Hangi protein katalitik işlevi yerine getirir? Proteinlerin yapısı ve işlevi

Protein moleküllerinin yapısı. Proteinlerin özellikleri, fonksiyonları ve aktiviteleri ile yapısal organizasyonları arasındaki ilişki (özgüllük, türler, tanıma etkisi, dinamizm, işbirlikçi etkileşimin etkisi).

Sincaplar Peptit bağlarıyla bağlanan amino asit kalıntılarından oluşan yüksek moleküler nitrojen içeren maddelerdir. Proteinlere başka türlü proteinler denir;

Basit proteinler amino asitlerden oluşur ve hidroliz sonrasında yalnızca amino asitlere parçalanır. Karmaşık proteinler, bazı basit proteinlerden ve protez grubu adı verilen protein olmayan bir bileşenden oluşan iki bileşenli proteinlerdir. Kompleks proteinlerin hidrolizi sırasında serbest amino asitlere ek olarak protein olmayan kısım veya onun parçalanma ürünleri de açığa çıkar. Basit proteinler, şartlı olarak seçilen bazı kriterlere göre bir dizi alt gruba ayrılır: protaminler, histonlar, albüminler, globulinler, prolaminler, glutelinler, vb.

Karmaşık proteinlerin sınıflandırılması, protein olmayan bileşenlerinin kimyasal yapısına dayanmaktadır. Buna göre, fosfoproteinler (fosforik asit içerirler), kromoproteinler (pigmentler içerirler), nükleoproteinler (nükleik asitler içerirler), glikoproteinler (karbonhidratlar içerirler), lipoproteinler (lipitler içerirler) ve metaloproteinler (metaller içerirler) arasında ayrım yaparlar.

3. Protein yapısı.

Bir protein molekülünün polipeptit zincirindeki amino asit kalıntılarının dizisine denir. birincil protein yapısı. Proteinin birincil yapısı ayrıca çok sayıda Peptit bağları genellikle az sayıda disülfit (-S-S-) bağı da içerir. Polipeptit zincirinin uzaysal konfigürasyonu, daha kesin olarak türü polipeptit sarmalını tanımlarikincil protein yapısı, içinde sunulmuştur esas olarak α-sarmal, hidrojen bağlarıyla sabitlenir. üçüncül yapı- tamamen veya kısmen bir spiral şeklinde katlanmış, uzayda (bir kürecik içinde) yer alan veya paketlenen bir polipeptit zinciri. Proteinin üçüncül yapısının bilinen stabilitesi, hidrojen bağları, moleküller arası van der Waals kuvvetleri, yüklü grupların elektrostatik etkileşimi vb. ile sağlanır.

Kuaterner protein yapısı - birbirine göre kesin olarak sabit bir pozisyon işgal eden belirli sayıda polipeptit zincirinden oluşan bir yapı.

Kuaterner yapıya sahip bir proteinin klasik bir örneği hemoglobin.

Proteinlerin fiziksel özellikleri:çözeltilerin yüksek viskozitesi,

önemsiz difüzyon, şişme yeteneği geniş sınırlar dahilinde optik aktivite, elektrik alanındaki hareketlilik, düşük ozmotik basınç ve yüksek onkotik basınç, amino asitler gibi 280 nm'de UV ışınlarını absorbe etme yeteneği, serbest NH2 ve COOH gruplarının varlığı nedeniyle amfoteriktir ve sırasıyla şu şekilde karakterize edilir: asitlerin ve toprakların tüm özellikleri. Belirgin hidrofilik özelliklere sahiptirler. Çözümleri çok düşük ozmotik basınç, yüksek viskozite ve düşük difüzyon yeteneği. Proteinler çok büyük sınırlar içerisinde şişme yeteneğine sahiptir. Proteinlerin kolloidal durumu, proteinlerin nefelometri ile kantitatif olarak belirlenmesinin temelini oluşturan ışık saçılımı olgusu ile ilişkilidir.

Proteinler, yüzeylerindeki düşük molekül ağırlıklı organik bileşikleri ve inorganik iyonları adsorbe etme yeteneğine sahiptir. Bu özellik, bireysel proteinlerin taşıma fonksiyonlarını belirler.

Proteinlerin kimyasal özellikleri Amino asit kalıntılarının yan radikalleri farklı fonksiyonel gruplar (-NH2, -COOH, -OH, -SH, vb.) içerdiğinden çeşitlidir. Proteinler için karakteristik bir reaksiyon, peptid bağlarının hidrolizidir. Hem amino hem de karboksil gruplarının varlığı nedeniyle proteinler amfoterik özelliklere sahiptir.

Protein Denatürasyonu- Kuaterner, üçüncül ve ikincil yapıları stabilize eden bağların yok edilmesi, protein molekülünün konfigürasyonunun bozulmasına yol açar ve buna doğal özelliklerin kaybı eşlik eder.

Denatürasyona neden olan fiziksel (sıcaklık, basınç, mekanik stres, ultrasonik ve iyonlaştırıcı radyasyon) ve kimyasal (ağır metaller, asitler, alkaliler, organik çözücüler, alkaloidler) faktörler vardır.

Ters işlem ise yeniden doğallaştırma yani proteinin fizikokimyasal ve biyolojik özelliklerinin restorasyonu. Birincil yapı etkilenirse renatürasyon mümkün değildir.

Çoğu protein, 50-60 o C'nin üzerindeki bir çözelti ile ısıtıldığında denatüre olur. Denatürasyonun dış belirtileri, özellikle izoelektrik noktada çözünürlük kaybına, protein çözeltilerinin viskozitesinde bir artışa, miktarında bir artışa indirgenir. serbest fonksiyonel SH-rpypp ve x-ışını saçılımının doğasında bir değişiklik, doğal protein kürecikleri açılır moleküller ve rastgele ve düzensiz yapılar oluşur.

