Struktūros funkcijos pavyzdžiai. Baltymų struktūra ir funkcijos

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.

Ryšys, susidedantis iš didelis skaičius aminorūgštys vadinamos - 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 ilgų žodžių. Jei darysime prielaidą, kad žodyje pakeitus ar perstačius bent vieną raidę, ji įgyja naują reikšmę, tai 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 skirtingų baltymų molekulių tipų ir 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.

Vandeniliniai ryšiai atsiranda tarp N-H ir C=O grupių, esančių gretimuose posūkiuose. 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 pirminė struktūra t.y., aminorūgščių eilės grandinėje.
- Kvarterinė struktūra– sudėtinis baltymas, susidedantis iš kelių grandinių, kurios skiriasi pirmine struktūra.
Kartu jie sukuria sudėtingą baltymą, kuris turi ne tik tretinę, bet ir ketvirtinę struktūrą.

Baltymų denatūravimas.

Jonizuojančiosios spinduliuotės įtakoje, 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 proceso metu suardomos antrinės, tretinės ir ketvirtinės struktūros, kurias sukelia silpna aminorūgščių liekanų sąveika, nenutrūksta kovalentiniai peptidiniai ryšiai (dalindamiesi elektronais). Šildant skystą ir skaidrų vištienos kiaušinio baltymą galima pastebėti negrįžtamą denatūraciją: jis tampa tankus ir nepermatomas. Denatūracija taip pat gali būti grįžtama. Panaikinus denatūravimo faktorių, daugelis baltymų sugeba grįžti į natūralią formą, t.y. renatūra.

Baltymų gebėjimas patirti grįžtamus pokyčius erdvinė struktūra reaguojant į fizinio ar cheminiai veiksniai yra dirglumas – svarbiausia visų gyvų būtybių savybė.

Baltymų funkcijos.

Katalizinis.

Kiekvienoje gyvoje ląstelėje nuolat vyksta šimtai biocheminių reakcijų. Šių reakcijų metu vyksta iš išorės gaunamų maistinių medžiagų skilimas ir oksidacija. 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.

1. Fizinė apsauga.(pavyzdys: kolagenas yra baltymas, kuris yra jungiamojo audinio tarpląstelinės medžiagos pagrindas)

1. 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)

1. Imuninė apsauga. Bakterijoms ar virusams patekus į gyvūnų ir žmonių kraują, organizmas reaguoja gamindamas specialius apsauginiai baltymai- antikūnai. Šie baltymai jungiasi prie organizmui svetimų patogenų baltymų, taip slopindami jų gyvybinę veiklą. Kiekvienam svetimam baltymui organizmas gamina specialius „anti-baltymus“ – antikūnus.

Reguliavimo.

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 į ląstelės membraną. 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 gauna juos paruoštus su augaliniu ir gyvūniniu 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, turintys 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. Šiuo atveju molekulinė masė gali svyruoti nuo kelių tūkstančių iki milijonų atominių dalelių.

Kokie tai gali būti baltymai?

Norint nustatyti pagrindines baltymo funkcijas, verta suprasti tokių medžiagų struktūrą. Šiuo metu 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 sferinę formą. 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 įprastame vandenyje. 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 atlieka ypatingą vaidmenį. Baltymų katalizinė funkcija yra ypač svarbi. 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

Daugiausia katalizuojamos įvairios cheminės medžiagos 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 kokios cheminės reakcijos greičio pasikeitimas. 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:

1. Fotosintezės metu ribulozės bifosfato karboksilazė katalizuoja CO 2 fiksaciją.
2. Vandenilio peroksidas skyla į deguonį ir vandenį.
3. DNR sintetina DNR polimerazė.
4. Amilazė gali suskaidyti krakmolą į maltozę.
5. Anglies rūgšties skilimas: CO 2 + H 2 O HCO 3 + H +.

Katalizinė baltymų funkcija yra pagreitinti bet kokias chemines transformacijas. Tokios reakcijos apima sintezę, medžiagų skilimą, perkėlimą atskiri atomai arba elektronai iš vieno komponento į kitą.

Transporto funkcija

Bet kurios ląstelės gyvybinę veiklą turi palaikyti įvairios medžiagos, kurios joms yra ne tik statybinės medžiagos, bet ir savotiška energija. Biologinės baltymų funkcijos apima transportavimą. Būtent šie komponentai aprūpina ląsteles visomis svarbiomis medžiagomis, nes membranos yra pastatytos iš kelių lipidų sluoksnių. Čia randami įvairūs baltymai. Šiuo atveju visos hidrofilinės sritys yra sutelktos paviršiuje, o uodegos yra membranų storyje. Ši struktūra neleidžia labai prasiskverbti į ląsteles. svarbių medžiagų- jonai šarminių metalų, aminorūgštys ir cukrūs. Baltymai transportuoja visus šiuos komponentus ląstelėse, kad galėtų maitintis. Pavyzdžiui, hemoglobinas perneša deguonį.

Receptorius

Pagrindinės baltymo funkcijos aprūpina ne tik gyvų organizmų ląsteles, bet ir padeda atpažinti signalus, kurie ateina iš išorinės aplinkos ir kaimyninių ląstelių. Ryškiausias šio reiškinio pavyzdys yra 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. Tokiu atveju suveikia apsauginė baltymo funkcija. Kūnas gamina didelis kiekis limfocitų, kurie gali 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 žinduoliams kolagenas sudaro apie 25 proc bendra masė baltymai. Šio komponento sintezė vyksta fibroblastuose. Tai yra pagrindinės bet kurio jungiamojo audinio ląstelės. Iš pradžių susidaro prokolagenas. Ši medžiaga yra pirmtakas ir yra apdorojama cheminiu būdu, kurio metu prolino likučiai oksiduojami į hidroksiproliną, o lizino likučiai – į hidroksiliną. Kolagenas susidaro trijų peptidinių grandinių, susuktų į spiralę, pavidalu.

