Baltymų molekulių sandara. Baltymų savybių, funkcijų ir aktyvumo ryšys su jų struktūrine organizacija (specifiškumas, rūšis, atpažinimo efektas, dinamiškumas, kooperacinės sąveikos poveikis).
Voverės yra didelės molekulinės azoto turinčios medžiagos, susidedančios iš aminorūgščių liekanų, sujungtų peptidiniais ryšiais. Baltymai kitaip vadinami baltymais;
Paprasti baltymai yra pagaminti iš aminorūgščių ir hidrolizės metu suskaidomi tik į aminorūgštis. Sudėtiniai baltymai yra dviejų komponentų baltymai, susidedantys iš paprasto baltymo ir nebaltyminio komponento, vadinamo protezų grupe. Kompleksinių baltymų hidrolizės metu, be laisvųjų aminorūgščių, išsiskiria nebaltyminė dalis arba jos skilimo produktai. Paprasti baltymai, savo ruožtu, pagal kai kuriuos sąlygiškai pasirinktus kriterijus skirstomi į keletą pogrupių: protaminai, histonai, albuminai, globulinai, prolaminai, gliutelinai ir kt.
Sudėtingų baltymų klasifikacija grindžiama jų nebaltyminio komponento chemine prigimtimi. Pagal tai jie išskiria: fosfoproteinus (yra fosforo rūgšties), chromoproteinus (yra pigmentų), nukleoproteinus (yra nukleorūgščių), glikoproteinus (sudėtyje yra angliavandenių), lipoproteinus (sudėtyje yra lipidų) ir metaloproteinus (sudėtyje yra metalų).
3. Baltymų struktūra.
Aminorūgščių liekanų išsidėstymo baltymo molekulės polipeptidinėje grandinėje seka vadinama pirminė baltymų struktūra. Pirminė baltymo struktūra, be to didelis skaičius peptidiniai ryšiai, paprastai taip pat turi nedaug disulfidinių (-S-S-) jungčių. Erdvinė polipeptidinės grandinės konfigūracija, tiksliau tipas polipeptidinė spiralė, apibrėžiaantraeilis baltymų struktūra, jis pateikiamas daugiausia α-spiralės, kurį fiksuoja vandeniliniai ryšiai. tretinė struktūra- polipeptidinė grandinė, visiškai arba iš dalies sulankstyta į spiralę, esanti arba supakuota erdvėje (rutulėje). Žinomą baltymo tretinės struktūros stabilumą užtikrina vandeniliniai ryšiai, tarpmolekulinės van der Waals jėgos, elektrostatinė įkrautų grupių sąveika ir kt.
Ketvirtinė baltymų struktūra - struktūra, susidedanti iš tam tikro skaičiaus polipeptidinių grandinių, užimančių griežtai fiksuotą padėtį viena kitos atžvilgiu.
Klasikinis ketvirtinės struktūros baltymo pavyzdys yra hemoglobino.
Fizinės baltymų savybės: didelis tirpalų klampumas,
nežymi difuzija, gebėjimas išsipūsti plačiose ribose, optinis aktyvumas, mobilumas elektriniame lauke, mažas osmosinis slėgis ir didelis onkotinis slėgis, gebėjimas sugerti UV spindulius esant 280 nm, kaip ir aminorūgštys, yra amfoteriniai dėl laisvų NH2 ir COOH grupių buvimo ir atitinkamai apibūdinami, pagal visas rūgščių ir žemės savybes. Jie turi ryškias hidrofilines savybes. Jų sprendimai yra labai žemi osmoso slėgis, didelis klampumas ir mažas difuzijos gebėjimas. Baltymai gali išbrinkti labai didelėse ribose. Koloidinė baltymų būsena yra susijusi su šviesos sklaidos reiškiniu, kuris yra baltymų kiekybinio nustatymo nefelometrija pagrindu.
Baltymai savo paviršiuje gali adsorbuoti mažos molekulinės masės organinius junginius ir neorganinius jonus. Ši savybė lemia atskirų baltymų transportavimo funkcijas.
Cheminės baltymų savybės yra įvairios, nes aminorūgščių liekanų šoniniuose radikaluose yra skirtingos funkcinės grupės (-NH2, -COOH, -OH, -SH ir kt.). Būdinga baltymų reakcija yra peptidinių jungčių hidrolizė. Dėl tiek amino, tiek karboksilo grupių baltymai turi amfoterinių savybių.
Baltymų denatūravimas- ryšių, stabilizuojančių ketvirtinę, tretinę ir antrinę struktūras, sunaikinimas, dėl kurio dezorientuojasi baltymo molekulės konfigūracija ir prarandamos natūralios savybės.
Denatūraciją sukelia fiziniai (temperatūra, slėgis, mechaninis įtempis, ultragarsinė ir jonizuojanti spinduliuotė) ir cheminiai (sunkieji metalai, rūgštys, šarmai, organiniai tirpikliai, alkaloidai) veiksniai.
Atvirkštinis procesas yra renatūracija, tai yra, baltymo fizikinių, cheminių ir biologinių savybių atstatymas. Renatūracija neįmanoma, jei pažeista pirminė struktūra.
Dauguma baltymų denatūruojasi kaitinant tirpalu, kurio temperatūra viršija 50-60 o C. Išorinės denatūracijos apraiškos sumažėja iki tirpumo praradimo, ypač izoelektriniame taške, padidėja baltymų tirpalų klampumas, padidėja tirpalų kiekis. laisvas funkcinis SH-rpypp ir pasikeitus rentgeno spindulių sklaidos pobūdžiui, natūralių baltymų rutuliukai išsiskleidžia molekulėse ir susidaro atsitiktinės bei netvarkingos struktūros.
Sutraukiamoji funkcija. aktinas ir miozinas yra specifiniai raumenų audinio baltymai. Struktūrinė funkcija. fibriliniai baltymai, ypač kolagenas jungiamajame audinyje, keratinas plaukuose, naguose, odoje, elastinas kraujagyslių sienelėje ir kt.