Kasılma işlevi. Aktin ve miyozin kas dokusunun spesifik proteinleridir. Yapısal işlev. fibriler proteinler, özellikle bağ dokusundaki kolajen, saçtaki keratin, tırnaklar, deri, damar duvarındaki elastin vb.

Hormonal fonksiyon. Bir dizi hormon, proteinler veya polipeptitlerle temsil edilir; örneğin, hipofiz bezinin hormonları, pankreas vb. Bazı hormonlar, amino asitlerin türevleridir.

Beslenme (rezerv) işlevi. fetus için besin kaynağı olan rezerv proteinleri Sütün ana proteini (kazein) aynı zamanda esas olarak beslenme işlevini de yerine getirir.

Biyolojik protein fonksiyonları. Yapısal organizasyon ve biyolojik fonksiyondaki protein çeşitliliği. Polimorfizm. Organ ve dokuların protein bileşimindeki farklılıklar. Ontogenez sırasında ve hastalıklarda kompozisyondaki değişiklikler.

-Zorluk derecesine göre Proteinlerin yapıları basit ve karmaşık olarak ikiye ayrılır. Basit veya tek bileşenli proteinler yalnızca protein kısmından oluşur ve hidroliz sonucunda amino asitler verir. İLE karmaşık veya iki bileşenli proteinleri dahil et V proteini ve protein olmayan doğaya sahip ek bir grubu içerir. protez. ( lipitler, karbonhidratlar, nükleik asitler olabilir); Buna göre karmaşık proteinlere lipoproteinler, glikoproteinler, nükleoproteinler denir.

- Protein molekülünün şekline göre proteinler iki gruba ayrılır: fibriller (lifli) ve küresel (korpüsküler). Fibriller proteinler uzunluklarının çapa oranının yüksek olması (birkaç onlarca birim) ile karakterize edilir. Molekülleri filamentlidir ve genellikle lifleri oluşturan demetler halinde toplanırlar. (insan vücudunun koruyucu örtülerini oluşturan, cildin dış katmanının ana bileşenleridir). Ayrıca kıkırdak ve tendonlar da dahil olmak üzere bağ dokusunun oluşumunda da rol oynarlar.

Doğal proteinlerin büyük çoğunluğu küreseldir. İçin küresel proteinler molekülün uzunluğunun çapına küçük bir oranı (birkaç birim) ile karakterize edilir. Daha karmaşık bir yapıya sahip olan küresel proteinler, daha çeşitli işlevleri yerine getirir.

-Geleneksel olarak seçilen solventlerle ilgili olarak tahsis etmek albüminlerVeglobulinler. Albümin çok iyi çözünür V su ve konsantre tuzlu su çözeltileri. Globulinler suda çözünmeyin ve V orta konsantrasyonlu tuzların çözeltileri..

--Proteinlerin fonksiyonel sınıflandırılması Rastgele bir işarete değil, gerçekleştirilen bir işleve dayandığı için en tatmin edici olanıdır. Ayrıca herhangi bir sınıfa dahil olan spesifik proteinlerin yapılarının, özelliklerinin ve fonksiyonel aktivitelerinin benzerliğini vurgulamak mümkündür.

Katalitik olarak aktif proteinler isminde enzimler. Hücredeki hemen hemen tüm kimyasal dönüşümleri katalize ederler. Bu protein grubu Bölüm 4'te ayrıntılı olarak ele alınacaktır.

Hormonlar Hücrelerdeki metabolizmayı düzenler ve metabolizmayı bir bütün olarak vücudun çeşitli hücrelerine entegre eder.

Reseptörler hücre zarlarının yüzeyindeki çeşitli düzenleyicileri (hormonlar, aracılar) seçici olarak bağlar.

Taşıma proteinleri Maddelerin dokular arasında ve hücre zarları yoluyla bağlanmasını ve taşınmasını gerçekleştirir.

Yapısal proteinler . Her şeyden önce bu grup, çeşitli biyolojik zarların yapımında yer alan proteinleri içerir.

Sincaplar - inhibitörler enzimler endojen inhibitörlerin geniş bir grubunu oluşturur. Enzim aktivitesini düzenlerler.

Kasılmalar sincaplar kimyasal enerji kullanarak mekanik bir büzülme süreci sağlar.

Toksik proteinler - Organizmalar (yılanlar, arılar, mikroorganizmalar) tarafından salgılanan ve diğer canlı organizmalar için zehirli olan bazı proteinler ve peptidler.

Koruyucu proteinler. antikorlar - Bir antijenin girişine yanıt olarak hayvan vücudu tarafından üretilen protein maddeleri. Antijenlerle etkileşime giren antikorlar onları devre dışı bırakır ve böylece vücudu yabancı bileşiklerin, virüslerin, bakterilerin vb. etkilerinden korur.

Protein bileşimi fizyolojik bağlıdır. Aktivite, besin bileşimi ve diyet, biyoritimler. Gelişim sırasında kompozisyon önemli ölçüde değişir (zigottan özel işlevlere sahip farklılaşmış organların oluşumuna kadar). Örneğin, kırmızı kan hücreleri, kanda oksijenin taşınmasını sağlayan hemoglobini içerir; fare hücreleri, aktin ve miyozin kasılma proteinlerini içerir; retina, rodopsin proteinini içerir. Hastalıklarda, protein bileşimi değişir; proteinopatiler. Kalıtsal proteinopatiler genetik aparatın hasar görmesi sonucu gelişir. Bir protein hiç sentezlenmez veya sentezlenir ancak birincil yapısı değişir (orak hücre anemisi). Herhangi bir hastalığa protein bileşiminde bir değişiklik eşlik eder, yani. edinilmiş proteinopati gelişir. Bu durumda proteinlerin birincil yapısı bozulmaz, ancak özellikle patolojik sürecin geliştiği organ ve dokularda proteinlerde niceliksel bir değişiklik meydana gelir. Örneğin pankreatitte, gastrointestinal sistemdeki besinlerin sindirimi için gerekli olan enzimlerin üretimi azalır.