Tai ne visos baltymų funkcijos. Biologija yra gana sudėtingas mokslas, leidžiantis nustatyti ir atpažinti daugelį 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 pirofosfato didelės energijos jungčių pavidalu paverčiama mechaniniu darbu. 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 pavyzdys šiuo atveju yra kolageno veikimas. Ši medžiaga suteikia jungiamiesiems audiniams daugiau elastingumo.

Transporto funkcijos pavyzdys yra deguonies pernešimas hemoglobinu visame gyvame organizme.

Pagaliau

Štai ir visi pagrindiniai dalykai biologines funkcijas baltymai. Kiekvienas iš jų yra labai svarbus gyvam organizmui. Šiuo atveju tam tikrą funkciją atlieka atitinkamas baltymas. Tokių komponentų nebuvimas gali sutrikdyti tam tikrų kūno organų ir sistemų veiklą.

Gyvybė mūsų planetoje atsirado iš koacervatinio lašelio. Tai taip pat buvo baltymų molekulė. Tai yra, daroma išvada, kad šie cheminiai junginiai yra visų šiandien egzistuojančių gyvų dalykų pagrindas. Bet kas yra baltymų struktūros? Kokį vaidmenį jie atlieka šiandieninių žmonių kūne ir gyvenime? Kokių rūšių baltymai yra? Pabandykime tai išsiaiškinti.

Baltymai: bendra koncepcija

Žvelgiant iš požiūrio, nagrinėjamos medžiagos molekulė yra aminorūgščių seka, sujungta peptidiniais ryšiais.

Kiekviena aminorūgštis turi dvi funkcines grupes:

• karboksilo-COOH;
• amino grupė -NH2.

Būtent tarp jų ir užsimezga ryšys skirtingos molekulės. Taigi peptidinė jungtis yra -CO-NH formos. Baltymų molekulėje gali būti šimtai ar tūkstančiai tokių grupių, tai priklausys nuo konkrečios medžiagos. Baltymų rūšys yra labai įvairios. Tarp jų yra ir tų, kuriose yra organizmui būtinų aminorūgščių, o tai reiškia, kad jomis organizmas turi būti tiekiamas su maistu. Yra veislių, kurios atlieka svarbias funkcijas ląstelės membranoje ir jos citoplazmoje. Katalizatoriai taip pat yra izoliuoti biologinė prigimtis- fermentai, kurie taip pat yra baltymų molekulės. Jie plačiai naudojami kasdieniame žmogaus gyvenime, o ne tik dalyvauja gyvų būtybių biocheminiuose procesuose.

Nagrinėjamų junginių molekulinė masė gali svyruoti nuo kelių dešimčių iki milijonų. Juk monomero vienetų skaičius didelėje polipeptidinėje grandinėje yra neribotas ir priklauso nuo konkrečios medžiagos rūšies. Grynos formos baltymai, esantys natūralioje formoje, gali būti matomi tiriant vištienos kiaušinį šviesiai geltonoje, skaidrioje tirštoje koloidinėje masėje, kurios viduje yra trynys - tai norima medžiaga. Tą patį galima pasakyti apie neriebų varškę Šis produktas taip pat yra beveik grynas baltymas savo natūralia forma.

Tačiau ne visi nagrinėjami junginiai turi tą pačią erdvinę struktūrą. Iš viso yra keturios molekulinės organizacijos. Tipai nustato jo savybes ir kalba apie jo struktūros sudėtingumą. Taip pat žinoma, kad labiau erdviškai susipynusios molekulės yra plačiai apdorojamos žmonėms ir gyvūnams.

Baltymų struktūrų tipai

Iš viso jų yra keturi. Pažiūrėkime, kas yra kiekvienas iš jų.

1. Pirminis. Tai įprasta linijinė aminorūgščių seka, sujungta peptidiniais ryšiais. Nėra erdvinių posūkių ar spiralizacijos. Į polipeptidą įtrauktų vienetų skaičius gali siekti kelis tūkstančius. Panašios struktūros baltymų tipai yra glicilalaninas, insulinas, histonai, elastinas ir kt.
2. Antrinės. Jį sudaro dvi polipeptidinės grandinės, kurios yra susuktos spiralės pavidalu ir orientuotos viena į kitą susidariusiais posūkiais. Tuo pačiu metu tarp jų atsiranda vandenilio ryšiai, laikantys juos kartu. Taip susidaro viena baltymo molekulė. Šio tipo baltymų tipai yra tokie: lizocimas, pepsinas ir kt.
3. Tretinė konformacija. Tai tankiai supakuota ir kompaktiškai surinkta antrinė struktūra. Čia, be vandenilio jungčių, atsiranda ir kitų sąveikos tipų – tai van der Waalso sąveika ir elektrostatinės traukos jėgos, hidrofilinis-hidrofobinis kontaktas. Struktūrų pavyzdžiai yra albuminas, fibroinas, šilko baltymas ir kt.
4. Kvarteras. Sudėtingiausia struktūra, kurią sudaro kelios polipeptidinės grandinės, susuktos į spiralę, susuktos į rutulį ir sujungtos į rutuliuką. Tokie pavyzdžiai kaip insulinas, feritinas, hemoglobinas ir kolagenas iliustruoja būtent tokią baltymų konformaciją.

Jei išsamiai išnagrinėsime visas pateiktas molekulines struktūras cheminiu požiūriu, analizė užtruks daug laiko. Iš tiesų, kuo aukštesnė konfigūracija, tuo sudėtingesnė ir sudėtingesnė jos struktūra, tuo daugiau daugiau rūšių molekulėje stebima sąveika.