Hormoninė funkcija. Daugelį hormonų sudaro baltymai arba polipeptidai, pavyzdžiui, hipofizės, kasos hormonai ir kt. Kai kurie hormonai yra aminorūgščių dariniai.
Mitybinė (rezervinė) funkcija. rezerviniai baltymai, kurie yra vaisiaus mitybos šaltinis. Pagrindinis pieno baltymas (kazeinas) taip pat atlieka daugiausia mitybos funkciją.
Biologinis baltymų funkcijos. Baltymų įvairovė struktūrinėje organizacijoje ir biologinėje funkcijoje. Polimorfizmas. Organų ir audinių baltymų sudėties skirtumai. Sudėties pokyčiai ontogenezės ir ligų metu.
- Pagal sunkumo laipsnį Baltymų struktūros skirstomos į paprastas ir sudėtingas. Paprasta arba vienkomponentis baltymai susideda tik iš baltyminės dalies ir hidrolizės metu susidaro aminorūgštys. KAM kompleksas arba dviejų komponentų įtraukti baltymus V kuri apima baltymus ir papildomą nebaltyminės prigimties grupę, vadinamą protezuoti. ( gali būti lipidai, angliavandeniai, nukleorūgštys); Atitinkamai kompleksiniai baltymai vadinami lipoproteinais, glikoproteinais, nukleoproteinais.
– Pagal baltymo molekulės formą baltymai skirstomi į dvi grupes: fibrilinius (pluoštinius) ir rutulinius (korpuskulinius). Fibriliniai baltymai pasižymi dideliu jų ilgio ir skersmens santykiu (kelios dešimtys vienetų). Jų molekulės yra siūlinės ir dažniausiai surenkamos į pluoštus formuojančius pluoštus. (yra pagrindiniai išorinio odos sluoksnio komponentai, sudarantys apsauginius žmogaus kūno apvalkalus). Jie taip pat dalyvauja formuojant jungiamąjį audinį, įskaitant kremzles ir sausgysles.
Didžioji dauguma natūralių baltymų yra rutuliniai. Dėl rutuliniai baltymai būdingas nedidelis molekulės ilgio ir skersmens santykis (keli vienetai). Turėdami sudėtingesnę konformaciją, rutuliniai baltymai atlieka įvairesnes funkcijas.
- Kalbant apie įprastai pasirinktus tirpiklius paskirstyti albuminaiIrglobulinai. Albuminas labai gerai tirpsta V vanduo ir koncentruoti druskos tirpalai. Globulinai netirpsta vandenyje ir V vidutinės koncentracijos druskų tirpalai..
- Funkcinė baltymų klasifikacija Patenkinamiausias, nes jis pagrįstas ne atsitiktiniu ženklu, o atlikta funkcija. Be to, galima pabrėžti specifinių baltymų, įtrauktų į bet kurią klasę, struktūrų, savybių ir funkcinės veiklos panašumą.
Kataliziškai aktyvūs baltymai paskambino fermentai. Jie katalizuoja beveik visas chemines transformacijas ląstelėje. Ši baltymų grupė bus išsamiai aptarta 4 skyriuje.
Hormonai reguliuoja medžiagų apykaitą ląstelėse ir integruoja medžiagų apykaitą įvairiose kūno ląstelėse.
Receptoriai selektyviai suriša įvairius reguliatorius (hormonus, mediatorius) ląstelių membranų paviršiuje.
Transporto baltymai atlieka medžiagų surišimą ir transportavimą tarp audinių ir per ląstelių membranas.
Struktūriniai baltymai . Visų pirma, į šią grupę įeina baltymai, dalyvaujantys įvairių biologinių membranų konstravime.
Voverės - inhibitoriai fermentai sudaro didelę endogeninių inhibitorių grupę. Jie reguliuoja fermentų aktyvumą.
Sutartys voverės užtikrinti mechaninį susitraukimo procesą naudojant cheminę energiją.
Toksiški baltymai - kai kurie organizmų (gyvačių, bičių, mikroorganizmų) išskiriami baltymai ir peptidai, kurie yra nuodingi kitiems gyviems organizmams.
Apsauginiai baltymai. antikūnai - baltyminės medžiagos, kurias gamina gyvūnų organizmas, reaguodamas į antigeno įvedimą. Antikūnai, sąveikaudami su antigenais, juos deaktyvuoja ir taip apsaugo organizmą nuo pašalinių junginių, virusų, bakterijų ir kt.
Baltymų sudėtis priklauso nuo fiziologinių. Aktyvumas, maisto sudėtis ir mityba, bioritmai. Vystymosi metu sudėtis labai pasikeičia (nuo zigotos iki diferencijuotų organų, turinčių specializuotas funkcijas, susidarymo). Pavyzdžiui, raudonuosiuose kraujo kūneliuose yra hemoglobino, kuris užtikrina deguonies pernešimą kraujyje, pelių ląstelėse susitraukiantys baltymai aktinas ir miozinas, tinklainėje – baltymas rodopsinas ir kt. Sergant ligomis, keičiasi baltymų sudėtis – proteinopatijos. Paveldimos proteinopatijos išsivysto dėl genetinio aparato pažeidimo. Baltymas visai nesintetinamas arba susintetinamas, tačiau pakinta jo pirminė struktūra (pjautuvinė anemija). Bet kokią ligą lydi baltymų sudėties pasikeitimas, t.y. išsivysto įgyta proteinopatija. Tokiu atveju pirminė baltymų struktūra nesuardoma, tačiau įvyksta kiekybinis baltymų pokytis, ypač tuose organuose ir audiniuose, kuriuose vystosi patologinis procesas. Pavyzdžiui, sergant pankreatitu, virškinimo trakte sumažėja fermentų, reikalingų maistinėms medžiagoms virškinti, gamyba.