Proteinlerin yapı ve fonksiyonuna zarar veren faktörler, hastalıkların patogenezinde hasarın rolü. Proteinopatiler

Sağlıklı bir yetişkinin vücudunun protein bileşimi nispeten sabittir, ancak organ ve dokulardaki bireysel protein miktarında değişiklikler mümkündür. Şu tarihte: çeşitli hastalıklar dokuların protein bileşiminde bir değişiklik var. Bu değişikliklere proteinopatiler denir. Kalıtsal ve edinilmiş proteinopatiler vardır. Kalıtsal proteinopatiler, belirli bir bireyin genetik aparatına verilen hasarın bir sonucu olarak gelişir. Protein hiç sentezlenmez veya sentezlenir ancak Birincil yapı değişti. Herhangi bir hastalığa vücudun protein bileşiminde bir değişiklik eşlik eder; edinilmiş proteinopati gelişir. Bu durumda, proteinlerin birincil yapısı bozulmaz, ancak genellikle proteinlerde, özellikle de patolojik sürecin geliştiği organ ve dokularda niceliksel bir değişiklik meydana gelir. Örneğin pankreatitte, gastrointestinal sistemdeki besinlerin sindirimi için gerekli olan enzimlerin üretimi azalır.

Bazı durumlarda edinilmiş proteinopatiler, proteinlerin işlev gördüğü koşullardaki değişikliklerin bir sonucu olarak gelişir. Böylece, ortamın pH'ı alkali tarafa (çeşitli doğadaki alkalozlar) değiştiğinde, hemoglobinin yapısı değişir, O2'ye afinitesi artar ve O2'nin dokulara taşınması azalır (doku hipoksisi).

Bazen hastalığın bir sonucu olarak kan hücrelerindeki ve serumdaki metabolitlerin seviyesi artar, bu da bazı proteinlerin modifikasyonuna ve fonksiyonlarının bozulmasına yol açar.

Ayrıca normalde burada yalnızca eser miktarlarda tespit edilen proteinler, hasarlı organın hücrelerinden kana salınabilir. Çeşitli hastalıklar için, kanın protein bileşiminin biyokimyasal çalışmaları sıklıkla klinik tanıyı açıklığa kavuşturmak için kullanılır.

4. Proteinlerin birincil yapısı. Proteinlerin özelliklerinin ve fonksiyonlarının birincil yapılarına bağımlılığı. Birincil yapıdaki değişiklikler, proteinopati.

Hücre iskeletinin yapısal proteinleri bir çeşit takviye gibi hücrelere ve birçok organele şekil verir ve hücrelerin şeklinin değiştirilmesinde görev alır. Yapısal proteinlerin çoğu filamentlidir: örneğin, aktin ve tübülinin monomerleri küresel, çözünür proteinlerdir, ancak polimerleştiklerinde hücre iskeletini oluşturan uzun filamentler oluşturarak hücrenin şeklini korumasını sağlarlar. Kolajen ve elastin, bağ dokusunun hücreler arası maddesinin (örneğin kıkırdak) ana bileşenleridir ve başka bir yapısal protein olan keratin, saç, tırnak, kuş tüyleri ve bazı kabuklardan oluşur.

Koruyucu fonksiyon

Proteinlerin çeşitli koruyucu fonksiyonları vardır:

Fiziksel koruma. Bağ dokularının (kemikler, kıkırdak, tendonlar ve derinin derin katmanları (dermis) dahil) hücreler arası maddesinin temelini oluşturan bir protein olan kolajeni içerir; Azgın pulların, saçların, tüylerin, boynuzların ve epidermisin diğer türevlerinin temelini oluşturan keratin.

Tipik olarak bu tür proteinlerin yapısal işlevi olan proteinler olduğu kabul edilir. Bu protein grubunun örnekleri, kanın pıhtılaşmasında rol oynayan fibrinojenler ve trombinlerdir.

Kimyasal koruma. Toksinlerin protein molekülleri tarafından bağlanması onların detoksifikasyonunu sağlayabilir. Karaciğer enzimleri insanlarda detoksifikasyonda, zehirlerin parçalanmasında veya bunların vücuttan hızlı bir şekilde atılmasını kolaylaştıracak şekilde çözünür bir forma dönüştürülmesinde özellikle önemli bir rol oynar. Bağışıklık koruması. Kanı ve diğer biyolojik sıvıları oluşturan proteinler, vücudun hem hasara hem de patojenlerin saldırısına karşı savunma tepkisinde rol oynar. Belirli bir organizmaya yabancı olan maddelere, antijenlere bağlanır ve böylece onları nötralize ederek onları yıkım yerlerine yönlendirir. Antikorlar salgılanabilir hücreler arası boşluk veya plazmasitler adı verilen özel B lenfositlerinin zarlarına sabitlenir.

Enzimlerin substrat için sınırlı bir afinitesi olmasına rağmen, substrata çok güçlü bir şekilde bağlanma, katalize edilen reaksiyona müdahale edebileceğinden, antikorun bir antijene bağlanmasının kalıcılığı sınırlı değildir.

Düzenleme işlevi

Hücrelerin içindeki pek çok süreç, ne enerji kaynağı olarak ne de hücre için yapı malzemesi olarak hizmet etmeyen protein molekülleri tarafından düzenlenir. Bu proteinler, transkripsiyonu, translasyonu, birleştirmeyi ve ayrıca diğer proteinlerin aktivitesini vb. düzenler. Proteinler, düzenleyici işlevlerini ya enzimatik aktivite (örneğin, protein kinazlar) yoluyla ya da diğer moleküllere spesifik bağlanma yoluyla, genellikle bunlarla etkileşimi etkileyerek yerine getirir. enzim molekülleri. Dolayısıyla gen transkripsiyonu, transkripsiyon faktörlerinin (aktivatör proteinler ve baskılayıcı proteinler) genlerin düzenleyici dizilerine eklenmesiyle belirlenir. Çeviri düzeyinde, birçok mRNA'nın okunması da protein faktörlerinin eklenmesiyle düzenlenir ve RNA ve proteinlerin parçalanması da özel protein kompleksleri tarafından gerçekleştirilir. En önemli rol

Protein kinazlar, diğer proteinlere fosfat grupları bağlayarak onların aktivitesini aktive eden veya baskılayan enzimler olan hücre içi süreçlerin düzenlenmesinde rol oynar.