Baltymų molekulių denatūravimas

Viena iš svarbiausių cheminių polipeptidų savybių yra jų gebėjimas sunaikinti veikiant tam tikroms sąlygoms ar cheminiams veiksniams. Pavyzdžiui, plačiai paplitę įvairūs baltymų denatūravimo būdai. Kas yra šis procesas? Jį sudaro natūralios baltymo struktūros sunaikinimas. Tai yra, jei molekulė iš pradžių turėjo tretinę struktūrą, tada po specialių agentų veikimo ji subyrės. Tačiau aminorūgščių liekanų seka molekulėje išlieka nepakitusi. Denatūruoti baltymai greitai praranda savo fizines ir chemines savybes.

Kokie reagentai gali sukelti konformacijos sunaikinimo procesą? Jų yra keletas.

1. Temperatūra. Kaitinant, laipsniškai sunaikinami ketvirtiniai, tretiniai, antrinė struktūra molekules. Tai galima pastebėti vizualiai, pavyzdžiui, kepant paprastą vištienos kiaušinį. Gautas „baltymas“ yra pirminė albumino polipeptido struktūra, kuri buvo žaliaviniame produkte.
2. Radiacija.
3. Veikia stiprios cheminės medžiagos: rūgštys, šarmai, druskos sunkieji metalai, tirpikliai (pavyzdžiui, alkoholiai, eteriai, benzenas ir kt.).

Šis procesas kartais dar vadinamas molekuliniu lydymu. Baltymų denatūravimo tipai priklauso nuo agento, kurio veiksmas tai sukėlė. Kai kuriais atvejais vyksta priešingas nei svarstomas procesas. Tai yra renatūracija. Ne visi baltymai gali atkurti savo struktūrą, tačiau nemaža jų dalis gali tai padaryti. Taigi chemikai iš Australijos ir Amerikos atliko virto vištienos kiaušinio renatūravimą, naudodami kai kuriuos reagentus ir centrifugavimo metodą.

Šis procesas yra svarbus gyviems organizmams, kai ląstelėse ribosomos ir rRNR sintezuoja polipeptidines grandines.

Baltymų molekulės hidrolizė

Kartu su denatūravimu baltymams būdingas dar vienas cheminė savybė- hidrolizė. Tai taip pat yra natūralios konformacijos sunaikinimas, bet ne iki pirminės struktūros, o visiškai atskiroms aminorūgštims. Svarbi virškinimo dalis yra baltymų hidrolizė. Polipeptidų hidrolizės tipai yra tokie.

1. Cheminis. Remiantis rūgščių arba šarmų veikimu.
2. Biologinis arba fermentinis.

Tačiau proceso esmė išlieka nepakitusi ir nepriklauso nuo to, kokios baltymų hidrolizės rūšys vyksta. Dėl to susidaro aminorūgštys, kurios pernešamos per visas ląsteles, organus ir audinius. Tolesnė jų transformacija apima naujų polipeptidų, jau tų, kurie būtini konkrečiam organizmui, sintezę.

Pramonėje baltymų molekulių hidrolizės procesas naudojamas būtent reikalingoms aminorūgštims gauti.

Baltymų funkcijos organizme

Įvairūs baltymai, angliavandeniai, riebalai yra gyvybiškai svarbūs būtini komponentai normaliam bet kurios ląstelės funkcionavimui. O tai reiškia visą organizmą kaip visumą. Todėl jų vaidmuo daugiausia paaiškinamas dideliu reikšmingumu ir visur esančiu gyvų būtybių viduje. Galima išskirti keletą pagrindinių polipeptidinių molekulių funkcijų.

1. Katalizinis. Jį atlieka fermentai, turintys baltymų struktūrą. Apie juos pakalbėsime vėliau.
2. Struktūrinis. Baltymų rūšys ir jų funkcijos organizme pirmiausia įtakoja pačios ląstelės struktūrą, jos formą. Be to, polipeptidai, kurie atlieka šį vaidmenį, formuoja plaukus, nagus, moliuskų lukštus ir paukščių plunksnas. Jie taip pat yra tam tikras pastiprinimas ląstelės kūne. Kremzlės taip pat susideda iš šių tipų baltymų. Pavyzdžiai: tubulinas, keratinas, aktinas ir kt.
3. Reguliavimo. Ši funkcija pasireiškia polipeptidų dalyvavimu tokiuose procesuose kaip transkripcija, transliacija, ląstelių ciklas, sujungimas, mRNR skaitymas ir kt. Visose jose jie atlieka svarbų reguliavimo vaidmenį.
4. Signalas. Šią funkciją atlieka baltymai, esantys ląstelės membranoje. Jie perduoda įvairius signalus iš vieno įrenginio į kitą, o tai lemia ryšį tarp audinių. Pavyzdžiai: citokinai, insulinas, augimo faktoriai ir kt.
5. Transportas. Kai kurios baltymų rūšys ir jų atliekamos funkcijos yra tiesiog gyvybiškai svarbios. Taip atsitinka, pavyzdžiui, su baltymu hemoglobinu. Jis perneša deguonį iš ląstelės į ląstelę kraujyje. Jis nepakeičiamas žmogui.
6. Atsarginis arba atsarginis. Tokie polipeptidai kaupiasi augaluose ir gyvūnų kiaušiniuose kaip papildomos mitybos ir energijos šaltinis. Pavyzdys yra globulinai.
7. Variklis. Labai svarbi funkcija, ypač pirmuoniams ir bakterijoms. Galų gale, jie gali judėti tik žiuželių ar blakstienų pagalba. Ir šios organelės pagal savo prigimtį yra ne kas kita, kaip baltymai. Tokių polipeptidų pavyzdžiai yra: miozinas, aktinas, kinezinas ir kt.

Akivaizdu, kad baltymų funkcijos žmogaus organizme ir kitose gyvose būtybėse yra labai gausios ir svarbios. Tai dar kartą patvirtina, kad be mūsų svarstomų junginių gyvybė mūsų planetoje neįmanoma.

