Prema Oparin-Haldaneovoj teoriji, život na našem planetu nastao je iz koacervatne kapljice. To je također bila proteinska molekula. Odnosno, proizlazi zaključak da su upravo ti kemijski spojevi osnova cjelokupnog života koji danas postoji. Ali koje su strukture proteina? Kakvu ulogu oni danas imaju u tijelu i životima ljudi? Koje vrste proteina postoje? Pokušajmo to shvatiti.
Proteini: opći koncept
S gledišta kemijske strukture, molekula dotične tvari je slijed aminokiselina međusobno povezanih peptidnim vezama.
Svaka aminokiselina ima dvije funkcionalne skupine:
- karboksilna -COOH;
- amino skupina -NH2.
Među njima se stvara veza u različitim molekulama. Dakle, peptidna veza ima oblik -CO-NH. Molekula proteina može sadržavati stotine ili tisuće takvih skupina, to će ovisiti o specifičnoj tvari. Vrste proteina su vrlo raznolike. Među njima ima i onih koje sadrže esencijalne aminokiseline za tijelo, što znači da se moraju unositi hranom. Postoje sorte koje obavljaju važne funkcije u staničnoj membrani isvoju citoplazmu. Izoliraju se i biološki katalizatori – enzimi, koji su također proteinske molekule. Oni se široko koriste u ljudskom životu, a ne samo da sudjeluju u biokemijskim procesima živih bića.
Molekularna težina spojeva koji se razmatraju može se kretati od nekoliko desetaka do milijuna. Uostalom, broj monomernih jedinica u velikom polipeptidnom lancu je neograničen i ovisi o vrsti određene tvari. Protein u svom čistom obliku, u svojoj prirodnoj konformaciji, može se vidjeti kada se pregleda sirovo kokošje jaje. Svijetložuta, prozirna, gusta koloidna masa, unutar koje se nalazi žumanjak - to je željena tvar. Isto se može reći i za nemasni svježi sir, ovaj proizvod je također gotovo čisti protein u svom prirodnom obliku.
Međutim, nemaju svi spojevi koji se razmatraju istu prostornu strukturu. Ukupno se razlikuju četiri organizacije molekule. Vrste proteinskih struktura određuju njegova svojstva i ukazuju na složenost strukture. Također je poznato da prostorno zapletenije molekule prolaze opsežnu obradu u ljudima i životinjama.
Vrste proteinskih struktura
Ukupno ih ima četiri. Razmislite što je svaki od njih.
- Primarno. Predstavlja uobičajeni linearni slijed aminokiselina povezanih peptidnim vezama. Nema prostornih zaokreta, nema spiralizacije. Broj veza uključenih u polipeptid može doseći nekoliko tisuća. Vrste proteina saslična struktura - glicilalanin, inzulin, histoni, elastin i drugi.
- Sekundarno. Sastoji se od dva polipeptidna lanca koji su uvijeni u obliku spirale i orijentirani jedan prema drugome formiranim zavojima. U tom slučaju između njih nastaju vodikove veze, držeći ih zajedno. Tako nastaje jedna proteinska molekula. Vrste proteina ove vrste su sljedeće: lizozim, pepsin i drugi.
- Tercijarna konformacija. To je gusto zbijena i kompaktno smotana sekundarna struktura. Ovdje se pojavljuju i druge vrste interakcija, osim vodikovih veza - to je van der Waalsova interakcija i sile elektrostatičkog privlačenja, hidrofilno-hidrofobni kontakt. Primjeri struktura su albumin, fibroin, protein svile i druge.
- kvartar. Najsloženija struktura, koja se sastoji od nekoliko polipeptidnih lanaca uvijenih u spiralu, smotanih u kuglu i sjedinjenih sve zajedno u globulu. Primjeri kao što su inzulin, feritin, hemoglobin, kolagen ilustriraju upravo takvu proteinsku konformaciju.
Ako sve dane strukture molekula razmotrimo detaljno s kemijske točke gledišta, onda će analiza potrajati dugo. Zapravo, što je konfiguracija veća, što je njena struktura složenija i zamršenija, to se više vrsta interakcija uočava u molekuli.
Denaturacija proteinskih molekula
Jedno od najvažnijih kemijskih svojstava polipeptida je njihova sposobnost razgradnje pod utjecajem određenih uvjeta ili kemijskih agenasa. Tako,na primjer, raširene su razne vrste denaturacije proteina. Što je ovaj proces? Sastoji se u uništavanju prirodne strukture proteina. To jest, ako je u početku molekula imala tercijarnu strukturu, onda će se nakon djelovanja posebnih sredstava srušiti. Međutim, slijed aminokiselinskih ostataka ostaje nepromijenjen u molekuli. Denaturirani proteini brzo gube svoja fizička i kemijska svojstva.
