חלבונים: מבנה ותפקוד חלבונים

חלבונים הם חומרים אורגניים. אלה תרכובות מולקולריות גבוהה מאופיינים על ידי הרכב מסוים להישבר חומצות אמינו במהלך הידרוליזה. מולקולות חלבון יכול להיות מגוון של צורות, רבים מהם מורכבים שרשראות פוליפפטיד כמה. מידע על מבנה החלבון מקודד בדנ"א, ותהליך הסינתזה של מולקולות חלבון נקרא תרגום.

הרכב כימי של חלבונים

החלבון הממוצע מכיל:

• 52% מפחמן;
• מימן 7%;
• 12% חנקן;
• 21% חמצן;
• 3% גופרית.

מולקולות חלבונים הן פולימרים. כדי להבין את המבנה שלהם, יש צורך לגלות מה הם מונומרים שלהם - חומצות אמינו.

חומצות אמינו

הם מחולקים לשתי קטגוריות: כל הזמן מתרחשים ולעתים מתרחשים. הראשון כולל 18 מונומרים חלבון 2 amides יותר: חומצה אספרטית וגלוטמית. לפעמים יש רק שלוש חומצות.

חומצות אלו יכולות להיות מסווגות בדרכים שונות: מטבען של שרשראות הצד או באשמת הרדיקלים שלהן, והן יכולות להתחלק גם במספר הקבוצות CN ו- COOH.

המבנה העיקרי של החלבון

רצף של חומצות אמינו בשרשרת חלבון קובע את רמות הבאות של הארגון, תכונות ופונקציות. הסוג העיקרי של הקשר בין מונומרים הוא פפטיד. הוא נוצר על ידי הסרת מימן אחד aminexlota וקבוצת OH מן השני.

הרמה הראשונה של הארגון של מולקולת חלבון היא רצף של חומצות אמינו בו, פשוט שרשרת שקובעת את המבנה של מולקולות חלבון. זה מורכב "שלד" בעל מבנה קבוע. זהו רצף חוזר של -NH-CH-CO-. רשתות צד בודדות מיוצגות על ידי חומצות אמינו רדיקלים (R), המאפיינים שלהם לקבוע את הרכב המבנה של חלבונים.

גם אם המבנה של מולקולות חלבון הוא זהה, הם יכולים להיות שונים בתכונות רק מן העובדה כי מונומרים שלהם יש רצף שונה בשרשרת. סדר חומצות האמינו בחלבון נקבע על ידי גנים ומכתיב פונקציות ביולוגיות מסוימות לחלבון. רצף מונומרים במולקולות האחראיות לאותה פונקציה קרוב לעיתים קרובות למינים שונים. מולקולות כאלה הן זהות או דומות לארגון ומבצעות את אותן פונקציות במינים שונים של אורגניזמים - חלבונים הומולוגיים. המבנה, התכונות והפונקציות של המולקולות העתידיות מונחות כבר בשלב הסינתזה של שרשרת חומצות האמינו.

כמה תכונות נפוצות

מבנה החלבונים נחקר לפני זמן רב, וניתוח המבנה הראשוני שלהם איפשר כמה הכללות. עבור מספר גדול יותר של חלבונים, נוכחות של כל עשרים חומצות אמינו הוא אופייני , שבו יש בעיקר גליצין רבים, אלאנין, חומצה אספרטית, גלוטמין טריפטופן, ארגנין, מתיונין, היסטידין. חריגים הם רק כמה קבוצות של חלבונים, למשל, היסטונים. הם נדרשים עבור אריזות דנ"א מכילים הרבה histidine.

ההכללה השנייה: בחלבונים כדוריים אין דפוסים כלליים בחילוף של חומצות אמינו. אבל אפילו בפוליפפטידים ביולוגיים רחוקים מהפעילות הביולוגית, יש שברי זהים קטנים של מולקולות.

מבנה משני

הרמה השנייה של הארגון של שרשרת פוליפפטיד הוא הסדר המרחבי שלה, אשר נשמר עקב קשרי מימן. להפריד את סליל α ו- pβ לקפל. לחלק מהשרשרת אין מבנה מסודר, אזורים אלה נקראים אמורפיים.

ספירלה אלפא של כל החלבונים הטבעיים הוא הפצע הנכון. רדיקלים הצד של חומצות אמינו בסליל תמיד פונים החוצה והם ממוקמים משני צידי הציר שלה. אם הם לא קוטביים, הם מקובצים על צד אחד של הספירלה, וכתוצאה מכך קשתות היוצרות תנאים להתכנסות של אזורים ספירליים שונים.

קיפול ביתא - ספירלות מוארכות מאוד - נוטות ליישר את עצמן בצד המולקולה של החלבון וליצור שכבות מקבילות β-מקבילות ולא מקבילות.