Apsauginė baltymų funkcija

Polipeptidai gali apsaugoti nuo skirtingos įtakos: cheminis, fizinis, biologinis. Pavyzdžiui, jei organizmui gresia svetimo pobūdžio virusas ar bakterijos, imunoglobulinai (antikūnai) stoja į kovą su jais, atlikdami apsauginį vaidmenį.

Jei kalbėti apie fizinės įtakos, tada čia svarbų vaidmenį atlieka, pavyzdžiui, fibrinas ir fibrinogenas, kurie dalyvauja kraujo krešėjimo procese.

Maisto baltymai

Maistinių baltymų rūšys yra šios:

• pilni – tie, kuriuose yra visos organizmui reikalingos aminorūgštys;
• prastesnės - tie, kuriuose yra neišsami aminorūgščių sudėtis.

Tačiau abu yra svarbūs žmogaus organizmui. Ypač pirmoji grupė. Kiekvienas žmogus, ypač intensyvaus vystymosi (vaikystėje ir paauglystėje) bei brendimo laikotarpiais, turi palaikyti pastovų baltymų kiekį savyje. Juk mes jau ištyrėme funkcijas, kurias atlieka šios nuostabios molekulės, ir žinome, kad praktiškai ne vienas procesas, nė viena biocheminė reakcija mumyse nevyksta be polipeptidų dalyvavimo.

Štai kodėl kiekvieną dieną būtina suvartoti paros normą baltymų, kurių yra šiuose produktuose:

• kiaušinis;
• pienas;
• varškės;
• mėsa ir žuvis;
• pupelės;
• pupelės;
• žemės riešutų;
• kvieciai;
• avižos;
• lęšiai ir kiti.

Jei per dieną suvartojate 0,6 g polipeptido vienam kilogramui svorio, tai žmogui šių junginių niekada netrūks. Jei organizmas ilgą laiką negauna pakankamai būtinų baltymų, atsiranda liga, vadinama aminorūgščių badu. Tai veda prie sunkių medžiagų apykaitos sutrikimų ir dėl to daugelio kitų negalavimų.

Baltymai narve

Mažiausio visų gyvų daiktų struktūrinio vieneto – ląstelės – viduje taip pat yra baltymų. Be to, jie ten atlieka beveik visas aukščiau išvardintas funkcijas. Pirmiausia susidaro ląstelės citoskeletas, susidedantis iš mikrovamzdelių ir mikrofilamentų. Jis padeda išlaikyti formą ir transportuoti viduje tarp organelių. Jie juda baltymų molekulėmis, tarsi kanalais ar bėgiais. įvairių jonų, jungtys.

Svarbus yra baltymų, panardintų į membraną ir esančių jos paviršiuje, vaidmuo. Čia jie atlieka ir receptorių, ir signalizacijos funkcijas bei dalyvauja pačios membranos konstravime. Jie stovi sargyboje, o tai reiškia, kad jie atlieka apsauginį vaidmenį. Kokius baltymų tipus ląstelėje galima priskirti šiai grupei? Yra daug pavyzdžių, čia yra keletas.

1. Aktinas ir miozinas.
2. Elastinas.
3. Keratinas.
4. Kolagenas.
5. Tubulinas.
6. Hemoglobinas.
7. insulino.
8. Transkobalaminas.
9. Transferrinas.
10. Albumenas.

Iš viso yra keli šimtai skirtingų, kurios nuolat juda kiekvienos ląstelės viduje.

Baltymų tipai organizme

Žinoma, jų yra didžiulė įvairovė. Jei bandysime kažkaip suskirstyti visus esamus baltymus į grupes, galime gauti kažką panašaus į šią klasifikaciją.

Apskritai, klasifikuodami organizme esančius baltymus galite remtis daugeliu savybių. Vieno dar nėra.

Fermentai

Biologiniai baltyminio pobūdžio katalizatoriai, kurie žymiai pagreitina visus vykstančius biocheminius procesus. Įprasti mainai be šių jungčių neįmanomi. Visi sintezės ir skilimo procesai, molekulių surinkimas ir jų replikacija, transliacija ir transkripcija ir kiti procesai vyksta veikiant tam tikro tipo fermentams. Šių molekulių pavyzdžiai yra:

• oksidoreduktazės;
• transferazės;
• katalazė;
• hidrolazės;
• izomerazės;
• lyazės ir kt.

Šiandien fermentai naudojami ir kasdieniame gyvenime. Taigi skalbimo miltelių gamyboje dažnai naudojami vadinamieji fermentai – tai biologiniai katalizatoriai. Jie pagerina skalbimo kokybę, jei laikomasi nurodytų temperatūros sąlygų. Lengvai susijungia su nešvarumų dalelėmis ir pašalina jas nuo audinių paviršiaus.

Tačiau dėl savo baltyminės prigimties fermentai netoleruoja per karšto vandens ar arti šarminių ar rūgštinių vaistų. Iš tiesų šiuo atveju įvyks denatūravimo procesas.

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 tipų apsaugines funkcijas baltymai:

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 imuninės sistemos s, prisitvirtina 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. Svarbiausią vaidmenį ląstelėje vykstančių procesų reguliavime atlieka proteinkinazės – fermentai, kurie aktyvina arba slopina kitų baltymų veiklą, prijungdami prie jų fosfatų grupes.

Žmogaus kūno funkcionavimas tapo aiškus m pradžios XIX amžiaus. Mokslininkai šias medžiagas priskyrė Graikiškas terminas„baltymai“, iš žodžio protos - „pagrindinis, pirmasis“.

Pagrindinis jų bruožas cheminiai junginiai yra tai, kad jie yra pagrindas, kurį organizmas naudoja kurdamas naujas ląsteles. Kitos jų funkcijos – užtikrinti reguliavimo ir medžiagų apykaitos procesus; atliekant transporto funkcijas (pavyzdžiui, baltymas hemoglobinas, kuris per kraują paskirsto deguonį visame kūne); formuojantis raumenų skaiduloms; valdyti daugelį gyvybiškai svarbių organizmo funkcijų ( ryškus pavyzdys veikia kaip baltymas insulinas); reguliuojant virškinimo procesą, energijos apykaitą; saugant kūną.