Baltymų struktūros ir funkcijos pažeidimo veiksniai, pažeidimo vaidmuo ligų patogenezėje. Proteinopatijos
Sveiko suaugusio žmogaus organizmo baltymų sudėtis yra gana pastovi, nors galimi atskirų baltymų kiekio pokyčiai organuose ir audiniuose. At įvairios ligos pasikeičia audinių baltymų sudėtis. Šie pokyčiai vadinami proteinopatija. Yra paveldimos ir įgytos proteinopatijos. Paveldimos proteinopatijos išsivysto dėl konkretaus individo genetinio aparato pažeidimo. Baltymas iš viso nėra sintetinamas arba yra sintetinamas, bet yra pirminė struktūra pasikeitė. Bet kokią ligą lydi organizmo baltymų sudėties pasikeitimas, t.y. išsivysto įgyta proteinopatija. Tokiu atveju pirminė baltymų struktūra nesutrikusi, tačiau dažniausiai įvyksta kiekybinis baltymų pokytis, ypač tuose organuose ir audiniuose, kuriuose vystosi patologinis procesas. Pavyzdžiui, sergant pankreatitu, virškinimo trakte sumažėja fermentų, reikalingų maistinėms medžiagoms virškinti, gamyba.
Kai kuriais atvejais įgytos proteinopatijos išsivysto pasikeitus baltymų funkcionavimo sąlygoms. Taigi, aplinkos pH pasikeitus į šarminę pusę (įvairaus pobūdžio alkalozės), pasikeičia hemoglobino konformacija, didėja jo giminingumas O2 ir mažėja O2 patekimas į audinius (audinių hipoksija).
Kartais dėl ligos padidėja metabolitų kiekis kraujo ląstelėse ir serume, todėl keičiasi tam tikri baltymai ir sutrinka jų funkcija.
Be to, iš pažeisto organo ląstelių į kraują gali išsiskirti baltymai, kurie paprastai ten aptinkami tik nedideliais kiekiais. Įvairių ligų atveju klinikinei diagnozei patikslinti dažnai naudojami biocheminiai kraujo baltymų sudėties tyrimai.
4. Pirminė baltymų struktūra. Baltymų savybių ir funkcijų priklausomybė nuo jų pirminės struktūros. Pirminės struktūros pokyčiai, proteinopatija.
Struktūriniai citoskeleto baltymai, kaip tam tikras sutvirtinimas, suteikia ląstelėms ir daugeliui organelių formą ir dalyvauja keičiant ląstelių formą. Dauguma struktūrinių baltymų yra gijiniai: pavyzdžiui, aktino ir tubulino monomerai yra rutuliniai, tirpūs baltymai, tačiau polimerizuoti jie sudaro ilgus siūlus, kurie sudaro citoskeletą, leidžiantį ląstelei išlaikyti savo formą. Kolagenas ir elastinas yra pagrindiniai jungiamojo audinio (pavyzdžiui, kremzlės) tarpląstelinės medžiagos komponentai, o kitas struktūrinis baltymas – keratinas – susideda iš plaukų, nagų, paukščių plunksnų ir kai kurių kriauklių.
Apsauginė funkcija
Yra keletas baltymų apsauginių funkcijų tipų:
Fizinė apsauga. Jame dalyvauja kolagenas – baltymas, kuris sudaro jungiamojo audinio (įskaitant kaulus, kremzles, sausgysles ir giliuosius odos sluoksnius (dermos)) tarpląstelinės medžiagos pagrindą; keratinas, kuris yra raginių sruogų, plaukų, plunksnų, ragų ir kitų epidermio darinių pagrindas. Paprastai tokie baltymai laikomi baltymais, turinčiais struktūrinę funkciją. Šios baltymų grupės pavyzdžiai yra fibrinogenai ir trombinai, kurie dalyvauja kraujo krešėjimui.
Cheminė apsauga. Baltymų molekulių surišimas su toksinais gali užtikrinti jų detoksikaciją. Kepenų fermentai atlieka ypač svarbų vaidmenį detoksikuojant žmones, skaidant nuodus arba paverčiant juos tirpia forma, o tai palengvina greitą jų pasišalinimą iš organizmo.
Imuninė apsauga. Baltymai, sudarantys kraują ir kitus biologinius skysčius, dalyvauja organizmo gynybinėje reakcijoje tiek į žalą, tiek į patogenų ataką. Komplemento sistemos baltymai ir antikūnai (imunoglobulinai) priklauso antros grupės baltymams; jie neutralizuoja bakterijas, virusus ar svetimus baltymus. Antikūnai, įtraukti į adaptyvų Imuninė sistema, prisiriša prie tam tikram organizmui svetimų medžiagų, antigenų ir taip juos neutralizuoja, nukreipdamas į sunaikinimo vietas. Antikūnai gali būti išskiriami tarpląstelinė erdvė arba pritvirtintas prie specializuotų B limfocitų, vadinamų plazmacitais, membranose. Nors fermentų afinitetas substratui yra ribotas, kadangi per stiprus prisijungimas prie substrato gali trukdyti katalizuojamai reakcijai, antikūnų prisijungimo prie antigeno išlikimas nėra ribojamas.
Reguliavimo funkcija
Daugelį ląstelių viduje vykstančių procesų reguliuoja baltymų molekulės, kurios nėra nei energijos šaltinis, nei statybinė ląstelės medžiaga. Šie baltymai reguliuoja transkripciją, transliaciją, susijungimą, taip pat kitų baltymų aktyvumą ir tt Baltymai atlieka savo reguliavimo funkciją per fermentinį aktyvumą (pavyzdžiui, baltymų kinazės) arba per specifinį prisijungimą prie kitų molekulių, o tai dažniausiai turi įtakos sąveikai su šios fermentų molekulės.