Proteinlerin yapısal işlevi Proteinlerin yapısal işlevi

• bu protein mi
• hemen hemen tüm hücre organellerinin oluşumuna katılmak, büyük ölçüde yapılarını (şeklini) belirlemek;
• hücrelere ve birçok organele şekil veren ve birçok dokuya mekanik şekil veren hücre iskeletini oluşturur;

dokuların yapısını ve hayvan vücudunun şeklini büyük ölçüde belirleyen hücreler arası maddenin bir parçasıdır.

Hücrelerarası maddenin proteinleri

İnsan vücudunda diğer tüm proteinlerden daha fazla hücrelerarası protein vardır. Hücreler arası maddenin ana yapısal proteinleri fibriler proteinlerdir.

Kollajenler Kollajenler insan vücudunun %25-30'unu oluşturan bir protein ailesidir. toplam kütle tüm proteinler. Hariç yapısal fonksiyon

Kollajenin ayrıca mekanik, koruyucu, besleyici ve onarıcı işlevleri de vardır.

Toplamda insanlarda 28 tip kolajen bulunur. Hepsi yapı olarak birbirine benzer.

Elastin

Elastin bağ dokusunda, özellikle ciltte, akciğerlerde ve kan damarlarında yaygın olarak dağılır. Genel özellikleri elastin ve kollajen için harika içerik glisin ve prolin. Elastin, kolajenden önemli ölçüde daha fazla valin ve alanin ve daha az glutamik asit ve arginin içerir. Elastin, desmozin ve izodesmozin içerir. bu bileşikler yalnızca elastinde bulunabilir. Elastin, ısıtıldığında bile sulu çözeltilerde (kollajen gibi), tuz, asit ve alkali çözeltilerinde çözünmez. Elastin, görünüşe göre liflerinin yüksek elastikiyetini belirleyen, polar olmayan yan gruplara sahip çok sayıda amino asit kalıntısı içerir.

Diğer hücre dışı matris proteinleri

Keratinler iki gruba ayrılır: α-keratinler ve β-keratinler. Keratinin gücü belki de kitinden sonra ikinci sıradadır. Karakteristik özellik keratinler pH 7.0'da suda tamamen çözünmez olmalarıdır. Moleküldeki tüm amino asitlerin kalıntılarını içerirler. Diğer fibriler yapısal proteinlerden (örneğin kollajen) öncelikle artan sistein kalıntıları içeriği bakımından farklılık gösterirler. A-keratinlerin polipeptit zincirlerinin birincil yapısının periyodikliği yoktur.

Diğer ara filament proteinleri

Diğer doku türlerinde (epitel hariç), ara filamanlar yapı olarak keratine benzer proteinler tarafından oluşturulur - vimentin, nörofilament proteinleri vb. Çoğu ökaryotik hücredeki lamin proteinleri, nükleer membranın iç astarını oluşturur. Bunlardan oluşan nükleer lamina nükleer membranı destekler ve kromatin ve nükleer RNA'larla temas halindedir.

Tübülin

Organellerin yapısal proteinleri

Proteinler birçok hücresel organelin şeklini (yapısını) oluşturur ve belirler. Ribozomlar, proteozomlar, nükleer gözenekler vb. gibi organeller esas olarak proteinlerden oluşur. Histonlar, DNA iplikçiklerinin kromozomlara birleştirilmesi ve paketlenmesi için gereklidir. Bazı protistlerin (örneğin Chlamydomonas) hücre duvarları proteinlerden oluşur; Birçok bakteri ve arkenin hücre duvarı, gram pozitif türlerde hücre duvarına, gram negatif türlerde ise hücre duvarına bağlanan bir protein katmanı (S katmanı) içerir. dış zar. Prokaryotik flagella, flagellin proteininden yapılır.

Wikimedia Vakfı.

2010.

Diğer sözlüklerde “Proteinlerin yapısal işlevi” nin ne olduğuna bakın: Farklı yollar Görüntüler triosefosfat izomeraz enzimi örneğini kullanarak protein. Solda tüm atomları ve aralarındaki bağları gösteren bir "çubuk" modeli var; Renkler elementleri gösterir. Yapısal motifler ortada tasvir edilmiştir... Vikipedi

Kondansatörün atomik yapısının incelenmesi. düşük enerjili nötron kırınımı yöntemiyle ortam atom çekirdeği(elastik tutarlı saçılma). H. s. de Broglie dalga boyu l >= 0,3 olan nötronlar kullanılır nötron dalgasıüzerinde… … Fiziksel ansiklopedi

Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Proteinler (anlamlar). Proteinler (proteinler, polipeptitler) yüksek moleküler ağırlık organik madde bir zincire bir peptit bağıyla bağlanan alfa amino asitlerden oluşur. Canlı organizmalarda... ... Vikipedi

Tüm canlı organizmaların yapısal temelini oluşturan ve yaşam süreçlerinde belirleyici rol oynayan yüksek moleküllü doğal bileşikler. B. proteinleri, nükleik asitleri ve polisakkaritleri içerir; karışık olanları da biliniyor...