מבנה שלישוני של החלבון

הרמה השלישית של הארגון של מולקולת החלבון היא קיפול של ספירלות, קפלים ואזורים אמורפיים לתוך מבנה קומפקטי. זאת בשל האינטראקציה של רדיקלים הצד של מונומרים אחד עם השני. קישורים אלה מחולקים למספר סוגים:

• קשרי מימן נוצרים בין רדיקלים קוטביים;
• הידרופובי - בין קבוצות לא קוטביות R;
• כוחות משיכה אלקטרוסטטיים (קשרים יוניים) - בין קבוצות שהמטען שלהן הפוך;
• דיסלפיד גשרים - בין הרדיקלים של ציסטאין.

הסוג האחרון של הקשר (-S = S-) הוא אינטראקציה קוולנטית. גשרים דיסולפיד לחזק את החלבונים, המבנה שלהם הופך עמיד יותר. אבל נוכחות של קשרים כאלה אינו הכרחי. לדוגמה, ציסטאין יכול להיות קטן מאוד בשרשרת פוליפפטיד, או הרדיקלים שלה ממוקמים זה לצד זה ולא יכול ליצור "גשר".

הרמה הרביעית של הארגון

המבנה הרבעוני אינו נוצר על ידי כל החלבונים. המבנה של חלבונים ברמה הרביעית נקבע על ידי מספר של שרשראות פוליפפטיד (protomerside). הם מקושרים על ידי אותם קישורים כמו ברמה הקודמת של הארגון, למעט גשרים דיסולפיד. המולקולה מורכבת ממספר פרוטומים, שלכל אחד מהם יש מבנה שלישוני (או זהה).

כל רמות הארגון לקבוע את הפונקציות כי החלבונים שהתקבלו יבצע. מבנה החלבונים ברמה הראשונה של הארגון קובע במדויק את תפקידם הבא בתא ובאורגניזם בכללותו.

פונקציות של חלבונים

קשה אפילו לדמיין עד כמה חשוב תפקיד החלבונים בפעילות התא. מעלנו שקלנו את המבנה שלהם. הפונקציות של חלבונים תלויים ישירות על זה.

ביצוע פונקציה מבנית (מבנית), הם מהווים את הבסיס של הציטופלסמה של כל תא חי. פולימרים אלה הם החומר העיקרי של כל קרום התא כאשר הם מורכבים עם שומנים. זה כולל גם את חלוקת התאים לתוך תאים, בכל אחד מהם את תגובותיהם להמשיך. עובדה היא שבכל קומפלקס של תהליכים תאיים נדרשים התנאים שלהם, במיוחד ה- pH של המדיום ממלא תפקיד גדול. חלבונים לבנות מחיצות דקות המחלקים את התא לתוך תאים שנקרא. והתופעה עצמה נקראה מידור.

הפונקציה הקטליטית היא להסדיר את כל תגובות התא. כל אנזימי המוצא הם חלבונים פשוטים או מורכבים.

כל תנועה של אורגניזמים (פעולת השרירים, תנועת הפרוטופלסמה בתא, הבהוב של הריסים בפרוטוזואה וכו ') מבוצעת על ידי חלבונים. מבנה החלבונים מאפשר להם לנוע, ליצור סיבים וטבעות. הפונקציה התחבורה היא כי חומרים רבים מועברים דרך קרום התא על ידי חלבונים ספציפיים הספק.

התפקיד ההורמונאלי של פולימרים אלה הוא מובן מיד: מספר הורמונים במבנה הם חלבונים, למשל אינסולין, אוקסיטוצין.

הפונקציה מילואים נקבעת על ידי העובדה כי חלבונים מסוגלים ליצור פיקדונות. לדוגמה, סלמון valgum, קזאין חלב, חלבונים זרעי הצמח - הם מכילים מספר גדול של חומרים מזינים.

כל הגידים, מפרקי המפרקים, עצמות השלד, פרסות נוצרות על ידי חלבונים, מה שמוביל אותנו לתפקוד הבא - התומך.

מולקולות פרוטאין הן קולטנים, מה שהופך הכרה סלקטיבית של חומרים מסוימים. בתפקיד זה, גליקופרוטאינים ו lectins ידועים במיוחד.

הגורמים החשובים ביותר לחסינות - נוגדנים ומערכת משלימה לפי מוצא הם חלבונים. לדוגמה, תהליך קרישת הדם מתבסס על שינויים בחלבון הפיברינוגן. הקירות הפנימיים של הוושט והבטן מרופדים בשכבת מגן של חלבונים ריריים - ליצין. רעלים הם גם חלבונים ממוצא. הבסיס של העור, להגן על הגוף של בעלי חיים, הוא קולגן. כל הפונקציות האלה של חלבונים הם מגנים.

ובכן, הפונקציה האחרונה היא רגולטורית. יש חלבונים השולטים בעבודת הגנום. כלומר, הם מסדירים שעתוק ותרגום.

מה התפקיד של חלבונים תפקיד, המבנה של חלבונים נפתרה על ידי מדענים במשך זמן רב. ועכשיו הם פותחים דרכים חדשות להשתמש בידע זה.