Taigi genų transkripciją lemia transkripcijos faktorių – aktyvatorių baltymų ir represorių baltymų – prisijungimas prie genų reguliavimo sekų. Vertimo lygmeniu daugelio mRNR skaitymą taip pat reguliuoja baltymų faktorių prijungimas, o RNR ir baltymų skaidymą taip pat atlieka specializuoti baltymų kompleksai. Svarbiausias vaidmuo Viduląstelinių procesų reguliavime dalyvauja baltymų kinazės – fermentai, kurie suaktyvina arba slopina kitų baltymų aktyvumą, prijungdami prie jų fosfatų grupes.
Struktūrinė baltymų funkcija
Struktūrinė baltymų funkcija ar tai baltymai
- dalyvauja beveik visų ląstelių organelių formavime, daugiausia nulemdamas jų struktūrą (formą);
- sudaro citoskeletą, kuris suteikia formą ląstelėms ir daugeliui organelių ir suteikia mechaninę formą daugeliui audinių;
- yra tarpląstelinės medžiagos dalis, kuri daugiausia lemia audinių struktūrą ir gyvūnų kūno formą.
Tarpląstelinės medžiagos baltymai
Žmogaus organizme tarpląstelinių baltymų yra daugiau nei visų kitų baltymų. Pagrindiniai tarpląstelinės medžiagos struktūriniai baltymai yra fibriliniai baltymai.
Kolagenai
Kolagenai yra baltymų šeima, kuri sudaro 25–30% žmogaus kūno. bendra masė visi baltymai. Išskyrus struktūrinė funkcija Kolagenas taip pat atlieka mechanines, apsaugines, mitybos ir atkūrimo funkcijas.
Kolageno molekulė yra dešinioji trijų α grandinių spiralė.
Iš viso žmonės turi 28 kolageno rūšis. Jie visi yra panašūs savo struktūra.
Elastinas
Elastinas plačiai paplitęs jungiamajame audinyje, ypač odoje, plaučiuose ir kraujagyslėse. Bendrosios charakteristikos Dėl elastino ir kolageno yra puikus turinys glicinas ir prolinas. Elastine yra žymiai daugiau valino ir alanino bei mažiau glutamo rūgšties ir arginino nei kolagene. Elastino sudėtyje yra desmozino ir izodesmozino. šių junginių galima rasti tik elastine. Elastinas netirpus vandeniniuose tirpaluose (pavyzdžiui, kolagene), druskų, rūgščių ir šarmų tirpaluose, net kaitinamas. Elastine yra daug aminorūgščių likučių su nepolinėmis šoninėmis grupėmis, o tai, matyt, lemia didelį jo skaidulų elastingumą.
Kiti ekstraląstelinės matricos baltymai
Keratinai skirstomi į dvi grupes: α-keratinus ir β-keratinus. Keratino stiprumas galbūt nusileidžia tik chitinui. Būdingas bruožas keratinai yra visiškas jų netirpumas vandenyje, kai pH 7,0. Juose yra visų molekulėje esančių aminorūgščių likučių. Jie skiriasi nuo kitų fibrilinių struktūrinių baltymų (pavyzdžiui, kolageno) visų pirma padidintu cisteino likučių kiekiu. Pirminė a-keratino polipeptidinių grandinių struktūra neturi periodiškumo.
Kiti tarpiniai gijų baltymai
Kitų tipų audiniuose (išskyrus epitelį) tarpinius siūlus sudaro baltymai, savo struktūra panašūs į keratiną – vimentinas, neurofilamentiniai baltymai ir kt. Lamininiai baltymai daugumoje eukariotinių ląstelių sudaro vidinį branduolio membranos pamušalą. Iš jų sudaryta branduolinė plokštelė palaiko branduolio membraną ir liečiasi su chromatinu bei branduolinėmis RNR.
Tubulinas
Organelių struktūriniai baltymai
Baltymai sukuria ir nustato daugelio ląstelių organelių formą (struktūrą). Organelės, tokios kaip ribosomos, proteasomos, branduolinės poros ir kt., daugiausia susideda iš baltymų. Histonai yra būtini norint surinkti ir pakuoti DNR grandines į chromosomas. Kai kurių protistų (pavyzdžiui, Chlamydomonas) ląstelių sienelės susideda iš baltymų; Daugelio bakterijų ir archėjų ląstelių sienelėje yra baltymų sluoksnis (S sluoksnis), kuris yra pritvirtintas prie ląstelės sienelės gramteigiamų rūšių, o prie ląstelės sienelės - gramneigiamų rūšių. išorinė membrana. Prokariotinės žvyneliai gaminami iš baltymo flagellino.
Wikimedia fondas. 2010 m.
Pažiūrėkite, kas yra „baltymų struktūrinė funkcija“ kituose žodynuose:
Skirtingi keliai Vaizdai trimatė struktūra baltymų, naudojant fermento triofosfato izomerazės pavyzdį. Kairėje yra "lazdelės" modelis, vaizduojantis visus atomus ir ryšius tarp jų; Spalvos rodo elementus. Viduryje vaizduojami struktūriniai motyvai... Vikipedija
Kondensatoriaus atominės sandaros tyrimai. terpės mažos energijos neutronų difrakcijos metodu atomų branduoliai(elastinga koherentinė sklaida). Į H. s. naudojami neutronai, kurių de Broglie bangos ilgis l >= 0,3 Sklaida neutronų banga ant… … Fizinė enciklopedija
Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. Baltymai (reikšmės). Didelės molekulinės masės baltymai (baltymai, polipeptidai). organinės medžiagos, susidedantis iš alfa aminorūgščių, grandinėje sujungtų peptidine jungtimi. Gyvuose organizmuose... ... Vikipedija
Didelės molekulinės masės natūralūs junginiai, kurie yra visų gyvų organizmų struktūrinis pagrindas ir vaidina lemiamą vaidmenį gyvybės procesuose. B. apima baltymus, nukleino rūgštis ir polisacharidus; žinomi ir mišrūs...
