel, yang sangat menentukan struktur jaringan dan bentuk tubuh hewan.
Protein dari zat antar sel
Di dalam tubuh manusia terdapat lebih banyak protein antar sel daripada semua protein lainnya. Protein struktural utama dari zat antar sel adalah protein fibrilar.
Kolagen Kolagen adalah keluarga protein yang membentuk 25 - 30% tubuh manusia. massa total semua protein. Kecuali fungsi struktural
Kolagen juga melakukan fungsi mekanis, pelindung, nutrisi dan reparatif.
Secara total, manusia memiliki 28 jenis kolagen. Semuanya memiliki struktur yang serupa.
elastin
Elastin tersebar luas di jaringan ikat, terutama di kulit, paru-paru, dan pembuluh darah. Karakteristik umum untuk elastin dan kolagen adalah konten yang bagus glisin dan prolin. Elastin mengandung lebih banyak valin dan alanin serta lebih sedikit asam glutamat dan arginin dibandingkan kolagen. Elastin mengandung desmosine dan isodesmosine. senyawa ini hanya dapat ditemukan pada elastin. Elastin tidak larut dalam larutan air (seperti kolagen), dalam larutan garam, asam dan basa, bahkan ketika dipanaskan. Elastin mengandung sejumlah besar residu asam amino dengan gugus samping non-polar, yang tampaknya menentukan tingginya elastisitas seratnya.
Protein matriks ekstraseluler lainnya
Keratin dibagi menjadi dua kelompok: α-keratin dan β-keratin. Kekuatan keratin mungkin berada di urutan kedua setelah kitin. Fitur karakteristik keratin adalah ketidaklarutannya sepenuhnya dalam air pada pH 7,0. Mereka mengandung residu semua asam amino dalam molekul. Mereka berbeda dari protein struktural fibrilar lainnya (misalnya, kolagen) terutama dalam peningkatan kandungan residu sistein. Struktur utama rantai polipeptida a-keratin tidak memiliki periodisitas.
Protein filamen perantara lainnya
Pada jenis jaringan lain (kecuali epitel), filamen perantara dibentuk oleh protein yang strukturnya mirip dengan keratin - vimentin, protein neurofilamen, dll. Protein lamin di sebagian besar sel eukariotik membentuk lapisan dalam membran inti. Lamina inti yang menyusunnya menopang membran inti dan bersentuhan dengan kromatin dan RNA inti.
tubulin
Protein struktural organel
Protein menciptakan dan menentukan bentuk (struktur) banyak organel seluler. Organel seperti ribosom, proteasom, pori-pori inti, dll. sebagian besar terdiri dari protein. Histon diperlukan untuk perakitan dan pengemasan untaian DNA menjadi kromosom. Dinding sel beberapa protista (misalnya Chlamydomonas) terdiri dari protein; Dinding sel banyak bakteri dan archaea mengandung lapisan protein (lapisan S), yang melekat pada dinding sel pada spesies gram positif, dan pada dinding sel pada spesies gram negatif. membran luar. Flagela prokariotik terbuat dari protein flagellin.
Yayasan Wikimedia.
2010.
Lihat apa “Fungsi struktural protein” di kamus lain: Cara yang berbeda Gambar-gambar protein menggunakan contoh enzim triosephosphate isomerase. Di sebelah kiri adalah model “tongkat”, yang menggambarkan semua atom dan ikatan di antara mereka; Warna menunjukkan elemennya. Motif struktural digambarkan di tengah... Wikipedia
Studi tentang struktur atom kondensor. media dengan metode difraksi neutron energi rendah inti atom(hamburan koheren elastis). Dalam H.s. neutron dengan panjang gelombang de Broglie l >= 0,3 digunakan Hamburan gelombang neutron di… … Ensiklopedia fisik
Istilah ini memiliki arti lain, lihat Protein (arti). Protein (protein, polipeptida) dengan berat molekul tinggi bahan organik, terdiri dari asam alfa amino yang dihubungkan dalam rantai melalui ikatan peptida. Pada organisme hidup... ... Wikipedia
Senyawa alami dengan berat molekul tinggi yang merupakan dasar struktural semua organisme hidup dan memainkan peran penting dalam proses kehidupan. B. meliputi protein, asam nukleat, dan polisakarida; yang campuran juga dikenal...