Üzerinde büyüyen çeşitli proteinlerin kristalleri uzay istasyonu"Mir" ve NASA mekik uçuşları sırasında. Yüksek düzeyde saflaştırılmış proteinler, düşük sıcaklıklarda proteinin bir modelini elde etmek için kullanılan kristaller oluşturur. Proteinler (proteinler, ... ... Wikipedia

- (transkripsiyon faktörleri) DNA'nın belirli bölümlerine bağlanarak bir DNA şablonu (transkripsiyon) üzerindeki mRNA sentezi sürecini kontrol eden proteinler. Transkripsiyon faktörleri işlevlerini bağımsız olarak veya bir arada yerine getirir... ... Vikipedi

Transkripsiyon faktörleri (transkripsiyon faktörleri), DNA'nın belirli bölümlerine bağlanarak DNA molekülünden mRNA yapısına (transkripsiyon) bilgi aktarımını kontrol eden proteinlerdir. Transkripsiyon faktörleri işlevlerini yerine getirir... ... Vikipedi

Dünyanın özel bir niteliksel durumu belki de Evrenin gelişiminde gerekli bir adımdır. doğal olarak bilimsel yaklaşım yaşamın özüne, onun kökeni, maddi taşıyıcıları, canlı ve cansız arasındaki farklar ve evrim sorununa odaklanılmıştır... ... Felsefi Ansiklopedi

Atomların karşılıklı çekimi, moleküllerin ve kristallerin oluşumuna yol açar. Bir molekülde veya bir kristalde komşu atomlar arasında kimyasal yapılar bulunduğunu söylemek gelenekseldir. Bir atomun değerliği (aşağıda daha ayrıntılı olarak ele alınmıştır) bağların sayısını gösterir... Büyük Sovyet ansiklopedisi

Proteinler ve fonksiyonları.

Vücudumuzu oluşturan temel maddeleri inceleyelim. En önemlilerinden bazıları proteinlerdir.

Sincaplar(proteinler, polipeptitler) – zincirleme oluşan karbon maddeleri amino asitler. Zorunludur ayrılmaz parça tüm hücreler.

Amino asitler- molekülleri aynı anda karboksil (-COOH) ve amin (NH2) grupları içeren karbon bileşikleri.

Çok sayıda aminoasitten oluşan bileşiğe denir. polipeptit. Her proteinin kendine ait kimyasal yapı bir polipeptittir. Bazı proteinler birkaç polipeptit zincirinden oluşur. Çoğu protein ortalama 300-500 amino asit kalıntısı içerir. 3-8 amino asit uzunluğunda çok kısa birçok doğal protein ve 1500 amino asit uzunluğunda çok uzun biyopolimerler vardır.

Proteinlerin özellikleri, kesin olarak sabit bir sırayla amino asit bileşimleriyle belirlenir ve amino asit bileşimi de sırayla belirlenir. genetik Kod. Proteinler oluşturulurken 20 standart amino asit kullanılır.

Proteinlerin yapısı.

Birkaç seviye vardır:

- Birincil yapı - polipeptit zincirindeki amino asitlerin değişim sırasına göre belirlenir.

Yirmi farklı amino asit 20 harfe benzetilebilir kimyasal alfabe 300-500 harf uzunluğunda “kelimelerin” oluştuğu. 20 harf ile sınırsız sayıda böyle yazabilirsiniz uzun kelimeler. Bir kelimedeki en az bir harfin değiştirilmesinin veya yeniden düzenlenmesinin onu verdiğini varsayarsak yeni anlam 500 harf uzunluğundaki bir kelimedeki kombinasyon sayısı 20.500 olacaktır.

Bir protein molekülünde bir amino asit biriminin başka bir amino asit birimiyle değiştirilmesinin bile onun özelliklerini değiştirdiği bilinmektedir. Her hücre birkaç bin içerir farklı şekiller protein molekülleri ve bunların her biri kesin olarak tanımlanmış bir amino asit dizisi ile karakterize edilir. Belirli bir protein molekülündeki amino asitlerin değişim sırası, onun özel fizikokimyasal ve biyolojik özellikler. Araştırmacılar, uzun protein moleküllerindeki amino asitlerin dizilişini çözebiliyor ve bu molekülleri sentezleyebiliyor.

- İkincil yapı – protein molekülleri dönüşler arasında eşit mesafelere sahip bir spiral şeklinde.

Arasında gruplar N-H ve C=O bitişik dönüşlerde bulunursa hidrojen bağları ortaya çıkar. Spiralin düzenli dönüşlerini bir arada tutarak birçok kez tekrarlanırlar.

- Üçüncül yapı– spiral bir bobinin oluşumu.

Bu dolaşma, protein zincirinin bölümlerinin düzenli olarak iç içe geçmesiyle oluşur. Pozitif ve negatif yüklü amino asit grupları çekilir ve protein zincirinin birbirinden ayrı olan kısımlarını bile bir araya getirir. Protein molekülünün örneğin “su itici” (hidrofobik) radikalleri taşıyan diğer kısımları da birbirine yaklaşır.

Her protein türü, kıvrımları ve halkaları olan kendi top şekliyle karakterize edilir. Üçüncül yapı, birincil yapıya, yani zincirdeki amino asitlerin sırasına bağlıdır.
- Kuaterner yapı– Birincil yapı bakımından farklılık gösteren birkaç zincirden oluşan kompozit bir protein.
Bir araya gelerek yaratırlar karmaşık protein sadece üçüncül değil aynı zamanda dördüncül bir yapıya sahiptir.

Protein denatürasyonu.

Etkisi altında iyonlaştırıcı radyasyon, Yüksek sıcaklık, güçlü çalkalama, aşırı pH değerleri (hidrojen iyonlarının konsantrasyonu) ve ayrıca alkol veya aseton gibi bir dizi organik çözücü, proteinlerin özelliklerini değiştirir doğal hal. İhlal doğal yapı sincap denir denatürasyon. Denatürasyondan sonra birincil yapıları değişmese de proteinlerin büyük çoğunluğu biyolojik aktivitelerini kaybeder. Gerçek şu ki, denatürasyon sürecinde ikincil, üçüncül ve dördüncül yapılar nedeniyle zayıf etkileşimler Amino asit kalıntıları arasındaki kovalent peptid bağları (elektron paylaşımıyla) kırılmaz. Sıvı ve berrak protein ısıtıldığında geri dönüşü olmayan denatürasyon gözlemlenebilir tavuk yumurtası: Yoğun ve mat hale gelir. Denatürasyon da tersine çevrilebilir. Denatüre edici faktörün ortadan kaldırılmasından sonra birçok protein geri dönebilir doğal şekil yani yeniden doğar.

