البروتين: البنية والوظيفة. خصائص البروتينات

كما هو معروف، البروتينات - أساس أصل الحياة على كوكبنا. وفقا لنظرية اوبارين-هالدين كان انخفاض قوصرة، وتتألف من جزيئات ببتيدات، فقد أصبح أساس الأصل من الكائنات الحية. هذا مما لا شك فيه لأن تحليل البنية الداخلية للأي عضو من أعضاء الكتلة الحيوية تبين أن هذه المواد لها كل شيء: النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة والفطريات والفيروسات. وهم متنوعة جدا في الطبيعة والجزيئات.

أسماء هذه الهياكل أربعة، فهي مرادف:

• البروتينات.
• البروتينات.
• البروتينية.
• الببتيدات.

جزيئات البروتين

عددهم لا يحصى حقا. في هذه الحالة، كل من جزيئات البروتين يمكن تقسيمها إلى مجموعتين رئيسيتين:

• بسيطة - تتكون فقط من تسلسل الأحماض الأمينية انضم السندات الببتيد.
• تتميز هيكل وبنية البروتين من قبل المجموعات protolytic إضافية (الاصطناعية)، وتسمى أيضا العوامل المساعدة - معقدة.

في هذه الحالة، يكون للجزيئات معقدة أيضا تصنيف الخاصة بهم.

الببتيدات تدرج معقدة

1. بروتينات سكرية - ترتبط ارتباطا وثيقا البروتين والكربوهيدرات مركبات. بنية جزيء المنسوجة مجموعة الاصطناعية عديدات السكاريد المخاطية.
2. البروتينات الدهنية - مركب معقد من البروتين والدهون.
3. Metalloproteins - كمجموعة الاصطناعية هي ايونات المعادن (الحديد، المنغنيز، النحاس، وغيرها).
4. البروتينيات - تعليقات البروتين والأحماض النووية (DNA، RNA).
5. Fosfoproteidy - التشكل من البروتين وبقايا من حمض الفوسفوريك.
6. Chromoproteids - تشبه الى حد بعيد metalloproteins، ولكن أحد العناصر التي هي جزء من مجموعة التعويضية هو اللون معقدة (أحمر - الهيموجلوبين والأخضر - الكلوروفيل، وهلم جرا).

ناقشت كل مجموعة هيكل وخصائص البروتينات المختلفة. الوظائف التي يؤدونها، وسوف تختلف تبعا لنوع من الجزيئات.

التركيب الكيميائي للبروتينات

من وجهة النظر هذه البروتينات - منذ فترة طويلة، سلسلة ضخمة من بقايا الأحماض الأمينية المترابطة سندات معينة تسمى الببتيد. من الجانب الأحماض الهياكل تغادر فرع - الجذور. تم اكتشاف هذا الهيكل من جزيء من E. فيشر في بداية القرن الحادي والعشرين.

وفي وقت لاحق، والبروتينات، وقد تم دراسة بنية ووظيفة البروتين في مزيد من التفاصيل. وأصبح واضحا أن الأحماض الأمينية التي تشكل هيكل الببتيد، ما مجموعه 20، ولكنها يمكن بالتالي تكون مجتمعة بطرق مختلفة. وبالتالي تنوع الهياكل ببتيد. وبالإضافة إلى ذلك، في عملية الحياة وأداء وظائفه بروتينات قادرة على الخضوع لسلسلة من التحولات الكيميائية. ونتيجة لذلك، فإنها تغيير هيكل، وهناك تماما نوع جديد من الاتصال.

للخروج من السندات الببتيد، أي تعطيل بنية البروتين من سلاسل يجب اختيار شروط صارمة جدا (ارتفاع درجات الحرارة، وحامض أو قلوي محفز). هذا ويرجع ذلك إلى قوة عالية من الرابطة التساهمية في جزيء، وهما في المجموعة الببتيد.

ويتم الكشف عن بنية البروتين في المختبر خارج باستخدام تفاعل البيوريت - تأثير على ببتيد عجل طازج هيدروكسيد النحاس (II). مجمع لمجموعة الببتيد والنحاس أيونات يوفر اللون البنفسجي مشرق.

هناك أربعة التنظيم الهيكلي الأساسية، كل منها له خصائصه الخاصة من بنية البروتينات.