Kristal dari berbagai protein ditumbuhkan Stasiun ruang angkasa"Mir" dan selama penerbangan ulang-alik NASA. Protein yang sangat murni membentuk kristal pada suhu rendah, yang digunakan untuk mendapatkan model protein. Protein (protein, ... ... Wikipedia
- (faktor transkripsi) protein yang mengontrol proses sintesis mRNA pada cetakan DNA (transkripsi) dengan mengikat bagian DNA tertentu. Faktor transkripsi menjalankan fungsinya baik secara mandiri atau bersama-sama... ... Wikipedia
Faktor transkripsi (transkripsi faktor) adalah protein yang mengontrol transfer informasi dari molekul DNA ke struktur mRNA (transkripsi) dengan mengikat bagian tertentu dari DNA. Faktor transkripsi menjalankan fungsinya... ... Wikipedia
Keadaan kualitatif khusus dunia mungkin merupakan langkah penting dalam perkembangan Alam Semesta. Tentu saja pendekatan ilmiah hakikat kehidupan terfokus pada masalah asal usulnya, pembawa materinya, perbedaan makhluk hidup dan tak hidup, serta evolusi... ... Ensiklopedia Filsafat
Saling tarik menarik atom, mengarah pada pembentukan molekul dan kristal. Merupakan kebiasaan untuk mengatakan bahwa dalam suatu molekul atau kristal terdapat struktur kimia antara atom-atom yang bertetangga. Valensi suatu atom (yang dibahas lebih rinci di bawah) menunjukkan jumlah ikatan... Besar Ensiklopedia Soviet
Protein dan fungsinya.Mari kita pelajari zat dasar penyusun tubuh kita. Beberapa yang paling penting adalah protein.
Tupai(protein, polipeptida) – zat karbon yang terdiri dari rantai asam amino. Wajib bagian yang tidak terpisahkan semua sel.
Asam amino- senyawa karbon yang molekulnya secara bersamaan mengandung gugus karboksil (-COOH) dan amina (NH2).
Senyawa yang terdiri dari sejumlah besar asam amino disebut - polipeptida. Setiap protein memiliki proteinnya sendiri struktur kimia adalah polipeptida. Beberapa protein terdiri dari beberapa rantai polipeptida. Kebanyakan protein mengandung rata-rata 300-500 residu asam amino. Ada beberapa protein alami yang sangat pendek, panjang 3-8 asam amino, dan biopolimer sangat panjang, panjang lebih dari 1500 asam amino.
Sifat-sifat protein ditentukan oleh komposisi asam aminonya, dalam urutan yang tetap, dan komposisi asam amino, pada gilirannya, ditentukan kode genetik. Saat membuat protein, 20 asam amino standar digunakan.
Struktur protein.
Ada beberapa tingkatan:
- Struktur primer - ditentukan oleh urutan pergantian asam amino dalam rantai polipeptida.
Dua puluh asam amino yang berbeda dapat diumpamakan dengan 20 huruf alfabet kimia, yang darinya “kata-kata” terdiri dari 300-500 huruf. Dengan 20 huruf Anda dapat menulis dalam jumlah yang tidak terbatas kata-kata yang panjang. Jika kita berasumsi bahwa mengganti atau menata ulang setidaknya satu huruf dalam sebuah kata sudah cukup arti baru, maka banyaknya kombinasi kata yang panjangnya 500 huruf adalah 20.500.
Diketahui bahwa mengganti satu unit asam amino dengan unit asam amino lainnya dalam molekul protein akan mengubah sifat-sifatnya. Setiap sel berisi beberapa ribu jenis yang berbeda molekul protein, dan masing-masingnya dicirikan oleh urutan asam amino yang ditentukan secara ketat. Urutan pergantian asam amino dalam molekul protein tertentulah yang menentukan sifat fisikokimia dan khususnya sifat biologis. Para peneliti mampu menguraikan urutan asam amino dalam molekul protein panjang dan mensintesis molekul tersebut.
- Struktur sekunder – molekul protein berbentuk spiral, dengan jarak antar lilitan yang sama.
Di antara kelompok N-H dan C=O terletak pada belokan yang berdekatan, timbul ikatan hidrogen. Mereka diulang berkali-kali, menyatukan putaran spiral yang teratur.
- Struktur tersier– pembentukan kumparan spiral.
Kekusutan ini terbentuk oleh jalinan teratur bagian-bagian rantai protein. Kelompok asam amino yang bermuatan positif dan negatif tertarik dan menyatukan bagian rantai protein yang terpisah jauh. Bagian lain dari molekul protein, yang membawa, misalnya radikal “anti air” (hidrofobik), juga saling berdekatan.
