Protein: tuzilishi va funktsiyasi. Oksillar xususiyatlari

Ma'lumki, oqsillar sayyoramizda hayot tug'ilishining asosidir. Oparin-Haldaning nazariyasiga binoan, u tirik tug'ilish uchun asos bo'lgan peptid molekulalaridan tashkil topgan koagervatoz tomirdir. Bu shubhasizdir, chunki biomassaning har qanday vakili ichki tuzilishining tahlillari bu moddalar hamma joyda mavjud ekanligini ko'rsatadi: o'simliklar, hayvonlar, mikroorganizmlar, qo'ziqorinlar, viruslar. Va ular tabiatda juda xilma-xil va makromolekulyar.

Ushbu tuzilmalarning nomlari to'rtta, ular hammasi:

• Proteinlar;
• Proteinlar;
• Polipeptidlar;
• Peptidlar.

Protein molekulalari

Ularning soni, albatta, son-sanoqsiz. Bundan tashqari, barcha protein molekulalarini ikkita katta guruhga bo'lish mumkin:

• Oddiy - faqat peptidlar bilan bog'langan amino kislotalar sekanslarini tashkil etadi;
• Kompleks - oqsilning tuzilishi va tuzilishi kofaktorlar deb ataladigan qo'shimcha protolitik (protez) guruhlar bilan ifodalanadi.

Bu holda, murakkab molekulalarning o'z tasnifi ham mavjud.

Kompleks peptidlarning gradalanishi

1. Glikoproteinlar protein va karbongidrat birikmalar bilan chambarchas bog'liq. Molekulyar struktur mukopolisakaridlarning prostetik guruhlari bilan o'zaro bog'lanadi.
2. Lipoproteinlar - protein va lipidning murakkab tarkibiy qismi.
3. Metalloproteidlar - prostetik guruh sifatida metall ionlari (temir, marganets, mis va boshqalar).
4. Nukleoproteinlar - protein va nuklein kislotalarning o'zaro aloqasi (DNK, RNK).
5. Fosfoproteinlar - oqsilning kontsentratsiyasi va ortofosfor kislotasining qoldig'i .
6. Kromoproteinlar metalloproteidlarga juda o'xshash, ammo prostetik guruhning tarkibiy qismi butun rangli kompleks (qizil gemoglobin, yashil-xlorofil va boshqalar).

Har bir guruhda oqsillarning tuzilishi va xususiyatlari farqlanadi. Ular bajaradigan vazifalar molekula turiga qarab o'zgaradi.

Oksillar kimyoviy tarkibi

Shu nuqtai nazardan, oqsillar peptid bog'lari deb ataladigan o'ziga xos birikmalar bilan bir-biriga bog'lab qo'yilgan uzoq, katta zanjirli amino kislotalar zanjiridir. Kislotalarning yon tuzilmalaridan - radikallar yopiq. Ushbu molekula strukturasi XXI asrning boshlarida E. Fisher tomonidan kashf qilingan.

Keyinchalik oqsillarni oqsillari, tarkibi va funktsiyalari batafsil o'rganildi. Peptid tuzilishini tashkil etadigan aminokislotalar faqat 20 ni tashkil qiladi, ammo ular turli usullar bilan birlashtirilishi mumkin. Shu sababli polipeptid tuzilmalarining xilma-xilligi. Bundan tashqari, hayot kechirish va ularning funktsiyalarini bajarish jarayonida oqsillar bir qator kimyoviy o'zgarishlarga duch keladilar. Natijada, ular strukturani o'zgartiradi va butunlay yangi aloqa turi paydo bo'ladi.

Peptid boglanishini buzish uchun, ya'ni zanjirlar tuzilishini oqimga aylantirish uchun juda qattiq sharoitlarni tanlash kerak (yuqori harorat, kislotalar yoki gidroksidi, katalizator). Bu molekulada kovalent bog'lanishlarning yuqori quvvatiga, ya'ni peptid guruhiga bog'liq.

Protein strukturasini laboratoriya sharoitida aniqlash biuret reaktsiyasi yordamida polipeptidga yangi cho'kindi mis (II) gidroksidi bilan ta'sir ko'rsatadi. Peptid guruhi va mis ionlarining kompleksi yorqin rangtasvir rangini beradi.

Proteinlar tarkibida o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan to'rtta asosiy tarkibiy tuzilma mavjud.

