Baltymų tipai, jų funkcijos ir struktūra

Pagal Oparino-Haldane teoriją, gyvybė mūsų planetojeatsirado iš koacervatinio lašelio. Tai taip pat buvo baltymų molekulė. Tai yra, išplaukia išvada, kad būtent šie cheminiai junginiai yra visos šiandien egzistuojančios gyvybės pagrindas. Bet kas yra baltymų struktūros? Kokį vaidmenį jie atlieka organizme ir žmonių gyvenime šiandien? Kokie yra baltymų tipai? Pabandykime tai išsiaiškinti.

Baltymai: bendra koncepcija

Cheminės struktūros požiūriu nagrinėjamos medžiagos molekulė yra aminorūgščių seka, tarpusavyje sujungta peptidiniais ryšiais.

Kiekviena aminorūgštis turi dvi funkcines grupes:

• karboksilo-COOH;
• amino grupė -NH₂.

Būtent tarp jų ir užsimezga ryšys.skirtingose ​​molekulėse. Taigi peptidinė jungtis turi formą -CO-NH. Baltymų molekulėje gali būti šimtai ar tūkstančiai tokių grupių, tai priklausys nuo konkrečios medžiagos. Baltymų rūšys yra labai įvairios. Tarp jų yra ir tų, kuriose yra organizmui nepakeičiamų aminorūgščių, o tai reiškia, kad jas būtina gauti su maistu. Yra veislių, kurios atlieka svarbias funkcijas ląstelės membranoje ir jos citoplazmoje. Taip pat išskiriami biologiniai katalizatoriai – fermentai, kurie taip pat yra baltymų molekulės. Jie plačiai naudojami žmogaus gyvenime, o ne tik dalyvauja gyvų būtybių biocheminiuose procesuose.

Nagrinėjamų junginių molekulinė masėgali svyruoti nuo kelių dešimčių iki milijonų. Galų gale, monomero vienetų skaičius didelėje polipeptidinėje grandinėje yra neribotas ir priklauso nuo konkrečios medžiagos tipo. Tyrinėjant žalią vištienos kiaušinį, galima pastebėti gryno pavidalo baltymą, esantį natūralioje formoje. Šviesiai geltona, skaidri, tanki koloidinė masė, kurios viduje yra trynys - tai norima medžiaga. Tą patį galima pasakyti ir apie neriebią varškę Šis produktas taip pat yra beveik grynas baltymas savo natūralia forma.

Tačiau ne visi nagrinėjami junginiai turita pati erdvinė struktūra. Iš viso išskiriamos keturios molekulės organizacijos. Baltymų struktūrų tipai lemia jo savybes ir parodo struktūros sudėtingumą. Taip pat žinoma, kad labiau erdviškai susipynusios molekulės yra plačiai apdorojamos žmonėms ir gyvūnams.

Baltymų struktūrų tipai

Iš viso jų yra keturi. Pažiūrėkime, kas yra kiekvienas iš jų.

1. Pirminis.Reiškia įprastą linijinę aminorūgščių seką, sujungtą peptidiniais ryšiais. Nėra erdvinių posūkių, spiralizacijos. Į polipeptidą įtrauktų jungčių skaičius gali siekti kelis tūkstančius. Panašios struktūros baltymų tipai yra glicilalaninas, insulinas, histonai, elastinas ir kt.
2. Antrinės.Jį sudaro dvi polipeptidinės grandinės, kurios yra susuktos spiralės pavidalu ir orientuotos viena į kitą suformuotais posūkiais. Šiuo atveju tarp jų susidaro vandeniliniai ryšiai, laikantys juos kartu. Taip susidaro viena baltymo molekulė. Šio tipo baltymų tipai yra tokie: lizocimas, pepsinas ir kt.
3. Tretinė konformacija.Tai tankiai supakuota ir kompaktiškai suvyniota antrinė struktūra. Čia, be vandenilio jungčių, atsiranda ir kitų sąveikos tipų – tai van der Waalso sąveika ir elektrostatinės traukos jėgos, hidrofilinis-hidrofobinis kontaktas. Struktūrų pavyzdžiai yra albuminas, fibroinas, šilko baltymas ir kt.
4. Kvarteras.Sudėtingiausia struktūra, kurią sudaro kelios polipeptidinės grandinės, susuktos į spiralę, susuktos į rutulį ir visos sujungtos į rutuliuką. Tokie pavyzdžiai kaip insulinas, feritinas, hemoglobinas, kolagenas iliustruoja būtent tokią baltymų konformaciją.