Šių medžiagų cheminę struktūrą lemia aminorūgščių, sudarančių baltymų molekules, skaičius. Molekulės yra gana didelės. Šios medžiagos yra didelės molekulinės masės organinių medžiagų ir yra aminorūgščių grandinė, sujungta peptidiniu ryšiu. Baltymų aminorūgščių sudėtį lemia genetinis kodas. Daugybė aminorūgščių derinio variantų lemia įvairias baltymų molekulių savybes. Paprastai jie jungiasi vienas su kitu ir sudaro sudėtingus kompleksus.

Baltymų klasifikacija nebuvo baigta, nes mokslininkai ištyrė ne visus baltymus. Daugelio jų vaidmuo žmonėms tebėra paslaptis. Kol kas baltymai skirstomi pagal biologinis vaidmuo ir pagal kurias aminorūgštys yra įtrauktos į jų sudėtį. Mūsų mitybai vertingi ne patys baltymai, o juos sudarančios aminorūgštys. Amino rūgštys yra organinių rūgščių rūšis. Jų yra daugiau nei 100. Be jų medžiagų apykaitos procesai neįmanomi.

Kūnas negali visiškai pasisavinti su maistu tiekiamų baltymų. Daugumą jų sunaikina rūgštinės virškinimo sultys. Baltymai suskaidomi į aminorūgštis. Organizmas suskaidęs „paima“ jam reikalingas aminorūgštis ir iš jų pagamina reikiamus baltymus. Tokiu atveju kai kurios aminorūgštys gali virsti kitomis. Be transformacijos, jie taip pat gali būti savarankiškai susintetinti organizme.

Tačiau ne visas aminorūgštis gali pasigaminti mūsų organizmas. Tie, kurie nėra susintetinti, vadinami esminiais, nes jų organizmui reikia, o gauti tik iš išorės. Nepakeičiamos aminorūgštys negali būti pakeistos kitomis. Tai metioninas, lizinas, izoleucinas, leucinas, fenilalaninas, treoninas, valinas. Be to, yra ir kitų aminorūgščių, kurios susidaro tik iš būtinojo fenilalanino ir metionino. Todėl mitybos kokybę lemia ne gaunamų baltymų kiekis, o kokybinė jų sudėtis. Pavyzdžiui, bulvėse, baltagūžiuose kopūstuose, burokėliuose, kopūstuose, ankštiniuose augaluose ir duonoje yra daug triptofano, lizino ir metionino.

Baltymų apykaitos eiga mūsų organizme priklauso nuo pakankamas kiekis būtinų baltymų. Kai kurios medžiagos skaidomos ir virsta kitomis, išsiskiriant organizmui reikalinga energija.

Dėl gyvybinės organizmo veiklos nuolat prarandama dalis baltymų. Maždaug 30 g per dieną netenkama dėl iš išorės gaunamų baltyminių medžiagų. Todėl, atsižvelgiant į nuostolius, racione turi būti pakankamas šių medžiagų kiekis, užtikrinantis organizmo funkcionavimą.

Organizmo baltyminių medžiagų suvartojimas priklauso nuo įvairių faktorių: sunkaus fizinio darbo ar poilsio; emocinė būklė. Suaugusiųjų baltymų paros norma yra ne mažesnė kaip 50 gramų (tai yra maždaug 0,8 gramo vienam kilogramui kūno svorio). Vaikams dėl intensyvaus augimo ir vystymosi baltymų reikia daugiau – iki 1,9 gramo vienam kūno svorio kilogramui.

Tačiau net ir didelis baltymų kiekis, suvartojamas maiste, negarantuoja subalansuoto juose esančių aminorūgščių kiekio. Todėl mityba turėtų būti įvairi, kad organizmas galėtų iš jos išgauti maksimalią naudą skirtingų aminorūgščių pavidalu. Mes nekalbame apie tai, kad jei šiandien valgytame maiste nėra triptofano, tai rytoj susirgsi. Ne, kūnas „gali“ nedideli kiekiai saugoti naudingąsias aminorūgštis ir prireikus jas naudoti. Tačiau kaupiamasis organizmo pajėgumas nėra per didelis, todėl maistinių medžiagų atsargas būtina reguliariai papildyti.

Jei dėl asmeninių įsitikinimų (vegetarizmas) ar sveikatos priežasčių (problemų su virškinimo trakto Ir dietinis maistas) turite mitybos apribojimą, tuomet reikia pasikonsultuoti su mitybos specialistu, kad pakoreguotų mitybą ir atkurtų baltymų balansą organizme.
Intensyvios sportinės veiklos metu organizmui reikia didelio kiekio baltymų. Specialiai tokiems žmonėms gaminama sportinė mityba. Tačiau baltymų suvartojimas turi atitikti atliekamą fizinį aktyvumą. Šių medžiagų perteklius, priešingai populiariam įsitikinimui, nepadidės raumenų masės.

Baltymų funkcijų įvairovė apima beveik visus organizme vykstančius biocheminius procesus. Jie gali būti vadinami biocheminiais katalizatoriais.
Baltymai sudaro citoskeletą, kuris palaiko ląstelių formą. Be baltymų neįmanoma sėkminga imuninės sistemos veikla.

Puikiai maisto šaltinis baltymai yra mėsa, pienas, žuvis, grūdai, ankštiniai augalai, riešutai. Vaisiuose, uogose ir daržovėse mažiau baltymų.