Setiap jenis protein mempunyai ciri khas berupa bola dengan lekukan dan lekukan. Struktur tersier bergantung pada struktur primer, yaitu urutan asam amino dalam rantai.
- Struktur Kuarter– protein komposit yang terdiri dari beberapa rantai yang berbeda dalam struktur primer.
Dengan bergabung bersama mereka menciptakan protein kompleks, tidak hanya memiliki struktur tersier, tetapi juga kuaterner.Denaturasi protein.
Di bawah pengaruh radiasi pengion, suhu tinggi, agitasi yang kuat, nilai pH yang ekstrim (konsentrasi ion hidrogen), serta sejumlah pelarut organik seperti alkohol atau aseton, protein mengubah sifat-sifatnya. keadaan alami. Pelanggaran struktur alami tupai itu dipanggil denaturasi. Sebagian besar protein kehilangan aktivitas biologisnya, meskipun struktur utamanya tidak berubah setelah denaturasi. Faktanya adalah bahwa dalam proses denaturasi, struktur sekunder, tersier dan kuaterner terjadi karena interaksi yang lemah antara residu asam amino, dan ikatan peptida kovalen (dengan pembagian elektron) tidak terputus. Denaturasi ireversibel dapat diamati ketika protein cair dan bening dipanaskan telur ayam: Menjadi padat dan buram. Denaturasi juga bisa bersifat reversibel. Setelah menghilangkan faktor denaturasi, banyak protein yang dapat kembali bentuk alami, yaitu mengubah alam.
Kemampuan protein untuk mengalami perubahan reversibel struktur spasial sebagai respons terhadap tindakan fisik atau faktor kimia mendasari sifat lekas marah - properti yang paling penting semua makhluk hidup.
Fungsi protein.
Katalis.
Ratusan reaksi biokimia terjadi terus menerus di setiap sel hidup. Selama reaksi ini terjadi pembelahan dan oksidasi zat yang berasal dari luar. nutrisi. Sel menggunakan energi nutrisi yang diperoleh sebagai hasil oksidasi dan produk pemecahannya untuk mensintesis berbagai senyawa organik yang dibutuhkannya. Terjadinya reaksi semacam itu dengan cepat dipastikan oleh katalis biologis, atau akselerator reaksi - enzim. Lebih dari seribu enzim berbeda diketahui. Mereka semua adalah tupai.
Protein enzim mempercepat reaksi dalam tubuh. Enzim terlibat dalam pemecahan molekul kompleks (katabolisme) dan sintesisnya (anabolisme), serta pembuatan dan perbaikan sintesis DNA dan cetakan RNA.Struktural.
Protein struktural sitoskeleton, seperti semacam penguat, memberi bentuk pada sel dan banyak organel serta terlibat dalam perubahan bentuk sel. Kolagen dan elastin adalah komponen utama zat antar sel jaringan ikat (misalnya tulang rawan), dan protein struktural lainnya, keratin, terdiri dari rambut, kuku, bulu burung, dan beberapa cangkang.
Protektif.
- Perlindungan fisik.(contoh: kolagen adalah protein yang menjadi dasar zat antar sel jaringan ikat)
- Perlindungan bahan kimia. Pengikatan racun oleh molekul protein memastikan detoksifikasinya. (contoh: enzim hati yang memecah racun atau mengubahnya menjadi bentuk larut, sehingga memudahkan pembuangannya dengan cepat dari tubuh)
Peraturan.
- Perlindungan kekebalan. Ketika bakteri atau virus masuk ke dalam darah hewan dan manusia, tubuh bereaksi dengan memproduksi virus khusus protein pelindung- antibodi. Protein ini berikatan dengan protein patogen asing bagi tubuh, sehingga menghambat aktivitas vitalnya. Untuk setiap protein asing, tubuh memproduksi “anti-protein” khusus - antibodi.
Hormon dibawa dalam darah. Kebanyakan hormon hewan adalah protein atau peptida. Pengikatan suatu hormon ke reseptor merupakan sinyal yang memicu respon di dalam sel. Hormon mengatur konsentrasi zat dalam darah dan sel, pertumbuhan, reproduksi dan proses lainnya. Contoh protein tersebut adalah insulin, yang mengatur konsentrasi glukosa dalam darah.