Jei atsižvelgsime į visas minėtas struktūrasmolekules cheminiu požiūriu, analizė užtruks ilgai. Tiesą sakant, kuo aukštesnė konfigūracija, tuo sudėtingesnė ir sudėtingesnė jos struktūra, tuo daugiau sąveikos tipų stebima molekulėje.

Baltymų molekulių denatūravimas

Viena iš svarbiausių cheminių savybiųpolipeptidai – tai jų gebėjimas suskaidyti veikiant tam tikroms sąlygoms ar cheminiams veiksniams. Pavyzdžiui, plačiai paplitę įvairūs baltymų denatūravimo būdai. Kas yra šis procesas? Jį sudaro natūralios baltymo struktūros sunaikinimas. Tai yra, jei iš pradžių molekulė turėjo tretinę struktūrą, tada po specialių agentų veikimo ji subyrės. Tačiau aminorūgščių liekanų seka molekulėje išlieka nepakitusi. Denatūruoti baltymai greitai praranda savo fizines ir chemines savybes.

Kokie reagentai gali sukelti konformacijos sunaikinimo procesą? Yra keli.

1. Temperatūra.Kaitinant, palaipsniui sunaikinama ketvirtinė, tretinė, antrinė molekulės struktūra. Vizualiai tai galima pastebėti, pavyzdžiui, kepant paprastą vištienos kiaušinį. Gautas „baltymas“ yra pirminė albumino polipeptido struktūra, kuri buvo žaliaviniame produkte.
2. Radiacija.
3. Veikia stipriomis cheminėmis medžiagomis: rūgštimis, šarmais, sunkiųjų metalų druskomis, tirpikliais (pavyzdžiui, alkoholiais, eteriais, benzenu ir kt.).

Šis procesas kartais dar vadinamas lydymu.molekules. Baltymų denatūravimo tipai priklauso nuo agento, kuriam veikiant jis įvyko. Be to, kai kuriais atvejais vyksta atvirkštinis procesas. Tai yra renatūracija. Ne visi baltymai gali atkurti savo struktūrą, tačiau nemaža jų dalis gali tai padaryti. Taigi chemikai iš Australijos ir Amerikos atliko virto vištienos kiaušinio renatūravimą, naudodami kai kuriuos reagentus ir centrifugavimo metodą.

Šis procesas yra svarbus gyviems organizmams polipeptidinių grandinių sintezėje ribosomomis ir rRNR ląstelėse.

Baltymų molekulės hidrolizė

Kartu su denatūravimu baltymams taip pat būdingaviena cheminė savybė yra hidrolizė. Tai taip pat yra natūralios konformacijos sunaikinimas, bet ne iki pirminės struktūros, o visiškai atskiroms aminorūgštims. Svarbi virškinimo dalis yra baltymų hidrolizė. Polipeptidų hidrolizės tipai yra tokie.

1. Cheminis. Remiantis rūgščių ar šarmų veikimu.
2. Biologinis arba fermentinis.

Tačiau proceso esmė išlieka nepakitusi ir nesikeičiapriklauso nuo to, kokios baltymų hidrolizės rūšys vyksta. Dėl to susidaro aminorūgštys, kurios pernešamos į visas ląsteles, organus ir audinius. Tolesnė jų transformacija susideda iš naujų polipeptidų, jau tų, kurie būtini konkrečiam organizmui, sintezėje.

Pramonėje baltymų molekulių hidrolizės procesas naudojamas tik norimoms aminorūgštims gauti.