Pirmasis baltymas, kuris buvo tiriamas siekiant nustatyti jo aminorūgščių seką, buvo insulinas. Už šį pasiekimą gavo F. Sanger Nobelio premija praėjusio amžiaus 60-aisiais. O mokslininkai D. Kendrew ir M. Perutz vienu metu sugebėjo sukurti trimatė struktūra mioglobinas ir hemoglobinas naudojant rentgeno spindulių difrakcijos metodus. Už tai jie taip pat buvo apdovanoti Nobelio premija.

Tyrimo istorija

Per ateinančius 30–40 metų buvo atlikti daugumos aminorūgščių, sudarančių baltymus, tyrimai. 1894 metais vokiečių fiziologas A. Kosselis padarė prielaidą, kad aminorūgštys yra pačios struktūrinės baltymų sudedamosios dalys, kurios viena su kita yra sujungtos peptidiniais ryšiais. Jis bandė ištirti baltymo aminorūgščių seką.
1926 m. galiausiai buvo pripažintas dominuojantis baltymų vaidmuo organizme. Tai atsitiko, kai JAV chemikas D. Sumneris įrodė, kad ureazė (fermentas, be kurio negali vykti daugelis cheminių procesų) yra baltymas.

Išskirti grynus baltymus moksliniams poreikiams tuo metu buvo nepaprastai sunku. Štai kodėl pirmieji eksperimentai buvo atlikti naudojant tuos polipeptidus, kuriuos buvo galima išvalyti minimaliomis sąnaudomis reikšminga suma- tai kraujo baltymai, vištienos baltymai, įvairūs toksinai, virškinimo ar metabolinės kilmės fermentai, išsiskiriantys po galvijų skerdimo. 50-ųjų pabaigoje buvo galima išvalyti galvijų kasos ribonukleazę. Būtent ši medžiaga tapo daugelio mokslininkų eksperimentiniu objektu.

IN šiuolaikinis mokslas baltymų tyrimai tęsėsi kokybiškai nauju lygiu. Yra biochemijos šaka, vadinama proteomika. Dabar proteomikos dėka galima tirti ne tik izoliuotus išgrynintus baltymus, bet ir lygiagrečius, vienu metu vykstančius daugelio skirtingoms ląstelėms ir audiniams priklausančių baltymų modifikacijos pokyčius. Dabar mokslininkai teoriškai gali apskaičiuoti baltymo struktūrą pagal jo aminorūgščių seką. Metodai krioelektroninė mikroskopija leidžia tirti didelius ir mažus baltymų kompleksus.

Baltymų savybės

Baltymai klasifikuojami pagal jų tirpumo laipsnį, dauguma jų gerai tirpsta vandenyje. Tačiau yra išimčių. Fibroinas (voratinklio ir šilko pagrindas) ir keratinas (žmonių plaukų pagrindas, taip pat gyvūnų vilna ir paukščių plunksnos) yra netirpūs.

Denatūravimas

Kai kuriais atvejais, naudojant amonio druskas, denatūravimas yra grįžtamas. Grįžtamasis denatūravimas naudojamas kaip baltymų gryninimo metodas.

Paprasti ir sudėtingi baltymai

Autorius cheminė prigimtis Yra penkios sudėtingų baltymų klasės:

• Glikoproteinai.
• Chromoproteinai.
• Fosfoproteinai.
• Metaloproteinai.
• Lipoproteinai.

Chromoproteinai yra Dažnas vardas kompleksiniai baltymai, tarp kurių yra flavoproteinai, chlorofilai, hemoglobinas ir kt.

Baltymai, vadinami fosfoproteinais, turi fosforo rūgšties likučių. Šiai baltymų grupei priklauso, pavyzdžiui, pieno kazeinas.

Metaloproteinai yra baltymai, kuriuose yra kovalentiškai surištų tam tikrų metalų jonų. Tarp jų yra baltymų, kurie atlieka transportavimo ir saugojimo funkcijas (transferrinas, feritinas).

Kompleksiniai baltymai lipoproteinai turi lipidų likučių. Jų funkcija yra lipidų pernešimas.

Baltymų biosintezė

Genetinis kodas susideda iš kodonų. Kodonas yra genetinės informacijos vienetas, susidedantis iš nukleotidų liekanų. Kiekvienas kodonas yra atsakingas už vienos aminorūgšties sujungimą su baltymu. Bendras jų skaičius – 64. Kai kurias aminorūgštis lemia ne vienas, o keli kodonai.

Baltymų funkcijos organizme

Pažymėtina, kad baltymų klasifikavimas pagal jų funkcijas yra gana savavališkas, nes kai kuriuose gyvuose organizmuose tas pats baltymas gali atlikti kelias skirtingas funkcijas. Baltymai dėl didelio fermentinio aktyvumo atlieka daug funkcijų. Visų pirma, tokie fermentai apima motorinį baltymą mioziną, taip pat baltymų kinazių reguliuojančius baltymus.

Katalizinė funkcija

Daugiau nei 4000 mūsų organizme vykstančių reakcijų reikalauja katalizės. Be fermentų įtakos reakcija vyksta dešimtis ir šimtus kartų lėčiau.
Molekulės, kurios reakcijos metu prisijungia prie fermento ir po to keičiasi, vadinamos substratais. Fermente yra daug aminorūgščių, tačiau ne visos jos sąveikauja su substratu ir tikrai ne visos tiesiogiai dalyvauja katalizės procese. Fermento dalis, prie kurios prisijungia substratas, laikoma aktyvia fermentine vieta.

Struktūrinė funkcija

Apsauginė funkcija

Imuninė apsauga apima baltymų, esančių kraujyje ar kituose biologiniuose skysčiuose, dalyvavimą formuojant organizmo apsauginę reakciją į patogeninių mikroorganizmų ataką ar žalą. Pavyzdžiui, imunoglobulinai neutralizuoja virusus, bakterijas ar svetimus baltymus. Imuninės sistemos gaminami antikūnai prisijungia prie svetimų organizmui medžiagų, vadinamų antigenais, ir jas neutralizuoja. Paprastai antikūnai išskiriami į tarpląstelinę erdvę arba fiksuojami specializuotų plazminių ląstelių membranose.