Tashkilot darajalari: asosiy tuzilish

Yuqorida aytib o'tilganidek, peptid inkluzyonlar, koenzimler yoki ularsiz amino kislotalar qoldiqlarining ketma-ketligi. Shunday qilib, asosiy tuzilish molekulyar tuzilish deb ataladi, tabiiy va tabiiydir, peptid bog'lari bilan bog'langan haqiqiy aminokislotalar va boshqa hech narsa emas. Ya'ni, polipeptid lineer. Bunday holda, bunday reja oqsillar tarkibining o'ziga xos xususiyatlari shundaki, bunday kislota kombinatsiyasi oqsil molekulasining funktsiyasi uchun hal qiluvchi omildir. Bu xususiyatlarning mavjudligi sababli nafaqat peptidi aniqlabgina qolmay, balki butunlay yangi, ammo hali ochiq bo'lgan xususiyat va rolni bashorat qilish mumkin. Tabiiy asosiy tuzilishga ega bo'lgan peptidlarga misollar: insulin, pepsin, ximotripsin va boshqalar.

Ikkinchi konformat

Ushbu toifadagi oqsillarning tuzilishi va xususiyatlari bir oz farq qiladi. Bunday tuzilish dastlab tabiatdan yoki birlamchi qattiq gidrolizga, haroratga yoki boshqa sharoitlarga duchor bo'lgan holda shakllantirilishi mumkin.

Ushbu konvertatsiya uch turga ega:

1. Amaldagi asosiy oqi atrofida aylanadigan, aminokislota qoldiqlaridan qurilgan, yumshoq, muntazam, stereoregulyar burilishlar. Ular faqat bitta peptid guruhi kislorodi va boshqa vodorod o'rtasida vodorod bog'lanishlari bilan birga saqlanadi. Darhaqiqat, tuzilish to'g'ri deb hisoblanmoqda, chunki navbatlar har 4 ta yo'nalishda bir xil takrorlanadi. Bunday strukturaning o'zi chap yoki o'ng tomonda bo'lishi mumkin. Ammo ma'lum bo'lgan oqsillar tarkibida dextrorotiv izotom ustunlik qiladi. Bunday konstruktsiya odatda alfa tuzilmalari deb ataladi.
2. Keyingi turdagi oqsillarning tarkibi va tarkibi oldingi holatdan farq qiladi, chunki vodorod aloqalari molekula bir tomonidagi bir qator qoldiqlar orasida emas, balki juda uzoq masofalar va etarlicha katta masofa oralig'ida hosil bo'ladi. Shu sababli barcha struktura bir necha dalil, serpantin-polipeptid zanjirlar shaklini oladi. Protein namoyish etilishi kerak bo'lgan bir xususiyat mavjud. Filiallarda aminokislotalarning tuzilishi, masalan, glitsin yoki alanin kabi iloji boricha qisqa bo'lishi kerak. Ushbu turdagi ikkilamchi birikma umumiy tuzilishni shakllantirishda bir-biriga yopishib olish qobiliyati uchun beta-jadval deb ataladi.
3. Uchinchi turga mansub oqsilning strukturasi stereoregulyalikka ega bo'lmagan va tashqi sharoitlar ta'siri ostida strukturani o'zgartira oladigan murakkab, tarqoq, tartibsiz qismlardir.

Tabiatdan ikkinchi darajali tuzilishga ega bo'lgan oqsillarga misollar aniqlanmadi.

Oliy ta'lim

Bu "globul" deb nomlangan juda murakkab konformatsiya. Bunday protein nima? Uning strukturasi ikkinchi darajali tuzilishga asoslanadi, lekin guruhlashtiruvchi atomlar o'rtasida yangi turdagi o'zaro ta'sirlar qo'shiladi va barcha molekulalar kattalashib boradi, shuning uchun hidrofil guruhlarning globulga yo'naltirilganligi va hidrofobik guruhlar tashqariga yo'naltirilganligini ta'minlash uchun yo'naltiriladi.

Bu kolloid suv eritmasida protein molekulasining zaryadini tushuntiradi. Qanday turdagi o'zaro ta'sirlar mavjud?

1. Vodorod birikmasi ikkinchi darajali tuzilishdagi kabi bir xil qismlar orasida o'zgarishsiz qoladi.
2. Hidrofobik (hidrofilik) o'zaro ta'sirlar - polipeptid suvda eriydi.
3. Ioniy tortishish - turli xil zaryadlangan amino kislotalar qoldiqlari (radikallalari) o'rtasida hosil bo'lgan.
4. Kovalent o'zaro ta'sirlar - o'ziga xos kislotali joylar - sistein molekulalari, yoki ularning quyruqlari orasidan hosil bo'lishi mumkin.

