Протеини: структура и функция. свойства на протеини

Както е известно, протеини - основа на произхода на живота на нашата планета. Според теорията на Опарин-Холдейн е коацерват капка, съставено от молекули на пептиди, той се превърна в основа на произхода на живите същества. Това е без съмнение, тъй като анализът на вътрешната структура на всеки член на биомасата, показва, че тези вещества имат всичко: растения, животни, микроорганизми, гъбички, вируси. И те са много разнообразни по характер и макромолекулярно.

Имената на тези четири структури, те са синоними:

• протеини;
• протеини;
• полипептиди;
• пептиди.

протеинови молекули

Техният брой е наистина неизчислими. В този случай, всички протеинови молекули могат да бъдат разделени на две основни групи:

• Обикновено - състои само от аминокиселинни последователности, свързани с пептидни връзки;
• комплекс - структура и структура на протеин се характеризира с допълнителните протолитично (простетични групи), наричани също кофактори.

В този случай, най-сложни молекули също имат своя класификация.

Градация сложни пептиди

1. Гликопротеини - са тясно свързани протеини и въглехидрати съединения. Структурата на молекулата тъкани простетични групи мукополизахариди.
2. Липопротеините - комплекс съединение с протеин и липид.
3. Металопротеините - като протезна група са металните йони (желязо, манган, мед и други).
4. Нуклеопротеиди - Връзка протеини и нуклеинови киселини (ДНК, РНК).
5. Fosfoproteidy - структура на протеина и остатък на фосфорна киселина.
6. Chromoproteids - много подобни на металопротеини, но елемент, който е част от простетични групи е оцветен комплекс (червено - хемоглобин, зелен - хлорофил, и т.н.).

Всяка група обсъжда структурата и свойствата на протеини са различни. Функциите, които се извършват, и ще варират в зависимост от вида на молекулата.

Химичната структура на протеини

От тази гледна точка протеини - дълго, масивна верига на аминокиселинни остатъци, свързани специфични връзки, наречени пептид. От страна структури киселини отклоняват клон - радикали. Тази структура на молекулата е открит от Е. Фишер в началото на XXI век.

По-късно, протеини, структура и функция на протеини, са изследвани по-подробно. Стана ясно, че аминокиселините, изграждащи пептидна структура, общо 20, но по този начин те могат да бъдат комбинирани по различни начини. Следователно разнообразието на полипептидните структури. Освен това, в процеса на живота и изпълнението на нейните функции протеини са в състояние да преминат през серия от химически трансформации. В резултат на това те променят структурата, и там е доста нов тип връзка.

За прекъсване на пептидната връзка, т.е., да наруши протеинова структура на веригите трябва да бъде избран много строги условия (високи температури, киселина или алкален катализатор). Това се дължи на високото съдържание на ковалентни връзки в молекулата, а именно, в пептидната група.

Откриване на структурата на протеин в лабораторията се провежда при използване на реакцията на биурет - ефект на полипептид прясно утаен хидроксид, меден (II). Комплексът на йони пептид група и медни осигурява ярък цвят виолетово.

Има четири основна структурна организация, всяка от които има свои собствени характеристики на структурата на протеините.

Нива на организация: първичната структура

Както бе споменато по-горе, пептидът - последователност от аминокиселинни остатъци с включвания, коензими, или без тях. Така наричаме това първичната структура на молекулата, което е естествено, разбира се, това е истинските аминокиселини, свързани с пептидни връзки и нищо друго. Това означава, че полипептид линейна структура. В този конкретен структура на протеините от този вид - с това, че тази комбинация от киселини е от решаващо значение за изпълнение на функциите на протеиновата молекула. Благодарение на тези функции е възможно не само да се идентифицират пептид, но и да се предскаже свойствата и ролята на изцяло нов, все още неоткрити. Примери за пептиди с природен първична структура, - инсулин, пепсин, химотрипсин и други.

вторична структура

Структура и свойства на белтъци в тази категория се различават в известна степен. Такава структура може да се образува първоначално от естеството или когато са подложени на първично хидролиза твърда, температура или други условия.