Fermentai ir substratas nėra pernelyg glaudžiai susiję, kitaip katalizuojama reakcija gali sutrikti. Tačiau antigeno ir antikūnų pritvirtinimo stabilumo niekas neriboja.

Cheminė apsauga susideda iš baltymų molekulių surišimo su įvairiais toksinais, tai yra, užtikrina organizmo detoksikaciją. Svarbiausias vaidmuo detoksikuojant mūsų organizmą tenka kepenų fermentams, kurie skaido nuodus arba paverčia juos tirpia forma. Ištirpę toksinai greitai palieka kūną.

Reguliavimo funkcija

Signalo funkcija

Citokinai ir hormonų baltymai atlieka signalizacijos funkciją.
Hormonus perneša kraujas. Kai receptorius prisijungia prie hormono, jis sukelia atsaką ląstelėje. Hormonai reguliuoja medžiagų koncentraciją kraujo ląstelėse, taip pat reguliuoja ląstelių augimą ir dauginimąsi. Tokių baltymų pavyzdys yra gerai žinomas insulinas, reguliuojantis gliukozės koncentraciją kraujyje.

Citokinai yra mažos peptidų pasiuntinių molekulės. Jie veikia kaip skirtingų ląstelių sąveikos reguliatoriai, taip pat lemia šių ląstelių išlikimą, slopina arba skatina jų augimą ir funkcinį aktyvumą. Be citokinų neįmanomas koordinuotas nervų, endokrininės ir imuninės sistemos darbas. Pavyzdžiui, citokinai gali sukelti naviko nekrozę – tai yra slopinti uždegiminių ląstelių augimą ir aktyvumą.

Transporto funkcija

Atsarginė (arba atsarginė) funkcija

Baltymų receptorių funkcija

Variklio (arba judėjimo) funkcija

Baltymai metabolizme

Tos aminorūgštys, kurių organizmas nesintetina, vadinamos nepakeičiamomis, todėl pas mus gali patekti tik iš išorės.

Žmogus amino rūgščių gauna iš maiste esančių baltymų. Baltymai denatūruojami virškinimo metu, veikiant rūgštinėms skrandžio sultims ir fermentams. Kai kurios aminorūgštys, gautos virškinimo proceso metu, yra naudojamos reikalingų baltymų sintezei, o likusios paverčiamos gliukoze gliukoneogenezės proceso metu arba panaudojamos Krebso cikle (tai yra medžiagų apykaitos procesas). palaužti).

Baltymų, kaip energijos šaltinio, naudojimas ypač svarbus nepalankiomis sąlygomis, kai organizmas naudoja savo vidinį „avarinį rezervą“ – savo baltymus. Aminorūgštys taip pat yra svarbus azoto šaltinis organizmui.

Vieningi standartai dienos poreikis ne baltymuose. Mikroflora gyvena dvitaškis, taip pat sintetina aminorūgštis, ir į jas negalima atsižvelgti rengiant baltymų standartus.

Baltymų atsargos žmogaus organizme yra minimalios, o naujus baltymus galima sintetinti tik iš irstančių baltymų, gaunamų iš organizmo audinių, ir iš aminorūgščių, tiekiamų su maistu. Baltymai nėra sintetinami iš tų medžiagų, kurios yra riebalų ir angliavandenių dalis.

Baltymų trūkumas
Baltymų trūkumas maiste sukelia didelį vaikų augimo ir vystymosi sulėtėjimą. Suaugusiesiems baltymų trūkumas yra pavojingas dėl didelių pokyčių kepenyse, hormonų lygio pokyčių ir liaukų veiklos sutrikimo. vidinė sekrecija, pablogėjęs maistinių medžiagų įsisavinimas, pablogėjusi atmintis ir darbingumas bei širdies problemos. Visi sitie neigiami reiškiniai yra susiję su tuo, kad baltymai dalyvauja beveik visuose žmogaus organizmo procesuose.

Praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje buvo užregistruota žmonių, kurie ilgą laiką laikėsi nekaloringos dietos su dideliu baltymų trūkumu, mirtys. Paprastai tiesioginė mirties priežastis šiuo atveju buvo negrįžtami širdies raumens pokyčiai.

Baltymų trūkumas sumažina imuniteto atsparumą infekcijoms, nes mažėja antikūnų susidarymo lygis. Interferono ir lizocimo (apsauginių veiksnių) sintezės pažeidimas sukelia uždegiminių procesų paūmėjimą. Be to, baltymų trūkumą dažnai lydi vitaminų trūkumas, o tai savo ruožtu taip pat sukelia neigiamų pasekmių.

Trūkumas neturi įtakos geriausiu įmanomu būdu fermentų gamybai ir svarbių maistinių medžiagų įsisavinimui. Nereikia pamiršti, kad hormonai yra baltymų dariniai, todėl baltymų trūkumas gali sukelti rimtų hormoninių sutrikimų.

Bet kokia fizinė veikla kenkia raumenų ląstelėms, o kuo didesnis krūvis, tuo labiau kenčia raumenys. Norėdami atkurti pažeistas raumenų ląsteles, jums reikia didelio kiekio aukštos kokybės baltymų. Priešingai populiariems įsitikinimams, fizinis aktyvumas naudingas tik tada, kai su maistu organizmas aprūpinamas pakankamu kiekiu baltymų. Dėl intensyvaus fizinė veikla Baltymų suvartojimas turėtų siekti 1,5–2 gramus vienam svorio kilogramui.

Baltymų perteklius

Bet jei žmogus nesportuoja ir suvartoja daugiau nei 1,75 gramo baltymų vienam svorio kilogramui, tai kepenyse kaupiasi baltymų perteklius, kuris virsta azoto junginiais ir gliukoze. Azoto junginys (karbamidas) turi būti pašalintas iš organizmo per inkstus.