Baltymų funkcijos organizme

Įvairių rūšių baltymai, angliavandeniai, riebalai yragyvybiškai svarbūs komponentai normaliam bet kurios ląstelės funkcionavimui. O tai reiškia visą organizmą kaip visumą. Todėl jų vaidmuo daugiausia priklauso nuo didelės svarbos ir visur esančios gyvose būtybėse. Yra keletas pagrindinių polipeptidų molekulių funkcijų.

1. katalizinis. Jį atlieka fermentai, turintys baltymų struktūrą. Apie juos pakalbėsime vėliau.
2. Struktūrinis.Baltymų rūšys ir jų funkcijos organizme pirmiausia įtakoja pačios ląstelės struktūrą, jos formą. Be to, polipeptidai, kurie atlieka šį vaidmenį, formuoja plaukus, nagus, moliuskų lukštus ir paukščių plunksnas. Jie taip pat yra tam tikra armatūra ląstelės kūne. Kremzlės taip pat sudarytos iš šių tipų baltymų. Pavyzdžiai: tubulinas, keratinas, aktinas ir kt.
3. Reguliavimo.Ši funkcija pasireiškia polipeptidų dalyvavimu tokiuose procesuose kaip: transkripcija, transliacija, ląstelių ciklas, sujungimas, mRNR skaitymas ir kt. Visose jose jie atlieka svarbų reguliavimo vaidmenį.
4. Signalas.Šią funkciją atlieka baltymai, esantys ląstelės membranoje. Jie perduoda skirtingus signalus iš vieno įrenginio į kitą, o tai lemia ryšį tarp audinių. Pavyzdžiai: citokinai, insulinas, augimo faktoriai ir kt.
5. Transportas.Kai kurios baltymų rūšys ir jų atliekamos funkcijos yra tiesiog gyvybiškai svarbios. Taip atsitinka, pavyzdžiui, su baltymu hemoglobinu. Jis perneša deguonį iš ląstelės į ląstelę kraujyje. Žmogui tai nepakeičiama.
6. Atsarginis arba rezervinis. Tokie polipeptidai kaupiasi augaluose ir gyvūnų kiaušiniuose kaip papildomos mitybos ir energijos šaltinis. Pavyzdys yra globulinai.
7. Variklis.Labai svarbi funkcija, ypač paprasčiausiems organizmams ir bakterijoms. Galų gale, jie gali judėti tik žiuželių ar blakstienų pagalba. Ir šios organelės pagal savo prigimtį yra ne kas kita, kaip baltymai. Tokių polipeptidų pavyzdžiai yra: miozinas, aktinas, kinezinas ir kt.

Akivaizdu, kad baltymų funkcijos žmogaus organizmeir kitų gyvų būtybių yra labai daug ir svarbių. Tai dar kartą patvirtina, kad be mūsų svarstomų junginių gyvybė mūsų planetoje neįmanoma.

Apsauginė baltymų funkcija

Polipeptidai gali apsaugoti nuo įvairių poveikių:cheminė, fizinė, biologinė. Pavyzdžiui, jei organizmui gresia pavojus dėl viruso ar svetimos prigimties bakterijų, tada imunoglobulinai (antikūnai) stoja į kovą su jais, atlikdami apsauginį vaidmenį.

Jei kalbėtume apie fizinį poveikį, tai čia svarbų vaidmenį atlieka fibrinas ir fibrinogenas, kurie dalyvauja kraujo krešėjimui.

Maisto baltymai

Maistinių baltymų rūšys yra šios:

• pilni – tie, kuriuose yra visos organizmui reikalingos aminorūgštys;
• nepilna - tie, kuriuose yra neišsami aminorūgščių sudėtis.

Tačiau abu yra svarbūs žmogaus organizmui.Ypač pirmoji grupė. Kiekvienas žmogus, ypač intensyvaus vystymosi (vaikystėje ir paauglystėje) bei brendimo laikotarpiais, turi palaikyti savyje pastovų baltymų kiekį. Juk jau apsvarstėme, kokias funkcijas atlieka šios nuostabios molekulės, ir žinome, kad praktiškai nei vienas procesas, nei viena biocheminė reakcija mumyse neapsieina be polipeptidų dalyvavimo.