Išauginti įvairių baltymų kristalai kosminė stotis„Mir“ ir NASA šaudyklinių skrydžių metu. Labai išgryninti baltymai žemoje temperatūroje suformuoja kristalus, kurie naudojami baltymo modeliui gauti. Baltymai (baltymai, ... ... Vikipedija
- (transkripcijos faktoriai) baltymai, kurie kontroliuoja mRNR sintezės procesą DNR šablone (transkripcija), prisijungdami prie specifinių DNR sekcijų. Transkripcijos faktoriai savo funkciją atlieka arba atskirai, arba kartu... ... Vikipedija
Transkripcijos faktoriai (transkripcijos faktoriai) – tai baltymai, kontroliuojantys informacijos perdavimą iš DNR molekulės į mRNR struktūrą (transkripciją), prisijungdami prie specifinių DNR sekcijų. Transkripcijos faktoriai atlieka savo funkciją... ... Vikipedija
Ypatinga kokybinė pasaulio būklė galbūt yra būtinas Visatos vystymosi žingsnis. Natūralu mokslinis požiūrisį gyvenimo esmę orientuota į jos kilmės problemą, materialius nešiklius, skirtumą tarp gyvų ir negyvų dalykų bei evoliuciją... Filosofinė enciklopedija
Abipusis atomų pritraukimas, dėl kurio susidaro molekulės ir kristalai. Įprasta sakyti, kad molekulėje arba kristale yra cheminės struktūros tarp gretimų atomų. Atomo valentingumas (kuris plačiau aptariamas toliau) parodo ryšių skaičių... Didelis Sovietinė enciklopedija
Baltymai ir jų funkcijos.Išstudijuokime pagrindines medžiagas, kurios sudaro mūsų kūną. Vieni svarbiausių yra baltymai.
Voverės(baltymai, polipeptidai) – anglies medžiagos, susidedančios iš grandininių amino rūgštys. Yra privalomi neatskiriama dalis visos ląstelės.
Amino rūgštys- anglies junginiai, kurių molekulėse vienu metu yra karboksilo (-COOH) ir aminų (NH2) grupių.
Junginys, susidedantis iš daugybės aminorūgščių, vadinamas - polipeptidas. Kiekvienas baltymas turi savo cheminė struktūra yra polipeptidas. Kai kurie baltymai susideda iš kelių polipeptidinių grandinių. Daugumoje baltymų yra vidutiniškai 300-500 aminorūgščių liekanų. Yra keletas labai trumpų natūralių baltymų, kurių ilgis yra 3-8 aminorūgštys, ir labai ilgi biopolimerai, kurių ilgis viršija 1500 aminorūgščių.
Baltymų savybes lemia jų aminorūgščių sudėtis, griežtai nustatyta seka, o aminorūgščių sudėtis, savo ruožtu, nustatoma genetinis kodas. Kuriant baltymus, naudojama 20 standartinių aminorūgščių.
Baltymų struktūra.
Yra keli lygiai:
- Pirminė struktūra - nustatomas pagal aminorūgščių kaitos polipeptidinėje grandinėje tvarką.
Dvidešimt skirtingų aminorūgščių gali būti prilygintos 20 raidžių cheminė abėcėlė, iš kurio „žodžiai“ susideda iš 300–500 raidžių. Su 20 raidžių galite parašyti neribotą skaičių tokių ilgi žodžiai. Jei manytume, kad pakeitus ar pertvarkymus bent vieną raidę žodyje, tai gaunama nauja prasmė, tada kombinacijų skaičius 500 raidžių žodyje bus 20 500.
Yra žinoma, kad baltymo molekulėje net vieną aminorūgšties vienetą pakeitus kitu, pasikeičia jo savybės. Kiekvienoje ląstelėje yra keli tūkstančiai skirtingi tipai baltymų molekulių, o kiekvienai iš jų būdinga griežtai apibrėžta aminorūgščių seka. Būtent aminorūgščių kaitos tvarka tam tikroje baltymo molekulėje lemia jos ypatingą fizikinę ir cheminę biologines savybes. Mokslininkai sugeba iššifruoti aminorūgščių seką ilgose baltymų molekulėse ir susintetinti tokias molekules.
- Antrinė struktūra – baltymų molekulių spiralės pavidalu, vienodais atstumais tarp posūkių.
Tarp grupės N-H ir C=O esantys gretimuose posūkiuose, susidaro vandeniliniai ryšiai. Jie kartojami daug kartų, laikant kartu reguliarius spiralės posūkius.
- Tretinė struktūra– spiralinės ritės formavimas.
Šis raizginys susidaro reguliariai susipynus baltymų grandinės atkarpoms. Teigiamai ir neigiamai įkrautos aminorūgščių grupės pritraukiamos ir sujungia net plačiai atskirtas baltymų grandinės dalis. Kitos baltymo molekulės dalys, turinčios, pavyzdžiui, „vandenį atstumiančius“ (hidrofobinius) radikalus, taip pat suartėja.
Kiekviena baltymų rūšis pasižymi savo rutulio forma su lenkimais ir kilpomis. Tretinė struktūra priklauso nuo pirminės struktūros, ty nuo aminorūgščių eilės grandinėje.
- Kvarterinė struktūra– sudėtinis baltymas, susidedantis iš kelių grandinių, kurios skiriasi pirmine struktūra.
Susijungę jie kuria kompleksinis baltymas, turintis ne tik tretinę, bet ir ketvirtinę struktūrą.Baltymų denatūravimas.
Esant įtakai jonizuojanti radiacija, aukštos temperatūros, stiprus maišymas, ekstremalios pH vertės (vandenilio jonų koncentracija), taip pat daugybė organinių tirpiklių, tokių kaip alkoholis ar acetonas, baltymai keičia savo natūrali būsena. Pažeidimas natūrali struktūra voverė vadinama denatūravimas. Didžioji dauguma baltymų praranda savo biologinį aktyvumą, nors jų pirminė struktūra po denatūracijos nepasikeičia. Faktas yra tas, kad denatūravimo procese antrinės, tretinės ir ketvirtinės struktūros dėl silpnos sąveikos tarp aminorūgščių liekanų, o kovalentiniai peptidiniai ryšiai (dalijamasi elektronais) nenutrūksta. Kaitinant skystą ir skaidrų baltymą, galima pastebėti negrįžtamą denatūraciją vištienos kiaušinis: Jis tampa tankus ir nepermatomas. Denatūracija taip pat gali būti grįžtama. Pašalinus denatūravimo faktorių, daugelis baltymų gali sugrįžti natūrali forma, t.y. renatūra.