Proteinlerin geri dönüşümlü değişikliklere uğrama yeteneği mekânsal yapı fiziksel veya fiziksel eyleme yanıt olarak kimyasal faktörler sinirliliğin altında yatan şey - en önemli mülk tüm canlılar.

Proteinlerin fonksiyonları.

Katalitik.

Her canlı hücrede sürekli olarak yüzlerce biyokimyasal reaksiyon meydana gelir. Bu reaksiyonlar sırasında dışarıdan gelen maddelerin parçalanması ve oksidasyonu meydana gelir. besinler. Hücre, ihtiyaç duyduğu çeşitli organik bileşikleri sentezlemek için oksidasyon sonucu elde edilen besinlerin enerjisini ve bunların parçalanma ürünlerini kullanır. Bu tür reaksiyonların hızlı oluşumu biyolojik katalizörler veya reaksiyon hızlandırıcılar - enzimler tarafından sağlanır. Binden fazla farklı enzim bilinmektedir. Hepsi sincap.
Enzim proteinleri vücuttaki reaksiyonları hızlandırır. Enzimler, karmaşık moleküllerin parçalanmasında (katabolizma) ve bunların sentezinde (anabolizma), ayrıca DNA'nın ve şablon RNA sentezinin oluşturulması ve onarılmasında rol oynar.

Yapısal.

Hücre iskeletinin yapısal proteinleri bir çeşit takviye gibi hücrelere ve birçok organele şekil verir ve hücrelerin şeklinin değiştirilmesinde görev alır. Kolajen ve elastin, bağ dokusunun hücreler arası maddesinin (örneğin kıkırdak) ana bileşenleridir ve başka bir yapısal protein olan keratin, saç, tırnak, kuş tüyleri ve bazı kabuklardan oluşur.

Koruyucu.

1. Fiziksel koruma.(örnek: kolajen, bağ dokularının hücreler arası maddesinin temelini oluşturan bir proteindir)

1. Kimyasal koruma. Toksinlerin protein molekülleri tarafından bağlanması onların detoksifikasyonunu sağlar. (örnek: zehirleri parçalayan veya onları çözünür forma dönüştüren, vücuttan hızla atılmalarını kolaylaştıran karaciğer enzimleri)

1. Bağışıklık koruması. Bakteriler veya virüsler hayvanların ve insanların kanına girdiğinde vücut özel ürünler üreterek tepki verir. koruyucu proteinler- antikorlar. Bu proteinler vücuda yabancı patojenlerin proteinlerine bağlanarak hayati aktivitelerini baskılar. Vücut, her yabancı protein için özel "anti-proteinler" - antikorlar üretir.

Düzenleyici.

Hormonlar kanda taşınır. Çoğu hayvan hormonu protein veya peptittir. Bir hormonun bir reseptöre bağlanması, hücrede bir tepkiyi tetikleyen bir sinyaldir. Hormonlar kandaki ve hücrelerdeki maddelerin konsantrasyonunu, büyümeyi, üremeyi ve diğer süreçleri düzenler. Bu tür proteinlere bir örnek insülin kandaki glikoz konsantrasyonunu düzenleyen.

Hücreler, hücreler arası madde yoluyla iletilen sinyal proteinlerini kullanarak birbirleriyle etkileşime girer. Bu tür proteinler örneğin sitokinleri ve büyüme faktörlerini içerir.

Sitokinler- küçük peptit bilgi molekülleri. Hücreler arasındaki etkileşimleri düzenler, hayatta kalmalarını belirler, büyümeyi, farklılaşmayı, fonksiyonel aktiviteyi ve programlanmış hücre ölümünü uyarır veya bastırır ve bağışıklık, endokrin ve sinir sistemlerinin eylemlerinin koordinasyonunu sağlarlar.

Ulaşım.

Kandaki maddeleri yalnızca proteinler taşır, örneğin lipoproteinler(yağ transferi) hemoglobin(oksijen taşınması), transferrin(demir taşınması) veya membranlar arasında - Na+,K+-ATPase(sodyum ve potasyum iyonlarının zardan transmembran taşınmasının tersi), Ca2+-ATPaz(kalsiyum iyonlarının hücre dışına pompalanması).

Reseptör.

Protein reseptörleri sitoplazmada bulunabilir veya içine gömülebilir. hücre zarı. Reseptör molekülünün bir kısmı, çoğunlukla kimyasal ve bazı durumlarda ışık olan bir sinyali algılar. mekanik etki(örn. esneme) ve diğer uyaranlar.

Yapı

Evrim sürecinde hayvanlar, esansiyel amino asitler adı verilen, özellikle karmaşık on amino asidi sentezleme yeteneğini kaybetmiştir. Onları içeri alıyorlar bitmiş form bitkisel ve hayvansal gıdalar ile. Bu tür amino asitler süt ürünleri (süt, peynir, süzme peynir), yumurta, balık, et proteinlerinin yanı sıra soya fasulyesi, fasulye ve diğer bazı bitkilerde bulunur. Sindirim sisteminde proteinler amino asitlere parçalanır ve bunlar kana karışarak hücrelere girer. Hücrelerde, hazır amino asitlerden, belirli bir organizmanın özelliği olan kendi proteinleri oluşturulur. Proteinler tüm hücresel yapıların önemli bir bileşenidir ve bu onların önemli yapı rolüdür.

Enerji.

Proteinler hücreler için enerji kaynağı olarak hizmet edebilir. Karbonhidrat veya yağ eksikliği ile amino asit molekülleri oksitlenir. Bu durumda açığa çıkan enerji, vücudun hayati süreçlerini sürdürmek için kullanılır. Uzun süreli açlık sırasında kaslardan, lenfoid organlardan, epitel dokulardan ve karaciğerden alınan proteinler kullanılır.