Štai kodėl kiekvieną dieną būtina suvartoti dienos normą baltymų, kurių yra šiuose produktuose:

• kiaušinis;
• pienas;
• varškės;
• mėsa ir žuvis;
• pupelės;
• sojos;
• pupelės;
• žemės riešutas;
• kvieciai;
• avižos;
• lęšiai ir kiti.

Jei per dieną suvartojate 0,6 g polipeptido vienamkg svorio, tuomet žmogui šių junginių niekada netrūks. Jei organizmas ilgą laiką negauna reikiamų baltymų, tada susergama liga, kuri vadinasi aminorūgščių badas. Tai veda prie sunkių medžiagų apykaitos sutrikimų ir dėl to daug kitų negalavimų.

Baltymai ląstelėje

Mažiausiame struktūriniame vienete iš visųgyvos – ląstelės – taip pat yra baltymai. Be to, jie ten atlieka beveik visas aukščiau išvardintas funkcijas. Pirmiausia susidaro ląstelės citoskeletas, susidedantis iš mikrovamzdelių, mikrofilamentų. Jis skirtas palaikyti formą, taip pat transportuoti viduje tarp organelių. Įvairūs jonai ir junginiai juda išilgai baltymų molekulių, kaip išilgai kanalų ar bėgių.

Svarbų vaidmenį atlieka baltymai, panardinti į membraną iresantis jo paviršiuje. Čia jie atlieka ir receptorių, ir signalo funkcijas, dalyvauja pačios membranos konstravime. Jie stovi sargyboje, o tai reiškia, kad jie atlieka apsauginį vaidmenį. Kokių tipų baltymai ląstelėje gali būti priskirti šiai grupei? Yra daug pavyzdžių, čia yra keletas.

1. aktinas ir miozinas.
2. Elastinas.
3. Keratinas.
4. Kolagenas.
5. Tubulinas.
6. Hemoglobinas.
7. insulino.
8. Transkobalaminas.
9. Transferrinas.
10. Albumenas.

Iš viso yra keli šimtai skirtingų rūšių baltymų, kurie nuolat juda kiekvienos ląstelės viduje.

Baltymų tipai organizme

Žinoma, jų įvairovė didžiulė. Jei bandysite kažkaip suskirstyti visus esamus baltymus į grupes, galite gauti kažką panašaus į šią klasifikaciją.

1. rutuliniai baltymai.Tai yra tie, kuriuos vaizduoja tretinė struktūra, ty tankiai supakuotas rutuliukas. Tokių struktūrų pavyzdžiai: imunoglobulinai, nemaža dalis fermentų, daug hormonų.
2. fibriliniai baltymai.Tai griežtai užsakyti siūlai su teisinga erdvine simetrija. Šiai grupei priklauso pirminės ir antrinės struktūros baltymai. Pavyzdžiui, keratinas, kolagenas, tropomiozinas, fibrinogenas.

Apskritai, klasifikuojant organizme esančius baltymus galima remtis daugeliu požymių. Vieno dar nėra.

Fermentai

Biologiniai baltymų pobūdžio katalizatoriai,kurios žymiai pagreitina visus vykstančius biocheminius procesus. Be šių junginių normali medžiagų apykaita tiesiog neįmanoma. Visi sintezės ir skilimo procesai, molekulių surinkimas ir jų replikacija, transliacija ir transkripcija ir kiti procesai vyksta veikiant tam tikro tipo fermentams. Šių molekulių pavyzdžiai yra:

• oksidoreduktazės;
• transferazės;
• katalazė;
• hidrolazės;
• izomerazė;
• lyazės ir kt.

Šiandien fermentai naudojami kasdieniame gyvenime.Taigi skalbimo miltelių gamyboje dažnai naudojami vadinamieji fermentai – tai biologiniai katalizatoriai. Jie gerina skalbimo kokybę laikantis nurodyto temperatūros režimo. Lengvai susiriša su nešvarumų dalelėmis ir pašalina jas nuo audinių paviršiaus.

Tačiau dėl savo baltyminės prigimties fermentai netoleruoja per karšto vandens ar šarminių ar rūgštinių vaistų artumo. Iš tikrųjų šiuo atveju įvyks denatūravimo procesas.