Shunday qilib, uchinchi darajali tuzilishga ega bo'lgan oqsillarni tarkibi va tuzilishi globulalarga ajralgan polipeptid zanjirlari deb ta'riflanishi mumkin, ular turli xil kimyoviy o'zaro ta'sirlar orqali ularning konformatsiyasini saqlab turadilar va stabillashtiradi. Bunday peptidlarning misollar: fosfogliserat kenaz, tRNA, alfa-keratin, fibroin ipak va boshqalar.

Kuaterner tuzilishi

Bu oqsillarni tashkil etuvchi eng murakkab globulalardan biridir. Ushbu turdagi oqsillarning tuzilishi va funktsiyalari juda ko'p qirrali va xosdir.

Bunday konformatsiya nima? Bu bir-biridan mustaqil ravishda yaratilgan yirik va kichik polipeptid zanjirlarining bir necha (ba'zi hollarda o'nlab). Ammo, keyinchalik, uchinchi tuzilish uchun ko'rib chiqqan narsalarimiz sababli, bu peptidlarning hammasi o'ralgan va o'zaro bog'langan. Shu tarzda metall atomlari, lipid guruhlari va karbongidrat guruhlarini o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan murakkab konformatsiyali globulalar olinadi. Bunday oqsillarning namunalari quyidagilardan iborat: DNK polimeraz, tamaki zarf oqimi, gemoglobin va boshqalar.

Biz tomonimizdan o'rganilayotgan barcha peptid tuzilmalari laboratoriyada xromatografiya, santrifugatsiya, elektron va optik mikroskopni va yuqori kompyuter texnologiyasidan foydalanishning zamonaviy imkoniyatlariga asoslanib, o'z identifikatsiyalash usullariga ega.

Funktsiyalar amalga oshirildi

Oksillarning tuzilishi va funktsiyalari bir-biri bilan chambarchas bog'liq. Ya'ni har bir peptid muayyan rol, noyob va o'ziga xosdir. Bitta jonli kamerada bir nechta muhim operatsiyalarni amalga oshiradiganlar ham bor. Biroq, tirik mavjudotlar organizmidagi oqsil molekulalarining asosiy funktsiyalari umumlashtirilgan shaklda ifodalanishi mumkin:

1. Transportni ta'minlash. Bir hujayrali organizmlar, organellalar yoki hujayralarning ayrim turlari harakat, qisqarish, harakatga qodir. Bu ularning vosita apparatlarining tarkibiy qismi bo'lgan oqsillar tomonidan taqdim etiladi: siliya, flagella, sitoplazmik membran. Hujayralarni ko'chira olmaslik haqida gapiradigan bo'lsak, oqsillar ularning kamaytirilishiga yordam berishi mumkin (mushak miyosin).
2. Oziqlantirish yoki zaxira vazifasi. U tuxum, embrion va o'simlik urug'idagi oqsil molekulalarining yo'qolib boradigan ozuqalarni ko'proq to'ldirish uchun to'planishi. Ajralganda peptidlar tirik organizmlarning normal rivojlanishi uchun zarur bo'lgan aminokislotalar va biologik faol moddalar beradi.
3. Energiya funktsiyasi. Uglevodlarga qo'shimcha ravishda, oqsillar ham organizmga kuch beradi. 1 g peptid parchalanib ketgach, hayotiy jarayonlarga sarflanadigan adenosin trifosfat (ATP) shaklida 17,6 kJ foydali energiya chiqariladi.
4. Signal va tartibga solish funktsiyasi. Davom etilayotgan jarayonlarni diqqat bilan kuzatish va hujayralardan to'qimalarga, shu jumladan, organlarga, bulardan ikkinchisiga va shunga o'xshash signallarga uzatishni o'z ichiga oladi. Odatda, bir misol insulin bo'lib, qondagi glyukoza miqdori qat'iyan belgilanadi.
5. Retseptor funktsiyasi. U membrananing bir tomonidan peptid konformatsiyasini o'zgartirish va boshqa uchini qayta tuzish bilan shug'ullanish orqali amalga oshiriladi. Shu bilan birga, signal va kerakli ma'lumotlar uzatiladi. Ko'pincha bunday oqsillar hujayralardagi sitoplazmik membranalarga o'rnatiladi va u orqali o'tadigan barcha moddalarni qattiq nazorat qiladi. Shuningdek, atrof-muhitdagi kimyoviy va jismoniy o'zgarishlarni xabardor qilish.
6. Peptidlarni tashish funktsiyasi. Protein kanallari va taşıyıcı proteinlar tomonidan amalga oshiriladi. Ularning roli aniq - kerakli molekulalarni yuqori qismlardan past konsentratsiyali joylarga ko'chirish. Odatda, masalan, kislorod va karbon dioksidni organlar va to'qimalarga oqsil gemoglobulin bilan o'tkazish. Ular shuningdek hujayra membranasi orqali past molekulyar massa bilan birikmalarini yetkazib berishadi.
7. Strukturaviy vazifa. Proteinni bajaradigan eng muhim narsalardan biri. Barcha hujayralarning tuzilishi, ularning organellalari peptidlar bilan ta'minlanadi. Ular skelet kabi, shakli va tuzilishini belgilaydi. Bundan tashqari, ular uni qo'llab-quvvatlab, kerak bo'lganda o'zgartiradilar. Shuning uchun, o'sish va rivojlanish uchun barcha tirik organizmlar ratsiondagi oqsillarga ehtiyoj sezadilar. Ushbu peptidlar elastin, tubulin, kollagen, aktin, keratin va boshqalarni o'z ichiga oladi.
8. Katalitik funktsiya. Fermentlar tomonidan amalga oshiriladi. Ko'p va xilma-xil, ular organizmdagi barcha kimyoviy va biokimyoviy reaktsiyalarni tezlashtiradi. Ularning ishtirokisiz, oshqozondagi odatdagidan olma faqat ikki kunga singib ketishi mumkin, bu ham bir vaqtning o'zida parchalanish ehtimoli yuqori. Katalaz, peroksidaza va boshqa fermentlar ta'sirida bu jarayon ikki soat ichida amalga oshiriladi. Umuman olganda, anabolizm va katabolizm, ya'ni plastik va energiya almashinuvi amalga oshiriladigan oqsillarning bu roli tufayli amalga oshadi .