مستويات التنظيم: هيكل الأساسي

كما ذكر أعلاه، الببتيد - سلسلة من بقايا الأحماض الأمينية مع شوائب، وشارك في الإنزيمات، أو بدونها. لذلك ندعو هذا الهيكل الأساسي للجزيء، وهو أمر طبيعي، وبطبيعة الحال، فإنه من الأحماض الأمينية الحقيقية انضم السندات الببتيد، ولا شيء غير ذلك. وهذا يعني أن هيكل ببتيد الخطية. في هذا الهيكل خاص من البروتينات من هذا النوع - في أن هذا المزيج من الأحماض أمر بالغ الأهمية لأداء مهام جزيء البروتين. وبفضل هذه الميزات من الممكن ليس فقط لتحديد الببتيد ولكن أيضا للتنبؤ خصائص ودور وجديدة تماما، لم تكتشف حتى الآن. أمثلة من الببتيدات وجود هيكل الأساسي الطبيعي، - الأنسولين، البيبسين، كيموتربسين، وغيرها.

التشكل الثانوي

هيكل وخصائص البروتينات في هذه الفئة تختلف إلى حد ما. هذا هيكل يمكن أن تتشكل في البداية على طبيعة أو عندما تتعرض للتحلل المائي الرئيسي جامدة، درجة الحرارة أو الظروف الأخرى.

هذا التشكل على ثلاثة أصناف:

1. على نحو سلس، العادية، لفائف stereoregular شيدت من بقايا الأحماض الأمينية التي يتم الملتوية حول محور اتصال الأساسية. عقدت معا فقط بواسطة روابط هيدروجينية تحدث بين مجموعة الأكسجين من الببتيد واحد والهيدروجين الآخرين. حيث الهيكل هو الصحيح يرجع ذلك إلى حقيقة أن يتحول تكرار بالتساوي كل مستوى (4). مثل هذه البنية يمكن أن تكون أعسر وpravozakruchennoy. ولكن البروتينات في الأكثر شهرة ميمن يسود ايزومير. ويسمى هذا التشكل هياكل ألفا.
2. تكوين وبنية البروتين النوع التالي يختلف عن سابقتها في أن لا يتم تشكيل روابط هيدروجينية بين الجانب اقفا إلى جنب على جانب واحد من تبقى من جزيء وبين كبير إزالتها، حيث على مسافة كبيرة بما فيه الكفاية. لهذا السبب، فإن هيكل كامل يصبح أكثر متموجة، الملتوية سلاسل ثعبان ببتيد. هناك ميزة واحدة ينبغي أن يكون البروتين. يجب أن يكون هيكل من الأحماض الأمينية من فروع قصيرة على هذا النحو من الجلايسين أو ألانين، على سبيل المثال. ويسمى هذا النوع من التشكل الثانوي بيتا اوراق لقدرتها على توحيد صفوفهم إذا كان تشكيل الهيكل العام.
3. تنتمي إلى نوع بنية البروتين الثالث كما بيولوجيا يدل raznorazbrosannye معقدة، شظايا غير مرتبة عدم وجود الفراغية وقادرة على تعديل هيكل تحت تأثير الظروف الخارجية.

أمثلة للبروتينات وجود هيكل الثانوي بطبيعتها، لا يتم الكشف عنها.

التعليم العالي

هذا التشكل معقدة إلى حد ما، وكان اسم "كرية". ما هو البروتين؟ ويستند هيكل على هيكل الثانوي، ولكن إضافة أنواع جديدة من التفاعلات بين الذرات الجماعات، وجزيء كله طيات مثل، تسترشد ذلك، فإن حقيقة أن الجماعات ماء وجهت إلى كريات ومسعور - خارج.

وهذا ما يفسر المسؤول عن جزيء البروتين في الحلول الغروية الماء. ما هي أنواع التفاعلات وهناك؟

1. لم تتغير بين الأجزاء نفسها كما في هيكل الثانوي - روابط هيدروجينية.
2. ومسعور (ماء) التفاعل - تنشأ عندما يذوب في الماء ببتيد.
3. جذب أيوني - raznozaryazhennymi تشكلت بين بقايا الأحماض الأمينية (الراديكالية) مجموعات.
4. التفاعلات التساهمية - يمكن تشكيل بين مواقع محددة الحمضية - جزيئات السيستين، أو بالأحرى، ذيولها.