Sel berinteraksi satu sama lain menggunakan protein pemberi sinyal yang ditransmisikan melalui zat antar sel. Protein tersebut mencakup, misalnya, sitokin dan faktor pertumbuhan.
Sitokin- molekul informasi peptida kecil. Mereka mengatur interaksi antar sel, menentukan kelangsungan hidup mereka, merangsang atau menekan pertumbuhan, diferensiasi, aktivitas fungsional dan kematian sel terprogram, dan memastikan koordinasi tindakan sistem kekebalan, endokrin dan saraf.
Mengangkut.
Hanya protein yang mengangkut zat dalam darah, misalnya, lipoprotein(perpindahan lemak) hemoglobin(transportasi oksigen), transferin(transportasi besi) atau melintasi membran - Na+,K+-ATPase(berlawanan dengan transpor transmembran ion natrium dan kalium), Ca2+-ATPase(memompa ion kalsium keluar sel).
Reseptor.
Reseptor protein dapat terletak di sitoplasma atau tertanam di dalamnya membran sel. Salah satu bagian dari molekul reseptor merasakan sinyal, paling sering berupa bahan kimia, dan dalam beberapa kasus cahaya, dampak mekanis(misalnya peregangan) dan rangsangan lainnya.
Konstruksi
Dalam proses evolusi, hewan telah kehilangan kemampuan untuk mensintesis sepuluh asam amino yang sangat kompleks, yang disebut asam amino esensial. Mereka memasukkannya ke dalam bentuk jadi dengan makanan nabati dan hewani. Asam amino tersebut ditemukan dalam protein produk susu (susu, keju, keju cottage), telur, ikan, daging, serta kedelai, kacang-kacangan dan beberapa tanaman lainnya. Di saluran pencernaan, protein dipecah menjadi asam amino, yang diserap ke dalam darah dan masuk ke dalam sel. Di dalam sel, dari asam amino siap pakai, proteinnya sendiri, yang merupakan karakteristik organisme tertentu, dibangun. Protein adalah komponen penting dari semua struktur seluler dan inilah peran penting konstruksinya.
Energi.
Protein dapat berfungsi sebagai sumber energi bagi sel. Dengan kekurangan karbohidrat atau lemak, molekul asam amino teroksidasi. Energi yang dikeluarkan dalam hal ini digunakan untuk menjaga proses vital tubuh. Selama puasa jangka panjang, protein dari otot, organ limfoid, jaringan epitel, dan hati digunakan.
Bermotor (motor).
Seluruh kelas protein motorik memberikan pergerakan tubuh, misalnya kontraksi otot, termasuk pergerakan jembatan miosin di otot, dan pergerakan sel di dalam tubuh (misalnya, pergerakan leukosit amoeboid).
Sebenarnya sangat Deskripsi Singkat fungsi protein, yang hanya dapat dengan jelas menunjukkan fungsi dan signifikansinya dalam tubuh.
Sedikit video untuk dipahami tentang protein:
Protein itu alami senyawa organik, yang memiliki struktur molekul tinggi. Molekul zat ini merupakan polimer tidak bercabang. Protein dibangun dari Mereka mewakili unit struktural minimal dari sebuah molekul - monomer. Semua komponen protein dihubungkan oleh ikatan polipeptida, atau urea, dalam jumlah yang cukup rantai panjang. Di mana massa molekul dapat berkisar dari beberapa ribu hingga jutaan partikel atom.
Protein macam apa itu?
Untuk menentukan fungsi utama suatu protein, perlu dipahami struktur zat tersebut. Pada saat ini Ada dua jenis komponen penting ini bagi manusia: fibrillar dan globular. Mereka dibedakan terutama karena perbedaan molekul.
Zat berbentuk bulat sangat larut tidak hanya dalam air, tetapi juga dalam larutan garam. Apalagi molekul protein tersebut memiliki bentuk bulat. Kelarutan yang baik tersebut dapat dengan mudah dijelaskan oleh lokasi residu asam amino bermuatan, yang dikelilingi oleh cangkang hidrasi, pada permukaan globul. Inilah yang menjamin hal tersebut kontak yang bagus dengan berbagai pelarut. Perlu dicatat bahwa kelompok komponen globular mencakup semua enzim, serta hampir semua protein yang aktif secara biologis.