Baltymų gebėjimas patirti grįžtamus pokyčius erdvinė struktūra reaguojant į fizinio ar cheminiai veiksniai sukelia dirglumą - svarbiausias turtas visos gyvos būtybės.
Baltymų funkcijos.
Katalizinis.
Kiekvienoje gyvoje ląstelėje nuolat vyksta šimtai biocheminių reakcijų. Šių reakcijų metu vyksta iš išorės gaunamų medžiagų skilimas ir oksidacija. maistinių medžiagų. Ląstelė naudoja maistinių medžiagų, gautų dėl oksidacijos, energiją ir jų skilimo produktus įvairių jai reikalingų organinių junginių sintezei. Greitą tokių reakcijų atsiradimą užtikrina biologiniai katalizatoriai, arba reakcijos greitintuvai – fermentai. Yra žinoma daugiau nei tūkstantis skirtingų fermentų. Jie visi yra voverės.
Fermentiniai baltymai pagreitina organizmo reakcijas. Fermentai dalyvauja skaidant sudėtingas molekules (katabolizmą) ir jų sintezę (anabolizmą), taip pat kuriant ir atkuriant DNR ir šabloninės RNR sintezę.Struktūrinis.
Struktūriniai citoskeleto baltymai, kaip tam tikras sutvirtinimas, suteikia ląstelėms ir daugeliui organelių formą ir dalyvauja keičiant ląstelių formą. Kolagenas ir elastinas yra pagrindiniai jungiamojo audinio (pavyzdžiui, kremzlės) tarpląstelinės medžiagos komponentai, o kitas struktūrinis baltymas – keratinas – susideda iš plaukų, nagų, paukščių plunksnų ir kai kurių kriauklių.
Apsauginis.
- Fizinė apsauga.(pavyzdys: kolagenas yra baltymas, kuris yra jungiamojo audinio tarpląstelinės medžiagos pagrindas)
- Cheminė apsauga. Toksinų surišimas baltymų molekulėmis užtikrina jų detoksikaciją. (pavyzdys: kepenų fermentai, skaidantys nuodus arba paverčiantys juos tirpia forma, o tai palengvina jų greitą pašalinimą iš organizmo)
Reguliavimo.
- Imuninė apsauga. Bakterijoms ar virusams patekus į gyvūnų ir žmonių kraują, organizmas reaguoja gamindamas specialius apsauginiai baltymai- antikūnai. Šie baltymai jungiasi su organizmui svetimais patogenų baltymais, taip slopindami jų gyvybinę veiklą. Kiekvienam svetimam baltymui organizmas gamina specialius „anti-baltymus“ – antikūnus.
Hormonai pernešami kraujyje. Dauguma gyvūnų hormonų yra baltymai arba peptidai. Hormono prisijungimas prie receptoriaus yra signalas, sukeliantis atsaką ląstelėje. Hormonai reguliuoja medžiagų koncentracijas kraujyje ir ląstelėse, augimą, dauginimąsi ir kitus procesus. Tokių baltymų pavyzdys yra insulino, kuris reguliuoja gliukozės koncentraciją kraujyje.
Ląstelės sąveikauja viena su kita, naudodamos signalinius baltymus, perduodamus per tarpląstelinę medžiagą. Tokie baltymai apima, pavyzdžiui, citokinus ir augimo faktorius.
Citokinai- mažos peptidinės informacijos molekulės. Jie reguliuoja ląstelių sąveiką, lemia jų išlikimą, skatina arba slopina augimą, diferenciaciją, funkcinį aktyvumą ir užprogramuotą ląstelių mirtį, užtikrina imuninės, endokrininės ir nervų sistemų veiksmų koordinavimą.
Transportas.
Tik baltymai perneša medžiagas kraujyje, pvz. lipoproteinai(riebalų pernešimas) hemoglobino(deguonies pernešimas), transferinas(geležies pernešimas) arba per membranas - Na+,K+-ATPazė(priešingas natrio ir kalio jonų pernešimas per membraną), Ca2+-ATPazė(kalcio jonų išsiurbimas iš ląstelės).
Receptorius.
Baltymų receptoriai gali būti citoplazmoje arba įterpti ląstelės membrana. Viena receptorių molekulės dalis jaučia signalą, dažniausiai cheminį, o kai kuriais atvejais ir šviesą, mechaninis poveikis(pvz., tempimas) ir kiti dirgikliai.
Statyba
Gyvūnai evoliucijos procese prarado galimybę susintetinti dešimt ypač sudėtingų aminorūgščių, vadinamų nepakeičiamomis aminorūgštimis. Jie juos įveda baigta forma su augaliniu ir gyvuliniu maistu. Tokių aminorūgščių yra pieno produktų (pieno, sūrio, varškės), kiaušinių, žuvies, mėsos, taip pat sojos pupelių, pupelių ir kai kurių kitų augalų baltymuose. Virškinamajame trakte baltymai suskaidomi į aminorūgštis, kurios patenka į kraują ir patenka į ląsteles. Ląstelėse iš paruoštų aminorūgščių susidaro jų pačių baltymai, būdingi tam tikram organizmui. Baltymai yra esminė visų ląstelių struktūrų sudedamoji dalis ir tai yra svarbus jų konstrukcinis vaidmuo.
Energija.