وهكذا، يمكن وصف تركيبة وبنية البروتينات وجود هيكل العالي كنسبة طوى في سلاسل كريات ببتيد، والإبقاء على واستقرار التشكل نتيجة لأنواع مختلفة من التفاعلات الكيميائية. ومن الأمثلة على هذه الببتيدات: fosfoglitseratkenaza، الحمض الريبي النووي النقال، ألفا الكيراتين والحرير فبروين، وغيرها.

هيكل رباعي

هذا هو واحد من أصعب الكريات، والتي تشكل البروتينات. هيكل ووظيفة البروتينات مثل هذه الخطة مرنة جدا ومحددة.

ما هو هذا التشكل؟ ويبعد بضع (عشرات في بعض الأحيان) من سلاسل ببتيد الكبيرة والصغيرة، التي يتم تشكيلها بشكل مستقل عن بعضها البعض. ولكن بعد ذلك، ويرجع ذلك إلى نفس التفاعلات التي قمنا النظر في بنية التعليم العالي من هذه الببتيدات وملتوية ومتشابكة. وبالتالي الحصول على كريات بتكوين المعقدة التي قد تحتوي على ذرات المعدن، ومجموعة الدهون، والكربوهيدرات. ومن الأمثلة على هذه البروتينات: البلمرة DNA، فيروس التبغ البروتين المغلف، الهيموجلوبين، وغيرها.

جميع الهياكل الببتيد ناقشنا لها أساليبها الخاصة لتحديد الهوية في المختبر، استنادا إلى الاحتمالات الحالية لاستخدام اللوني، الطرد المركزي، والإلكترون والمجهر الضوئي وتقنيات الحاسب الآلي عالية.

وظائف

ويرتبط هيكل ووظيفة البروتينات بشكل وثيق مع بعضها البعض. وهذا هو، كل الببتيد يلعب دور فريد من نوعه ومحددة. هناك أيضا أولئك القادرين على أداء في الخلية الحية، العديد من الصفقات الهامة. ولكن يمكن تلخيصها على النحو للتعبير عن الوظائف الأساسية للجزيئات البروتين في أجسام الكائنات الحية:

1. توفير حركة المرور. الكائنات الحية أو عضيات الخلية، أو أنواع معينة من الخلايا قادرة على الحركة، والتخفيضات، والحركات. يتم توفير هذا البروتين، التي تشكل جزءا من هيكلها من الجهاز الحركي: أهداب، سياط، غشاء هيولي. إذا كنا نتحدث عن عدم القدرة على النزوح من الخلايا، قد تساهم البروتينات إلى الحد منها (ميوسين العضلات).
2. وظيفة الغذائية أو النسخ الاحتياطي. وهو تراكم جزيئات البروتين في البويضات والأجنة والبذور النباتية لمزيد من ملء المفقودين المواد المغذية. على الانقسام من الببتيدات إنتاج الأحماض الأمينية والمواد الفعالة بيولوجيا، والتي هي ضرورية لالتطور الطبيعي للكائنات الحية.
3. وظيفة الطاقة. وبصرف النظر عن الكربوهيدرات يفرض على الجسم يمكن أن تنتج والبروتينات. في اضمحلال 1 غرام من الببتيد صدر 17.6 كج طاقة مفيدة في شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، الذي ينفق على العمليات الحيوية.
4. إشارة وظيفة تنظيمية. وهو يتألف في تنفيذ الرصد الدقيق للعمليات الجارية وانتقال الإشارات من خلية إلى الأنسجة، ومنها إلى السلطات، من أحدث لنظام وهلم جرا. والمثال النموذجي هو الأنسولين، الذي يسجل بدقة عدد من السكر في الدم.
5. وظيفة مستقبلات. ويتحقق ذلك عن طريق تغيير التشكل من الببتيد مع جانب واحد من الغشاء وإشراك الطرف الآخر من إعادة الهيكلة. عندما يحدث هذا، ونقل الإشارات والمعلومات المطلوبة. هي جزء لا يتجزأ معظم هذه البروتينات في غشاء هيولي من الخلايا وتنفيذ رقابة صارمة على كل من يمر therethrough مادية. تنبيه لك أيضا إلى التغيرات الكيميائية والفيزيائية في البيئة.
6. وظيفة النقل من الببتيدات. يتم تنفيذه يغذي البروتينات والبروتينات نقل. دورها هو واضح - نقل الجزيئات المرغوب فيه إلى المواقع مع تركيز منخفض من الأجزاء العالية. والمثال النموذجي هو نقل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون من الأعضاء والأنسجة من الهيموغلوبين بروتين. حققوه أيضا تسليم المركبات ذات وزن جزيئي منخفض عبر الغشاء إلى داخل الخلية.
7. وظيفة الهيكل. واحدة من أهم تلك التي تنفذ البروتين. يتم توفير بنية الخلايا والعضيات من الببتيدات. وهي تشبه إلى الإطار تحديد شكل وهيكل. بالإضافة إلى أنها تدعم أيضا، وتعديل إذا لزم الأمر. لذلك، من أجل نمو وتطور جميع الكائنات الحية البروتينات الأساسية في النظام الغذائي. وتشمل هذه الببتيدات الإيلاستين، تويولين، والكولاجين، الأكتين، وغيرها من الكيراتين.
8. وظيفة الحفازة. لها أداء الانزيمات. كثيرة ومتنوعة، وتسريع جميع التفاعلات الكيميائية والكيميائية الحيوية في الجسم. دون مشاركتهم، فإن التفاح العادي في المعدة تكون قادرة على هضم فقط لمدة يومين، فمن المرجح أن ينحني في نفس الوقت. في إطار العمل من الكاتلاز، البيروكسيديز والإنزيمات الأخرى، تتم هذه العملية في ساعتين. بشكل عام، فإنه بفضل هذا الدور، تحريض استقلاب البروتين وويتم هدم خارج، وهذا هو والبلاستيك و الطاقة والتمثيل الغذائي.