Motorlu (motorlu).

Bütün bir motor protein sınıfı, vücudun hareketini, örneğin kastaki miyozin köprülerinin hareketi de dahil olmak üzere kas kasılmasını ve vücut içindeki hücrelerin hareketini (örneğin, lökositlerin amip benzeri hareketi) sağlar.

Aslında çok Kısa Açıklama Vücuttaki fonksiyonlarını ve önemini ancak açıkça ortaya koyabilen proteinlerin fonksiyonları.

Proteinleri anlamak için küçük bir video:

Proteinler doğaldır organik bileşikler yüksek moleküler yapıya sahip olanlardır. Bu maddelerin molekülü dallanmayan bir polimerdir. Proteinler, bir molekülün minimal yapısal birimi olan monomeri temsil eder. Proteinin tüm bileşenleri, bir polipeptit veya üre bağı ile yeterli bir şekilde birbirine bağlanır. uzun zincirler. burada moleküler kütle birkaç bin ila milyonlarca atomik parçacık arasında değişebilir.

Ne tür bir protein olabilir?

Bir proteinin ana işlevlerini belirlemek için bu tür maddelerin yapısını anlamaya değer. Açık şu anİnsanlar için bu önemli bileşenin iki çeşidi vardır: fibriller ve küresel. Esas olarak moleküllerdeki farklılık nedeniyle ayırt edilirler.

Küresel madde yalnızca suda değil aynı zamanda tuzlu su çözeltilerinde de oldukça çözünür. Üstelik böyle bir proteinin molekülü Küresel şekil. Bu kadar iyi bir çözünürlük, kürecik yüzeyinde bir hidrasyon kabuğuyla çevrelenen yüklü amino asit kalıntılarının konumuyla kolayca açıklanabilir. Böyle olmasını sağlayan şey budur iyi bağlantılarçeşitli çözücüler ile. Küresel bileşenler grubunun tüm enzimlerin yanı sıra neredeyse tüm biyolojik olarak aktif proteinleri içerdiğini belirtmekte fayda var.

Fibril maddelere gelince, molekülleri lifli bir yapıya sahiptir. Proteinlerin katalitik fonksiyonu çok önemlidir. Bu nedenle yardımcı maddeler olmadan uygulanmasını hayal etmek zordur. Fibriller proteinler tuzlu su çözeltilerinde veya sıradan su. Molekülleri polipeptit zincirlerinde paralel olarak düzenlenmiştir. Bu tür maddeler belirli maddelerin oluşumunda rol oynar yapısal elemanlar bağ dokuları. Bunlar elastinler, keratinler, kollajenlerdir.

Özel bir grup, yalnızca amino asitlerden değil aynı zamanda nükleik asitlerden, karbonhidratlardan ve diğer maddelerden de oluşanlardan oluşur. Tüm bu bileşenler oynuyor özel rol. Özel anlam Proteinlerin katalitik fonksiyonuna sahiptir. Ayrıca benzer maddeler solunum pigmentleri, hormonlar ve ayrıca güvenilir koruma herhangi bir organizma için. Protein biyosentezi ribozomlarda gerçekleşir. Bu işlem, nükleik asit kodunun çevrilmesiyle belirlenir.

Proteinlerin katalitik işlevi

Çeşitli katalizler kimyasal maddeler- bu en çok ana işlev proteinler. Benzer işlemler enzimler tarafından da gerçekleştirilir. Bunlar katalitik spesifik özelliklere sahip proteinlerdir. Bu maddelerin her biri bir veya birkaç benzer reaksiyonu gerçekleştirebilir. Enzimler, karmaşık moleküllerin parçalanmasını ve bunların sentezini katalize eder. Bu reaksiyonlara başka şekilde katabolizma ve anabolizma denir. Proteinlerin katalitik işlevi aynı zamanda onarım ve onarımı da içerir. matris sentezi RNA.

Kataliz nedir

2013 yılına gelindiğinde bilim insanları 5 binin biraz üzerinde enzim tespit etmişti. Bu tür maddeler hemen hemen her biyokimyasal reaksiyonun seyrini etkileyebilir. Proteinlerin katalitik fonksiyonunu daha net anlamak için katalizin ne olduğunu anlamakta fayda var. İLE Yunan Dili bu kavram "durma" olarak tercüme edilir. Kataliz herhangi bir maddenin akış hızındaki değişikliktir. Kimyasal reaksiyon. Bu, belirli bileşiklerin etkisi altında gerçekleşir. Enzimler proteinlerin katalitik işlevini yerine getirir. Bu olgunun örnekleri şuralarda görülür: Gündelik Yaşam sürekli. İnsanlar bunu fark etmiyorlar.

Katalitik fonksiyon örneği

Enzimlerin nasıl çalıştığını anlamak için birkaç örneğe bakmakta fayda var. Peki proteinlerin katalitik işlevi nedir? Örnekler:

1. Fotosentez sırasında ribuloz bifosfat karboksilaz, CO2 fiksasyonunu katalize eder.
2. Hidrojen peroksit oksijen ve suya ayrışır.
3. DNA, DNA polimeraz tarafından sentezlenir.
4. Amilaz, nişastayı maltoza parçalama yeteneğine sahiptir.
5. Karbonik asidin bozunması: CO2 + H20 HCO3 + H+.

Proteinlerin katalitik işlevi herhangi bir olayı hızlandırmaktır. kimyasal dönüşümler. Bu tür reaksiyonlar arasında sentez, maddelerin ayrışması, transfer bireysel atomlar veya elektronlar bir bileşenden diğerine.