Adapun zat fibrilar, molekulnya memiliki struktur berserat. Fungsi katalitik protein sangat penting. Oleh karena itu, sulit membayangkan pelaksanaannya tanpa zat pembantu. Protein fibrilar tidak larut baik dalam larutan garam maupun di dalam air biasa. Molekulnya tersusun paralel dalam rantai polipeptida. Zat-zat tersebut terlibat dalam pembentukan tertentu elemen struktural jaringan ikat. Ini adalah elastin, keratin, kolagen.
Kelompok khusus terdiri dari kelompok yang tidak hanya terdiri dari asam amino, tetapi juga asam nukleat, karbohidrat dan zat lainnya. Semua komponen ini berperan peran khusus. Arti khusus memiliki fungsi katalitik protein. Selain itu, zat serupa adalah pigmen pernapasan, hormon, dan juga perlindungan yang andal untuk organisme apa pun. Biosintesis protein terjadi pada ribosom. Proses ini ditentukan oleh penerjemahan kode asam nukleat.
Fungsi katalitik protein
Katalisis berbagai zat kimia- ini yang paling banyak fungsi utama protein. Proses serupa dilakukan oleh enzim. Ini adalah protein yang memiliki sifat katalitik spesifik. Masing-masing zat ini dapat melakukan satu atau beberapa reaksi serupa. Enzim mengkatalisis pemecahan molekul kompleks, serta sintesisnya. Reaksi-reaksi ini disebut katabolisme dan anabolisme. Fungsi katalitik protein juga melibatkan perbaikan dan sintesis matriks RNA.
Apa itu katalisis
Pada tahun 2013, para ilmuwan telah mengidentifikasi lebih dari 5 ribu enzim. Zat-zat tersebut dapat mempengaruhi jalannya hampir semua reaksi biokimia. Untuk memahami fungsi katalitik protein dengan lebih jelas, ada baiknya memahami apa itu katalisis. DENGAN bahasa Yunani konsep ini diterjemahkan sebagai "penghentian". Katalisis adalah perubahan laju aliran apa pun reaksi kimia. Hal ini terjadi di bawah pengaruh senyawa tertentu. Enzim melakukan fungsi katalitik protein. Contoh fenomena ini terjadi pada Kehidupan sehari-hari selalu. Orang-orang tidak menyadarinya.
Contoh fungsi katalitik
Untuk memahami cara kerja enzim, ada baiknya melihat beberapa contoh. Jadi, apa fungsi katalitik protein? Contoh:
- Selama fotosintesis, ribulosa bifosfat karboksilase mengkatalisis fiksasi CO2.
- Hidrogen peroksida terurai menjadi oksigen dan air.
- DNA disintesis oleh DNA polimerase.
- Amilase mampu memecah pati menjadi maltosa.
- Degradasi asam karbonat: CO 2 + H 2 O HCO 3 + H +.
Fungsi katalitik protein adalah untuk mempercepat apapun transformasi kimia. Reaksi tersebut meliputi sintesis, penguraian zat, transfer atom individu atau elektron dari satu komponen ke komponen lainnya.
Fungsi transportasi
Aktivitas vital sel mana pun harus dipertahankan berbagai zat, yang tidak hanya menjadi bahan bangunan bagi mereka, tetapi juga semacam energi. Fungsi biologis protein meliputi transportasi. Komponen inilah yang menyuplai semua zat penting ke sel, karena membran dibangun dari beberapa lapisan lipid. Di sinilah berbagai protein ditemukan. Dalam hal ini, area hidrofilik semuanya terkonsentrasi di permukaan, dan ekornya berada pada ketebalan membran. Struktur ini tidak memungkinkan zat yang sangat penting - ion - menembus ke dalam sel. logam alkali, asam amino dan gula. Protein mengangkut semua komponen ini ke dalam sel untuk nutrisinya. Misalnya, hemoglobin mengangkut oksigen.
Reseptor
Fungsi utama protein tidak hanya memberikan nutrisi pada sel-sel organisme hidup, tetapi juga membantu mengenali sinyal-sinyal yang datang lingkungan luar dan sel-sel di sekitarnya. Paling contoh cemerlang Fenomena ini disebabkan oleh reseptor asetilkolin yang terletak pada membran dekat kontak interneuron. Prosesnya sendiri sangatlah penting. Protein melakukan fungsi reseptor, interaksinya dengan asetilkolin memanifestasikan dirinya dalam cara tertentu. Akibatnya, sinyal ditransmisikan ke dalam sel. Namun, setelah beberapa waktu, neurotransmitter tersebut harus dihilangkan. Hanya dalam kasus ini sel akan dapat menerima sinyal baru. Fungsi inilah yang dilakukan oleh salah satu enzim - asetilkoltenesterase, yang terurai menjadi kolin dan menghidrolisis asetilkolin.