Тази структура има три разновидности:

1. Гладка, редовни, стерео-бобини конструирани от аминокиселинни остатъци, които са усукани около оста на основната връзка. Само държани заедно от водородни връзки , настъпващи между кислород група на един пептид и другия водород. Където структурата е правилно, поради факта, че завоите равномерно повтарящи се на всеки 4 ниво. Такава структура може да бъде както лявата ръка и pravozakruchennoy. Но в повечето известни протеини дясновъртящ изомер преобладава. Такава структура се нарича алфа-структури.
2. Съставът и структурата на следния тип протеин се различава от предишната в които водородните връзки не са образувани между постоянната част от страна на единия край на остатъка от молекулата и между по същество се отстранява, при което достатъчно голямо разстояние. Поради тази причина, цялата структура става по-вълнообразни, заплетени змия полипептидни вериги. Има една особеност, която трябва да бъде протеин. Структурата на аминокиселините на клоновете трябва да бъде толкова къс, колкото тази на глицин или аланин, например. Този тип вторична структура се нарича бета-листове за способността им да се държим заедно, ако формирането на цялостната структура.
3. Принадлежността към третата структура тип протеин като биологията означава комплекс raznorazbrosannye, неподреден фрагменти, които нямат stereoregularity и могат да променят структурата под влиянието на външни условия.

Примери за протеини, имащи вторична структура по природа не се разкрива.

Висшето образование

Това е доста сложна структура, като името "глобул". Какво е протеин? Структурата на това се основава на вторичната структура, но добави нови видове взаимодействия между атомите на групи, и цялата молекула гънки като, водени така, фактът, че хидрофилните групи са насочени в глобули и хидрофобен - навън.

Това обяснява и заряда на белтъчна молекула, във вода колоидни разтвори. Какви са видовете взаимодействия са там?

1. Водородни връзки - остават непроменени между същите части като във вторичната структура.
2. Хидрофобният (хидрофилен) взаимодействието - възникне, когато се разтваря във вода полипептид.
3. Йонийски привличане - raznozaryazhennymi образуван между аминокиселинни остатъци (радикал) групи.
4. Ковалентни взаимодействия - могат да бъдат образувани между специфичните киселинни обекти - цистеинови молекули, или по-скоро, техните опашки.

По този начин, съставът и структурата на протеини, имащи третична структура може да се опише като навити в глобули полипептидни вериги, подпорни и стабилизиращи му конформация поради различни видове химични взаимодействия. Примери на такива пептиди: fosfoglitseratkenaza, тРНК, алфа-кератин, коприна фиброин и други.

На четвъртичната структура

Това е една от най-трудните на глобули, които образуват протеини. Структурата и функцията на протеините на такъв план е много гъвкав и специфично.

Какво е това потвърждение? Той е на няколко десетки (понякога) на малки и големи полипептидни вериги, които се образуват независимо един от друг. Но след това, което се дължи на същите взаимодействия, които сме считани за третичната структура на тези пептиди са усукани и преплетени. Така получен сложни конформационни глобули, които могат да съдържат метални атоми и липидни групи и въглехидрати. Примери за такива протеини: ДНК полимераза, белтък на обвивката на вируса на тютюн, хемоглобин и други.

Всички пептидни структури сме обсъдени имат свои собствени методи за идентификация в лабораторията, въз основа на текущите възможности за използване на хроматография, центрофугиране, електрон и оптична микроскопия и високи компютърните технологии.

функции

Структурата и функцията на протеините е тясно свързано с друг. Това означава, че всеки пептид играе роля, която е уникална и специфична. Има също така тези, които са в състояние да изпълняват в жива клетка, няколко големи сделки. Но това може да се обобщи, че да изразят основните функции на протеиновите молекули в телата на живите същества:

1. Осигуряване на трафик. Едноклетъчни организми или органели или някои видове клетки са способни на движение, порязвания, движения. е предвидено Този протеин, който е част от тяхната структура на двигателния апарат: ресничките, камшичета, цитоплазмената мембрана. Ако говорим за невъзможността да се изместване на клетките, протеините могат да допринесат за тяхното намаление (миозин в мускулите).
2. Хранителна или резервна функция. Това натрупване на протеинови молекули в ооцити, ембриони и растителни семена за допълнителни пълнещи вещества липсва. След разцепване на пептидите произвежда аминокиселини и биологично активни вещества, които са необходими за нормалното развитие на живите организми.
3. Функцията за енергия. Отделно от въглехидрати принуждава организма да произвежда и протеини. При разпадането на 1 г пептид освободен 17,6 кДж полезна енергия под формата на аденозин трифосфат (АТР), която се изразходва за жизнените процеси.
4. Сигнал и регулаторна функция. Тя се състои в извършването на внимателно наблюдение на протичащите процеси и предаването на сигнали от клетка в тъкан, от тях на властите, от най-късно до системата и така нататък. Типичен пример е инсулин, който е строго записва броят на кръвната глюкоза.
5. Рецепторна функция. Това се постига чрез промяна на структурата на пептида с едната страна на мембраната и захващане на другия край на преструктуриране. Когато това се случи и предаване на сигнала и необходимата информация. Повечето от тези протеини са вградени в цитоплазмената мембрана на клетки и провеждане на строг контрол върху цялата материал преминаващ през него. Също така ви предупреждава за химическите и физическите промени в околната среда.
6. Транспортната функция на пептидите. Това се извършва Емисия протеини и транспортни протеини. Тяхната роля е очевидно, - транспортиране на желаните молекули на обектите с ниска концентрация на високите части. Типичен пример е транспорт на кислород и въглероден диоксид от органите и тъканите на протеин хемоглобин. Те също са постигнали доставка на съединения с ниско молекулно тегло през мембраната в клетката.
7. Структура функция. Един от най-важните от тези, които изпълнява протеин. Структурата на клетки и техните органели се предоставя пептиди. Те са подобни на рамката определят форма и структура. В допълнение, те също го подкрепят, и променя, ако е необходимо. Ето защо, за растежа и развитието на всички живи организми основните протеини в диетата. Тези пептиди включват еластин, тубулин, колаген, актин, и други кератин.
8. Каталитичната функция. Й изпълнение ензими. Много и разнообразни, те ускоряват всички химични и биохимични реакции в тялото. Без тяхното участие, обикновена ябълка в стомаха ще бъде в състояние да се извари само за два дни, много е вероятно да се огъват в същото време. Под действието на каталаза, пероксидаза и други ензими, този процес протича в два часа. Като цяло, това е благодарение на тази роля, белтъчния анаболизъм и катаболизъм се извършва, че е от пластмаса и енергийния метаболизъм.

Защитната роля

Има няколко вида заплахи, от които са протеини, предназначени за защита на тялото.

Първо, химическа атака травматични реактиви, газове, молекули, вещества различен спектър на действие. Пептидите могат да се ангажират с тях в химична реакция, превръщане в безвреден форма или просто неутрализиране.

Второ, физическа заплаха от раната - ако фибриноген във времето протеин не се превръща във фибрин на мястото на нараняване, кръвта не пресичам, и по този начин ще се получи запушване. След това, а напротив, тя се нуждае от плазмин пептид, който може смуче съсирек и възстановяване на проходимостта на съда.

На трето място, заплахата от имунитет. Структура и стойност на протеините, които формират имунната защита, са изключително важни. Антителата, имуноглобулини, интерферони - са всички важни и значими елементи на лимфната и имунната система. Всички чужди частици, зловреден молекула, мъртви клетки или част от цялата структура се подлага незабавно разследване от пептид съединение. Ето защо човек може да притежава, без помощта на лекарства всеки ден, за да се предпазят от заразяване и прости вируси.

физични свойства

Структурата на протеинови клетки е много специфичен и зависи от функцията. Но на физичните свойства на пептиди са сходни и могат да бъдат сведени до следните характеристики.

1. Тегло молекули - 1000000 далтона.
2. Във воден разтвор се образува колоидна система. Има структура придобива такса в състояние да варира в зависимост от киселинността на средата.
3. Когато са изложени на тежки условия (радиация, киселина или основа, температура и т.н.) могат да се движат с други нива конформации, т.е. Денатуриране. Процесът в 90% от случаите необратими. Въпреки това, има обратна смяна - връщане на природата.

Тези основни свойства на физическите характеристики на пептидите.