Koji reagensi mogu dovesti do procesa destrukcije konformacije? Ima ih nekoliko.
- Temperatura. Pri zagrijavanju dolazi do postupnog uništavanja kvartarne, tercijarne, sekundarne strukture molekule. Vizualno se to može primijetiti, na primjer, kada pržite obično kokošje jaje. Rezultirajući "protein" je primarna struktura polipeptida albumina koji je bio u sirovom proizvodu.
- Zračenje.
- Djelovanje s jakim kemijskim agensima: kiselinama, lužinama, soli teških metala, otapalima (na primjer, alkoholi, eteri, benzen i drugi).
Ovaj proces se ponekad naziva i molekularno taljenje. Vrste denaturacije proteina ovise o agensu pod čijim je djelovanjem došlo. Štoviše, u nekim slučajevima dolazi do obrnutog procesa. Ovo je renaturacija. Nisu svi proteini u stanju vratiti svoju strukturu, ali značajan dio njih to može. Dakle, kemičari iz Australije i Amerike proveli su renaturaciju kuhanog kokošjeg jajeta pomoću nekih reagensa i metodom centrifugiranja.
Ovaj proces je važan za žive organizme u sintezi polipeptidalanci ribosoma i rRNA u stanicama.
Hidroliza proteinske molekule
Uz denaturaciju, proteine karakterizira još jedno kemijsko svojstvo - hidroliza. To je također uništavanje nativne konformacije, ali ne do primarne strukture, već potpuno do pojedinih aminokiselina. Važan dio probave je hidroliza proteina. Vrste hidrolize polipeptida su sljedeće.
- Kemijska. Na temelju djelovanja kiselina ili lužina.
- Biološki ili enzimski.
Međutim, bit procesa ostaje nepromijenjena i ne ovisi o tome koje vrste hidrolize proteina se odvijaju. Kao rezultat toga nastaju aminokiseline koje se prenose u sve stanice, organe i tkiva. Njihova daljnja transformacija sastoji se u sudjelovanju u sintezi novih polipeptida, već onih koji su nužni za određeni organizam.
U industriji se proces hidrolize proteinskih molekula koristi samo za dobivanje pravih aminokiselina.
Funkcije proteina u tijelu
Različite vrste proteina, ugljikohidrata, masti vitalne su komponente za normalno funkcioniranje svake stanice. A to znači cijeli organizam u cjelini. Stoga je njihova uloga velikim dijelom posljedica visokog stupnja značaja i sveprisutnosti unutar živih bića. Može se razlikovati nekoliko glavnih funkcija polipeptidnih molekula.
- Katalitički. Obavljaju ga enzimi koji imaju proteinsku strukturu. O njima ćemo kasnije.
- strukturno. Vrste proteina i njihovafunkcije u tijelu prvenstveno utječu na strukturu same stanice, njezin oblik. Osim toga, polipeptidi koji obavljaju ovu ulogu tvore kosu, nokte, školjke mekušaca i ptičje perje. Oni su također određena armatura u tijelu stanice. Hrskavica se također sastoji od ovih vrsta proteina. Primjeri: tubulin, keratin, aktin i drugi.
- Regulatorno. Ova funkcija se očituje u sudjelovanju polipeptida u procesima kao što su: transkripcija, translacija, stanični ciklus, spajanje, čitanje mRNA i drugi. U svima njima igraju važnu ulogu kontrolora prometa.
- Signal. Ovu funkciju obavljaju proteini smješteni na staničnoj membrani. Oni prenose različite signale s jedne jedinice na drugu, a to dovodi do komunikacije između tkiva. Primjeri: citokini, inzulin, faktori rasta i drugi.
- Prijevoz. Neke vrste proteina i njihove funkcije koje obavljaju jednostavno su vitalne. To se događa, na primjer, s proteinom hemoglobinom. On prenosi kisik od stanice do stanice u krvi. Za osobu je nezamjenjiv.
- Rezervni ili rezervni. Takvi se polipeptidi nakupljaju u biljkama i životinjskim jajima kao izvor dodatne prehrane i energije. Primjer su globulini.
- Motiv. Vrlo važna funkcija, posebno za najjednostavnije organizme i bakterije. Uostalom, oni se mogu kretati samo uz pomoć flagella ili cilija. A ove organele, po svojoj prirodi, nisu ništa više od proteina. Primjeri takvih polipeptida su sljedeći: miozin, aktin, kinezin i drugi.
Očito je da su funkcije proteina u ljudskom tijelu i drživa bića su vrlo brojna i važna. Ovo još jednom potvrđuje da je život na našem planetu nemoguć bez spojeva koje razmatramo.