Baltymai gali būti ląstelių energijos šaltinis. Trūkstant angliavandenių ar riebalų, aminorūgščių molekulės oksiduojasi. Šiuo atveju išsiskirianti energija naudojama gyvybiniams organizmo procesams palaikyti. Ilgalaikio badavimo metu naudojami baltymai iš raumenų, limfoidinių organų, epitelio audinių ir kepenų.
Variklis (variklis).
Visa motorinių baltymų klasė užtikrina kūno judėjimą, pavyzdžiui, raumenų susitraukimą, įskaitant miozino tiltelių judėjimą raumenyse, ir ląstelių judėjimą kūne (pavyzdžiui, leukocitų ameboidinį judėjimą).
Iš tikrųjų tai labai Trumpas aprašymas baltymų funkcijas, kurios gali tik aiškiai parodyti jų funkcijas ir reikšmę organizmui.
Mažas vaizdo įrašas, skirtas suprasti baltymus:
Baltymai yra natūralūs organiniai junginiai, kurios turi aukštą molekulinę struktūrą. Šių medžiagų molekulė yra nesišakojantis polimeras. Baltymai yra pagaminti iš Jie atstovauja minimalų struktūrinį molekulės vienetą - monomerą. Visi baltymo komponentai yra pakankamai sujungti polipeptidiniu arba karbamido ryšiu ilgos grandinės. Kuriame molekulinė masė gali būti nuo kelių tūkstančių iki milijonų atominių dalelių.
Koks tai gali būti baltymas?
Norint nustatyti pagrindines baltymo funkcijas, verta suprasti tokių medžiagų struktūrą. Įjungta Šis momentas Yra dvi šio žmonėms svarbaus komponento atmainos: fibrilinis ir rutulinis. Jie išskiriami daugiausia dėl molekulių skirtumo.
Rutulinė medžiaga gerai tirpsta ne tik vandenyje, bet ir druskos tirpaluose. Be to, tokio baltymo molekulė turi sferinė forma. Tokį gerą tirpumą galima nesunkiai paaiškinti įkrautų aminorūgščių liekanų, kurios yra apsuptos hidratacijos apvalkalu, išsidėstymu rutuliuko paviršiuje. Tai ir užtikrina tokį geri kontaktai su įvairiais tirpikliais. Verta paminėti, kad rutulinių komponentų grupė apima visus fermentus, taip pat beveik visus biologiškai aktyvius baltymus.
Kalbant apie fibrilines medžiagas, jų molekulės turi pluoštinę struktūrą. Baltymų katalizinė funkcija yra labai svarbi. Todėl sunku įsivaizduoti jo įgyvendinimą be pagalbinių medžiagų. Fibriliniai baltymai netirpsta nei druskos tirpaluose, nei paprastas vanduo. Jų molekulės yra lygiagrečiai išsidėsčiusios polipeptidinėse grandinėse. Tokios medžiagos dalyvauja formuojant tam tikras konstrukciniai elementai jungiamieji audiniai. Tai elastinai, keratinai, kolagenai.
Ypatingą grupę sudaro tie, kurie susideda ne tik iš aminorūgščių, bet ir iš nukleino rūgščių, angliavandenių ir kitų medžiagų. Visi šie komponentai žaidžia ypatingas vaidmuo. Ypatinga prasmė atlieka baltymų katalizinę funkciją. Be to, panašios medžiagos yra kvėpavimo pigmentai, hormonai ir taip pat patikima apsauga bet kuriam organizmui. Baltymų biosintezė vyksta ribosomose. Šį procesą lemia nukleino rūgšties kodo vertimas.
Katalizinė baltymų funkcija
Įvairių rūšių katalizė cheminių medžiagų– tai daugiausia pagrindinė funkcija baltymai. Panašius procesus vykdo fermentai. Tai baltymai, turintys specifinių katalizinių savybių. Kiekviena iš šių medžiagų gali atlikti vieną ar kelias panašias reakcijas. Fermentai katalizuoja sudėtingų molekulių skilimą, taip pat jų sintezę. Šios reakcijos kitaip vadinamos katabolizmu ir anabolizmu. Katalizinė baltymų funkcija taip pat apima taisymą ir matricos sintezė RNR.
Kas yra katalizė
Iki 2013 metų mokslininkai nustatė kiek daugiau nei 5 tūkstančius fermentų. Tokios medžiagos gali paveikti beveik bet kokių biocheminių reakcijų eigą. Norint aiškiau suprasti katalizinę baltymų funkciją, verta suprasti, kas yra katalizė. SU graikų kalbaši sąvoka verčiama kaip „nutraukimas“. Katalizė yra bet kurio tekėjimo greičio pasikeitimas cheminė reakcija. Tai atsitinka veikiant tam tikriems junginiams. Fermentai atlieka baltymų katalizinę funkciją. Šio reiškinio pavyzdžių pasitaiko Kasdienybė nuolat. Žmonės to tiesiog nepastebi.
Katalizinės funkcijos pavyzdys
Norint suprasti, kaip veikia fermentai, verta pažvelgti į kelis pavyzdžius. Taigi, kokia yra baltymų katalizinė funkcija? Pavyzdžiai:
- Fotosintezės metu ribulozės bifosfato karboksilazė katalizuoja CO 2 fiksaciją.
- Vandenilio peroksidas skyla į deguonį ir vandenį.
- DNR sintetina DNR polimerazė.
- Amilazė gali suskaidyti krakmolą į maltozę.
- Anglies rūgšties skilimas: CO 2 + H 2 O HCO 3 + H +.
Baltymų katalizinė funkcija yra pagreitinti bet kokį cheminiai virsmai. Tokios reakcijos apima sintezę, medžiagų skilimą, perkėlimą atskiri atomai arba elektronai iš vieno komponento į kitą.