Be to, esant baltymų pertekliui, organizme įvyksta rūgštinė reakcija, dėl kurios pasikeičia kalcis. gėrimo režimas. Be to, mėsos produktuose, kuriuose gausu baltymų, dažnai yra purinų, kurių dalis medžiagų apykaitos metu nusėda sąnariuose ir sukelia podagros vystymąsi. Reikėtų pažymėti, kad sutrikimai, susiję su baltymų pertekliumi, yra daug rečiau nei sutrikimai, susiję su baltymų trūkumu.

Pakankamas baltymų kiekis maiste nustatomas pagal azoto balanso būklę. Organizmas nuolat sintetina naujus baltymus ir išskiria galutinius baltymų apykaitos produktus. Baltymuose yra azoto, kurio nėra nei riebaluose, nei angliavandeniuose. Ir jei azotas nusėda organizme kaip rezervas, jis yra tik baltymų sudėtyje. Baltymų skaidymo metu jis turi būti pašalintas kartu su šlapimu. Kad organizmas funkcionuotų reikiamu lygiu, būtina papildyti pašalintą azotą. Azoto balansas reiškia, kad suvartojamo azoto kiekis sutampa su iš organizmo išskiriamu kiekiu.

Baltymų mityba

Šie produktai yra kokybiškas baltymų šaltinis, tačiau reikia atminti, kad juose yra daug riebalų, todėl nepatartina jų per daug vartoti savo mityboje. Be didelio kiekio baltymų, į organizmą pateks ir per didelis riebalų kiekis.

Pageidautinas maistas, kuriame gausu baltymų: sojos sūriai, neriebūs sūriai, liesa veršiena, kiaušinių baltymai, neriebi varškė, šviežia žuvis ir jūros gėrybės, jauna ėriena, vištiena, balta mėsa.
Mažiau pageidautina vartoti tokius produktus kaip: pienas ir jogurtai su pridėtu cukrumi, raudona mėsa (nugarinė), tamsi vištienos ir kalakutienos mėsa, liesos gabalėliai, naminis varškės sūris, perdirbta mėsa lašinių pavidalu, saliamis, kumpis.

Kiaušinio baltymas yra grynas baltymas ir jame nėra riebalų. Liesoje mėsoje yra apie 50% kilokalorijų, gaunamų iš baltymų; krakmolo turinčiuose produktuose – 15 %; liesame piene – 40 %; daržovėse – 30 proc.

Pagrindinė taisyklė renkantis baltymų dietą yra tokia: didelis kiekis baltymų vienam kalorijų vienetui ir didelis baltymų virškinamumas. Geriausia valgyti maistą, kuriame yra mažai riebalų ir daug baltymų. Kalorijų informaciją galima rasti ant bet kurio produkto pakuotės. Apibendrintus duomenis apie baltymų ir riebalų kiekį tuose produktuose, kurių kalorijų kiekį sunku apskaičiuoti, galima rasti specialiose lentelėse.

Termiškai apdoroti baltymai yra lengviau virškinami, nes jie tampa lengvai prieinami virškinimo trakto fermentams. Tačiau terminis apdorojimas gali sumažinti baltymų biologinę vertę dėl to, kad kai kurios aminorūgštys sunaikinamos.

Baltymų ir riebalų kiekis kai kuriuose maisto produktuose

Baltymų apykaita

Maisto įsisavinimui organizmas gali išleisti apie 15% visų suvartojamų kalorijų.
Maistas, kuriame yra daug baltymų, prisideda prie padidėjusios šilumos gamybos metabolizmo metu. Kūno temperatūra šiek tiek pakyla, o tai lemia papildomas energijos sąnaudas termogenezės procesui.

Baltymai ne visada naudojami kaip energijos šaltinis. Taip yra dėl to, kad juos naudoti kaip energijos šaltinį organizmui gali būti nenaudinga, nes iš tam tikro kiekio riebalų ir angliavandenių galima gauti daug daugiau kalorijų ir daug efektyviau nei iš panašaus kiekio baltymų. Be to, retai kada būna baltymų perteklius organizme, o jei ir yra, tai didžioji dalis baltymų pertekliaus panaudojama plastikinėms funkcijoms atlikti.

Tuo atveju, kai dietoje trūksta energijos šaltinių riebalų ir angliavandenių pavidalu, organizmas pradeda naudoti susikaupusius riebalus.

Pakankamas baltymų kiekis maiste padeda suaktyvinti ir normalizuoti lėtą medžiagų apykaitą nutukusiems žmonėms, taip pat padeda palaikyti raumenų masę.

Jei baltymų nepakanka, organizmas pereina prie raumenų baltymų vartojimo. Taip nutinka todėl, kad raumenys nėra tokie svarbūs organizmo funkcionavimui palaikyti. Dauguma kalorijų sudeginamos raumenų skaidulose, o sumažėjus raumenų masei sumažėja organizmo energijos sąnaudos.

Labai dažnai žmonės, besilaikantys įvairių dietų, norėdami numesti svorio, renkasi dietą, kurios metu su maistu į organizmą patenka labai mažai baltymų. Paprastai tai yra daržovių ar vaisių dietos. Išskyrus žalą, tokia dieta nieko neatneš. Slopinamas organų ir sistemų funkcionavimas, kai trūksta baltymų, o tai sukelia įvairius sutrikimus ir ligas. Kiekviena dieta turi būti vertinama atsižvelgiant į organizmo baltymų poreikį.

Tokiems procesams kaip baltymų asimiliacija ir jų panaudojimas energijos poreikiams, taip pat baltymų apykaitos produktų pašalinimas reikalauja daugiau skysčio. Kad išvengtumėte dehidratacijos, per dieną turėtumėte išgerti apie 2 litrus vandens.