Zaštitna funkcija proteina
Polipeptidi mogu zaštititi od raznih utjecaja: kemijskih, fizičkih, bioloških. Na primjer, ako je tijelo u opasnosti u obliku virusa ili bakterije vanzemaljske prirode, tada imunoglobulini (antitijela) ulaze u borbu s njima, obavljajući zaštitnu ulogu.
Ako govorimo o fizičkim učincima, tu veliku ulogu igraju fibrin i fibrinogen, koji sudjeluju u zgrušavanju krvi.
Proteini u hrani
Vrste dijetalnih proteina su sljedeće:
- potpuni - oni koji sadrže sve aminokiseline potrebne tijelu;
- nepotpuni - oni u kojima postoji nepotpuni sastav aminokiselina.
Međutim, oboje su važni za ljudsko tijelo. Pogotovo prva skupina. Svaka osoba, posebno tijekom razdoblja intenzivnog razvoja (djetinjstvo i adolescencija) i puberteta, mora u sebi održavati stalnu razinu proteina. Uostalom, već smo razmotrili funkcije koje te nevjerojatne molekule obavljaju i znamo da praktički niti jedan proces, niti jedna biokemijska reakcija u nama ne može bez sudjelovanja polipeptida.
Zato morate svakodnevno unositi dnevni unos proteina koji se nalaze u sljedećim proizvodima:
- jaje;
- mlijeko;
- svježi sir;
- meso i riba;
- grah;
- soja;
- grah;
- kikiriki;
- pšenica;
- zob;
- leća i ostalo.
Ako dnevno konzumirate 0,6 g polipeptida po kg težine, tada osobi nikada neće nedostajati ovih spojeva. Ako tijelo dulje vrijeme ne prima potrebne proteine, tada se javlja bolest, koja ima naziv gladovanje aminokiselinama. To dovodi do teških metaboličkih poremećaja i, kao rezultat, mnogih drugih bolesti.
Proteini u kavezu
Unutar najmanje strukturne jedinice svih živih bića - stanica - također se nalaze proteini. Štoviše, tamo obavljaju gotovo sve gore navedene funkcije. Prije svega, formira se citoskelet stanice, koji se sastoji od mikrotubula, mikrofilamenata. Služi za održavanje oblika, kao i za transport unutar između organela. Razni ioni i spojevi kreću se duž proteinskih molekula, poput kanala ili tračnica.
Važna je i uloga proteina koji su uronjeni u membranu i smješteni na njezinoj površini. Ovdje obavljaju i receptorske i signalne funkcije, sudjeluju u izgradnji same membrane. Čuvaju, što znači da imaju zaštitnu ulogu. Koje vrste proteina u stanici se mogu pripisati ovoj skupini? Postoji mnogo primjera, evo nekoliko.
- Aktin i miozin.
- Elastin.
- keratin.
- Kolagen.
- Tubulin.
- Hemoglobin.
- Inzulin.
- transkobalamin.
- Transferrin.
- Albumin.
Ima nekoliko stotinarazne vrste proteina koji se neprestano kreću unutar svake stanice.
Vrste proteina u tijelu
Oni su, naravno, veliki izbor. Ako pokušate nekako podijeliti sve postojeće proteine u grupe, možete dobiti nešto poput ove klasifikacije.
- Globularni proteini. To su oni koji su predstavljeni tercijarnom strukturom, odnosno gusto zbijenom globulom. Primjeri takvih struktura su sljedeći: imunoglobulini, značajan udio enzima, mnogi hormoni.
- Fibrilarni proteini. Oni su strogo uređene niti s pravilnom prostornom simetrijom. Ova skupina uključuje proteine s primarnom i sekundarnom strukturom. Na primjer, keratin, kolagen, tropomiozin, fibrinogen.
Općenito, mnoge značajke mogu se uzeti kao osnova za klasifikaciju proteina u tijelu. Još nema nikoga.
Enzimi
Biološki katalizatori proteinske prirode, koji značajno ubrzavaju sve tekuće biokemijske procese. Normalan metabolizam jednostavno je nemoguć bez ovih spojeva. Svi procesi sinteze i propadanja, sastavljanje molekula i njihova replikacija, translacija i transkripcija i drugi odvijaju se pod utjecajem određene vrste enzima. Primjeri ovih molekula su:
- oksidoreduktaza;
- transferaze;
- katalaza;
- hidrolaze;
- izomeraza;
- lyases i drugi.
Danas se enzimi koriste u svakodnevnom životu. Dakle, u proizvodnji pranjaPuderi često koriste takozvane enzime – to su biološki katalizatori. Poboljšavaju kvalitetu pranja uz pridržavanje navedenog temperaturnog režima. Lako se veže za čestice prljavštine i uklanja ih s površine tkanine.
Međutim, zbog svoje proteinske prirode, enzimi ne podnose prevruću vodu ili blizinu alkalnih ili kiselih lijekova. Doista, u ovom slučaju će se dogoditi proces denaturacije.