Protektif
Setiap makhluk hidup mampu merespon munculnya partikel asing di dalam tubuhnya. DI DALAM pada kasus ini terpicu fungsi pelindung tupai. Tubuh memproduksi jumlah besar limfosit yang dapat membahayakan makromolekul, sel kanker, dll. Salah satu kelompok zat ini menghasilkan protein khusus - imunoglobulin. Zat-zat ini dilepaskan ke dalam sistem sirkulasi. Imunoglobulin mengenali partikel asing dan membentuk kompleks yang sangat spesifik pada tahap kehancuran tertentu. Begini Cara kerjanya
Struktural
Fungsi protein dalam sel terjadi tanpa disadari oleh manusia. Beberapa zat memiliki sebagian besar makna struktural. Protein tersebut memberikan kekuatan mekanik pada jaringan individu dalam organisme. Pertama-tama, itu adalah kolagen. Ini adalah komponen utama matriks ekstraseluler dari semua jaringan ikat dalam organisme hidup.
Perlu dicatat bahwa pada mamalia, kolagen membentuk sekitar 25% dari total massa protein. Sintesis komponen ini terjadi pada fibroblas. Ini adalah sel utama dari setiap jaringan ikat. Prokolagen awalnya terbentuk. Zat ini merupakan prekursor dan dapat melewatinya perawatan kimia, yang terdiri dari oksidasi residu prolin menjadi hidroksiprolin, serta residu lisin menjadi hidroksilin. Kolagen terbentuk dalam bentuk tiga rantai peptida yang dipilin menjadi spiral.
Ini tidak semua fungsi protein. Biologi sudah cukup ilmu pengetahuan yang kompleks, yang memungkinkan Anda mengidentifikasi dan mengenali banyak fenomena yang terjadi di tubuh manusia. Setiap fungsi protein memainkan peran khusus. Jadi, jaringan elastis seperti paru-paru, dinding pembuluh darah, dan kulit mengandung elastin. Protein ini mampu meregang dan kemudian kembali ke bentuk semula.
Protein motorik
Kontraksi otot merupakan suatu proses dimana energi yang tersimpan dalam molekul ATP dalam bentuk ikatan energi tinggi pirofosfat diubah menjadi pekerjaan mekanis. Dalam hal ini, fungsi protein dalam sel dilakukan oleh miosin dan aktin. Masing-masing mempunyai ciri khasnya masing-masing.
Myosin memiliki struktur yang tidak biasa. Protein ini terdiri dari bagian seperti benang yang cukup panjang - ekor, serta beberapa kepala bulat. Myosin biasanya dilepaskan dalam bentuk hexamer. Komponen ini dibentuk oleh beberapa rantai polipeptida yang benar-benar identik yang masing-masing memiliki berat molekul 200 ribu, serta 4 rantai yang berat molekulnya hanya 20 ribu.
Aktin adalah protein globular yang memiliki kemampuan untuk berpolimerisasi. Dalam hal ini zat tersebut membentuk struktur yang cukup panjang, yang biasa disebut F-aktin. Hanya dalam keadaan ini komponen dapat berinteraksi secara normal dengan miosin.
Contoh fungsi utama protein
Setiap detik, segala macam proses terjadi di dalam sel organisme hidup yang tidak mungkin terjadi tanpa protein. Contoh fungsi reseptor zat tersebut adalah pesan ke sel oleh reseptor adrenergik tentang penambahan adrenalin. Saat terkena cahaya, rhodopsin terurai. Fenomena ini memicu reaksi dan menggairahkan batang.
Adapun fungsi strukturalnya contoh terbaik Dalam hal ini, tindakan kolagen mungkin bertanggung jawab. Zat ini memberi jaringan ikat elastisitas yang lebih besar.
Contoh fungsi transportasi adalah transfer oksigen oleh hemoglobin ke seluruh organisme hidup.
Akhirnya
Itu semua dasar-dasarnya fungsi biologis protein. Masing-masing sangat penting bagi organisme hidup. Di mana fungsi tertentu dilakukan oleh protein yang sesuai. Ketiadaan komponen tersebut dapat mengakibatkan terganggunya fungsi organ dan sistem tertentu di dalam tubuh.