دور وقائي

وهناك عدة أنواع من التهديدات، والتي تم تصميمها لحماية البروتينات في الجسم.

أولا، هجوم كيماوي الصدمة الكواشف، والغازات، والجزيئات والمواد طيف مختلف من العمل. الببتيدات قادرة على الدخول معهم في تفاعل كيميائي، وتحويل إلى شكل غير مؤذية أو ببساطة تحييد.

ثانيا، التهديد المادي من الجرح - إذا لم يتم تحويل البروتين الفيبرينوجين في الوقت المناسب إلى الفيبرين في موقع الإصابة، والدم لا تخثر، وبالتالي سوف يحدث انسداد. ثم، على العكس من ذلك، فإنه يحتاج بلازمين الببتيد قادرة تجلط امتص واستعادة المباح للسفينة.

ثالثا، التهديد الحصانة. هيكل وقيمة من البروتينات التي تشكل الدفاعات المناعية، هي في غاية الأهمية. الأجسام المضادة، والمناعية، إنترفيرون - كلها عناصر هامة وكبيرة من اللمفاوية والجهاز المناعي. أي الجسيمات الغريبة، جزيء الخبيثة والخلايا الميتة أو جزء من الهيكل كله يخضع لإجراء تحقيق فوري من قبل مجمع الببتيد. هذا هو السبب في شخص يمكن أن تمتلك، بدون مساعدة من المخدرات كل يوم لحماية أنفسهم من العدوى والفيروسات بسيطة.

الخصائص الفيزيائية

هيكل خلايا البروتين محددة للغاية ويعتمد على وظيفة. ولكن الخواص الفيزيائية للالببتيدات متشابهة ويمكن خفضها الى الخصائص التالية.

1. جزيئات الوزن - إلى 1000000 دالتون.
2. في محلول مائي تشكل نظام الغروية. هناك يكتسب بنية تهمة قادرة تختلف تبعا للحموضة المتوسطة.
3. عندما تتعرض لظروف قاسية (الإشعاع، وأحماض أو قلويات، ودرجة الحرارة، الخ) هي قادرة على التحرك إلى التشكل المستويات الأخرى، أي بدل طبيعة. عملية في 90٪ من الحالات لا رجعة فيها. ومع ذلك، هناك التحول العكسي - استعادة الطبيعة.

هذه الخصائص الأساسية من الخصائص الفيزيائية للالببتيدات.