Taşıma işlevi

Herhangi bir hücrenin hayati aktivitesi sürdürülmelidir çeşitli maddeler Bu onlar için sadece yapı malzemesi değil, aynı zamanda bir tür enerjidir. Proteinlerin biyolojik fonksiyonları taşımayı içerir. Hücrelere tüm önemli maddeleri sağlayanlar bu bileşenlerdir, çünkü zarlar birkaç lipit katmanından yapılmıştır. Çeşitli proteinlerin bulunduğu yer burasıdır. Bu durumda hidrofilik alanların tamamı yüzeyde yoğunlaşmıştır ve kuyruklar membran kalınlığındadır. Bu yapı çok önemli maddelerin (iyonların) hücrelere girmesine izin vermez. alkali metaller, amino asitler ve şekerler. Proteinler, beslenmeleri için tüm bu bileşenleri hücrelerin içine taşırlar. Örneğin hemoglobin oksijeni taşır.

Reseptör

Proteinin temel işlevleri yalnızca canlı organizmaların hücrelerine beslenme sağlamakla kalmaz, aynı zamanda hücrelerden gelen sinyallerin tanınmasına da yardımcı olur. dış ortam ve komşu hücreler. En parlayan örnek Bu fenomene, zar üzerinde internöron temas noktalarının yakınında bulunan asetilkolin reseptörleri neden olur. Sürecin kendisi çok önemlidir. Proteinler bir reseptör işlevi görür, asetilkolin ile etkileşimleri belirli bir şekilde kendini gösterir. Sonuç olarak hücrenin içine bir sinyal iletilir. Ancak bir süre sonra nörotransmitterin çıkarılması gerekir. Ancak bu durumda hücre yeni bir sinyal alabilecektir. Kolini parçalayan ve asetilkolini hidrolize eden asetilkoltenesteraz enzimlerinden biri tarafından gerçekleştirilen bu fonksiyondur.

Koruyucu

Herhangi bir canlı, vücuttaki yabancı parçacıkların görünümüne tepki verme yeteneğine sahiptir. İÇİNDE bu durumda tetiklendi koruyucu fonksiyon sincap. Vücut üretir büyük miktar makromoleküllere, kanser hücrelerine vb. zarar verebilecek lenfositler. Bu maddelerin gruplarından biri özel proteinler - immünoglobulinler üretir. Bu maddeler ortama salınır. kan dolaşım sistemi. İmmünoglobulinler yabancı parçacıkları tanır ve belirli bir yıkım aşamasında oldukça spesifik bir kompleks oluşturur. Bu nasıl çalışır

Yapısal

Proteinin hücredeki görevleri insanlar tarafından fark edilmeden gerçekleşir. Bazı maddeler çoğunlukla yapısal anlam. Bu tür proteinler organizmalardaki bireysel dokulara mekanik güç sağlar. Her şeyden önce kolajendir. Canlı bir organizmadaki tüm bağ dokularının hücre dışı matrisinin ana bileşenidir.

Memelilerde kolajenin toplam protein kütlesinin yaklaşık %25'ini oluşturduğunu belirtmekte fayda var. Bu bileşenin sentezi fibroblastlarda meydana gelir. Bunlar herhangi bir bağ dokusunun ana hücreleridir. Başlangıçta prokollajen oluşur. Bu madde bir öncüdür ve içinden geçer. kimyasal tedavi prolin kalıntılarının hidroksiproline ve ayrıca lizin kalıntılarının hidroksiline oksidasyonundan oluşur. Kolajen, spiral şeklinde bükülmüş üç peptid zinciri formunda oluşur.

Bunların hepsi proteinlerin fonksiyonları değildir. Biyoloji yeterli karmaşık bilim Bu, insan vücudunda meydana gelen birçok olguyu tanımlamanıza ve tanımanıza olanak tanır. Her protein fonksiyonu özel bir rol oynar. Bu nedenle akciğerler, kan damarı duvarları ve deri gibi elastik dokular elastin içerir. Bu protein esneyebilir ve daha sonra orijinal şekline dönebilir.

Motor proteinleri

Kas kasılmaları, ATP moleküllerinde pirofosfat yüksek enerji bağları şeklinde depolanan enerjinin enerjiye dönüştürüldüğü bir süreçtir. mekanik iş. Bu durumda hücredeki protein fonksiyonları miyozin ve aktin tarafından gerçekleştirilir. Her birinin kendine has özellikleri vardır.

Miyozin alışılmadık bir yapıya sahiptir. Bu protein, yeterli uzunlukta iplik benzeri bir kısımdan oluşur - kuyruk ve birkaç küresel kafa. Miyozin genellikle heksamer formunda salınır. Bu bileşen, her biri 200 bin moleküler ağırlığa sahip birkaç tamamen aynı polipeptit zincirinin yanı sıra moleküler ağırlığı yalnızca 20 bin olan 4 zincirden oluşur.

Aktin, polimerleşme yeteneğine sahip küresel bir proteindir. Bu durumda madde, genellikle F-aktin adı verilen oldukça uzun bir yapı oluşturur. Yalnızca bu durumda bileşen miyozin ile normal şekilde etkileşime girebilir.

Proteinlerin ana fonksiyonlarına örnekler

Canlı bir organizmanın hücrelerinde her saniye, proteinler olmadan gerçekleşmesi mümkün olmayan her türlü işlem gerçekleşir. Bu tür maddelerin reseptör işlevine bir örnek, adrenerjik reseptörün adrenalin eklenmesiyle ilgili olarak hücrelere gönderdiği mesajdır. Işığa maruz kaldığında rodopsin ayrışır. Bu olay bir reaksiyonu tetikler ve çubuğu harekete geçirir.

Yapısal fonksiyona gelince, en iyi örnek Bu durumda kolajenin etkisi sorumlu olabilir. Bu madde verir bağ dokuları daha fazla esneklik.

Örnek taşıma işlevi oksijenin canlı bir organizma boyunca hemoglobin aracılığıyla aktarılmasıdır.

Nihayet

Tüm temel bilgiler bu biyolojik fonksiyonlar proteinler. Her biri canlı bir organizma için çok önemlidir. burada Özel fonksiyon karşılık gelen protein tarafından gerçekleştirilir. Bu tür bileşenlerin yokluğu vücuttaki belirli organ ve sistemlerin işleyişinin bozulmasına yol açabilir.