Transporto funkcija
Bet kurios ląstelės gyvybinė veikla turi būti palaikoma įvairių medžiagų, kurios jiems yra ne tik statybinė medžiaga, bet ir savotiška energija. Biologinės baltymų funkcijos apima transportavimą. Būtent šie komponentai aprūpina ląsteles visomis svarbiomis medžiagomis, nes membranos yra sudarytos iš kelių lipidų sluoksnių. Čia randami įvairūs baltymai. Šiuo atveju visos hidrofilinės sritys yra sutelktos paviršiuje, o uodegos yra membranų storyje. Tokia struktūra neleidžia į ląsteles prasiskverbti labai svarbioms medžiagoms – jonams. šarminiai metalai, amino rūgštys ir cukrūs. Baltymai transportuoja visus šiuos komponentus ląstelėse, kad galėtų maitintis. Pavyzdžiui, hemoglobinas perneša deguonį.
Receptorius
Pagrindinės baltymų funkcijos aprūpina ne tik gyvų organizmų ląsteles, bet ir padeda atpažinti signalus, kurie ateina iš išorinė aplinka ir kaimyninės ląstelės. Dauguma ryškus pavyzdysŠį reiškinį sukelia acetilcholino receptoriai, esantys membranoje šalia interneuronų kontaktų. Pats procesas yra labai svarbus. Baltymai atlieka receptorių funkciją, jų sąveika su acetilcholinu pasireiškia specifiniu būdu. Dėl to ląstelės viduje perduodamas signalas. Tačiau po kurio laiko neuromediatorius turi būti pašalintas. Tik tokiu atveju ląstelė galės priimti naują signalą. Būtent šią funkciją atlieka vienas iš fermentų – acetilcholtenesterazė, kuri skyla į choliną ir hidrolizuoja acetilcholiną.
Apsauginis
Bet koks gyvas padaras gali reaguoti į svetimų dalelių atsiradimą organizme. IN tokiu atveju suveikė apsauginė funkcija voverė. Kūnas gamina dideli kiekiai limfocitai, galintys pakenkti makromolekulėms, vėžinėms ląstelėms ir kt. Viena iš šių medžiagų grupių gamina specialius baltymus – imunoglobulinus. Šios medžiagos išsiskiria į kraujotakos sistema. Imunoglobulinai atpažįsta svetimas daleles ir tam tikrame sunaikinimo etape sudaro labai specifinį kompleksą. Tai veikia taip
Struktūrinis
Baltymų funkcijos ląstelėje atsiranda žmonėms nepastebimai. Kai kurios medžiagos turi daugiausia struktūrinę reikšmę. Tokie baltymai suteikia mechaninį stiprumą atskiriems organizmų audiniams. Visų pirma, tai kolagenas. Tai yra pagrindinis visų gyvo organizmo jungiamųjų audinių tarpląstelinės matricos komponentas.
Verta paminėti, kad žinduolių organizme kolagenas sudaro apie 25% visos baltymų masės. Šio komponento sintezė vyksta fibroblastuose. Tai yra pagrindinės bet kurio jungiamojo audinio ląstelės. Iš pradžių susidaro prokolagenas. Ši medžiaga yra pirmtakas ir praeina cheminis apdorojimas, kurį sudaro prolino likučių oksidacija į hidroksiproliną, taip pat lizino liekanos iki hidroksilino. Kolagenas susidaro trijų peptidinių grandinių, susuktų į spiralę, pavidalu.
Tai ne visos baltymų funkcijos. Biologijos užtenka sudėtingas mokslas, kuri leidžia atpažinti ir atpažinti daugybę žmogaus organizme vykstančių reiškinių. Kiekviena baltymų funkcija atlieka ypatingą vaidmenį. Taigi elastinguose audiniuose, tokiuose kaip plaučiai, kraujagyslių sienelės ir oda, yra elastino. Šis baltymas gali ištempti ir tada grįžti į pradinę formą.
Motoriniai baltymai
Raumenų susitraukimai yra procesas, kurio metu ATP molekulėse sukaupta energija didelės energijos pirofosfato jungčių pavidalu paverčiama mechaninis darbas. Šiuo atveju baltymų funkcijas ląstelėje atlieka miozinas ir aktinas. Kiekvienas iš jų turi savo ypatybes.
Miozinas turi neįprastą struktūrą. Šis baltymas susideda iš į siūlą panašios pakankamo ilgio dalies – uodegos, taip pat iš kelių rutuliškų galvų. Miozinas paprastai išsiskiria heksamero pavidalu. Šį komponentą sudaro kelios visiškai identiškos polipeptidinės grandinės, kurių kiekvienos molekulinė masė yra 200 tūkst., taip pat 4 grandinės, kurių molekulinė masė yra tik 20 tūkst.
Aktinas yra rutulinis baltymas, turintis galimybę polimerizuotis. Šiuo atveju medžiaga sudaro gana ilgą struktūrą, kuri paprastai vadinama F-aktinu. Tik šioje būsenoje komponentas gali normaliai sąveikauti su miozinu.
Pagrindinių baltymų funkcijų pavyzdžiai
Kas sekundę gyvo organizmo ląstelėse vyksta įvairiausi procesai, kurie be baltymų būtų neįmanomi. Tokių medžiagų receptorių funkcijos pavyzdys yra adrenerginių receptorių žinutė ląstelėms apie adrenalino pridėjimą. Veikiamas šviesos rodopsinas suyra. Šis reiškinys sukelia reakciją ir sužadina lazdelę.
Kalbant apie struktūrinę funkciją geriausias pavyzdysŠiuo atveju gali būti atsakingas kolageno veikimas. Ši medžiaga suteikia jungiamieji audiniai daugiau elastingumo.
Pavyzdys transportavimo funkcija yra deguonies pernešimas hemoglobinu visame gyvame organizme.
Pagaliau
Štai ir visi pagrindiniai dalykai biologines funkcijas baltymai. Kiekvienas iš jų yra labai svarbus gyvam organizmui. Kuriame specifinė funkcija atlieka atitinkamas baltymas. Tokių komponentų nebuvimas gali sutrikdyti tam tikrų kūno organų ir sistemų veiklą.