Himoyachi rol

Badanni himoya qilish uchun oqsillar ishlab chiqarilgan bir necha turdagi tahdidlar mavjud.

Birinchidan, Shikastli reaktivlar, gazlar, molekulalar, turli xil ta'sir doiralaridagi kimyoviy hujumlar. Peptidlar ular bilan kimyoviy ta'sir o'tkazishlari, nojo'ya shaklga aylanishlari yoki ularni faqatgina neytrallashtirishi mumkin.

Ikkinchidan, jarohatlardan jismoniy tahdid - oqsil fibrinogeni jarohatlarda fibringa aylanmasa, qon qonga belirmaydi, demak, bloklanish paydo bo'lmaydi. So'ngra, aksincha, pankamni eritib, tomirning o'tkazuvchanligini tiklashi mumkin bo'lgan plazmin peptidi kerak.

Uchinchidan, immunitetga tahdid. Immunitetni himoya qiluvchi oqsillarning tuzilishi va ahamiyati juda muhimdir. Antikorlar, immunoglobulinlar, interferonlar inson lenfatik va immun tizimining muhim va muhim elementlari hisoblanadi. Har qanday begona zarracha, zararli molekula, o'lik hujayra qismi yoki butun tuzilish peptid birikmasidan darhol tekshiruvdan o'tadi. Shu bois, odam o'zini mustaqil ravishda o'zlarini dorilarsiz infektsiyalar va oddiy viruslardan himoya qilishi mumkin.

Jismoniy xususiyatlar

Hujayra oqsili tuzilishi juda aniq va amalga oshirilgan funktsiyaga bog'liq. Ammo barcha peptidlarning fizik xususiyatlari o'xshash va quyidagi xususiyatlarga ega.

1. Molekulyar og'irligi 1,000,000 Daltongacha.
2. Suvli eritmada kolloid tizimlar hosil bo'ladi . U erda tuzilish muhitning kislotaligiga qarab o'zgarishi mumkin bo'lgan zaryadga ega bo'ladi.
3. Qattiq sharoitlarning ta'siri ostida (nurlanish, kislota yoki gidroksidi, harorat, va boshqalar) ular boshqa darajadagi konformasyon darajalariga, ya'ni denatura darajasiga o'tishga qodir. Ushbu jarayon 90% qaytarilmaydi. Biroq, teskari shift - renaturation ham mavjud.

Ular peptidlarning fizik xususiyatlarining asosiy xususiyatlari.