חלבונים פשוטים ומורכבים. המבנה, פונקציות, תכונות, מאפיינים, דוגמאות של חלבונים מורכבים

אחת ההגדרות של חיים הוא כדלקמן: "חיים הוא במצב של קיומם של גופי חלבון." על כוכב הלכת שלנו, ללא יוצא מן הכלל האורגניזמים מכילים חומרים אורגניים כגון, כגון חלבונים. מאמר זה יתאר את החלבונים פשוטים ומורכבים זיהו הבדלים במבנה המולקולרי, ודן פונקציות שלהם בתא.

מה הם חלבונים

מנקודת המבט של ביוכימיה - משקל מולקולרי גבוה הפולימרים אורגניים, מונומרים שהם 20 סוגים שונים של חומצות אמינו. הם חברו יחד על ידי קשרים כימיים קוולנטיים, פפטיד ידוע. מאז מונומרים חלבון הנן תרכובות amphoteric, הם מכילים הם קבוצת אמינו וקבוצת carboxyl פונקציונלית. קשר כימי CO-NH ביניהם מתרחש.

אם פוליפפטיד מורכב קישורי שאריות חומצת אמינו, זה יוצר חלבון פשוט. המולקולות של הפולימר, המהוות יוני מתכת, ויטמינים, נוקלאוטידים, פחמימות - הם חלבונים מורכבים. הבא, אנו רואים את המבנה המרחבי של פוליפפטידים.

רמות הארגון של מולקולות חלבון

הם מוצגים ארבע תצורות שונות. המבנה הראשון - ליניארי, הוא פשוט ביותר ויש לו צורה של שרשרת פוליפפטיד במהלך שלה מתפתלת היווצרות קשרי מימן נוספים. הם לייצב את הסליל, אשר נקרא מבנה משני. מוסדות שליישונים יש חלבונים פשוטים ומורכבים, רוב התאים בצמחים ובבעלי חיים. התצורה האחרונה - הרביעון המתעוררת האינטראקציה של מספר מולקולות של המבנה ילידי, coenzymes ארצות, כלומר חלבונים כאלה יש מבנה מורכב, פועלים תפקוד גוף שונה.

מגוון של חלבונים פשוטים

קבוצה זו אינה פוליפפטידים רב. המולקולות שלהם מורכבות רק שאריות חומצת אמינו. כדי לכלול חלבונים, כגון ההיסטונים globulins. היה מייצג הראשון במבנה הליבה, והם בשילוב עם מולקולות DNA. הקבוצה השנייה - globulins - הם המרכיבים העיקריים של בפלסמת הדם. כזה חלבון כגון גלובולין גמא, מבצע את הפונקציות של ההגנה החיסונית ומהווה נוגדן. תרכובות אלו יכולות ליצור מתחמים, אשר מכילים פחמימות מורכבות וחלבונים. כזה חלבונים פשוטים סיביים כגון קולגן ואלסטין, הם חלק רקמת חיבור, הסחוס, הגידים, העור. הפונקציה העיקרית שלהם - הבנייה והתמיכה.

חלבון טובולין הוא חבר של מיקרוטובולים, שהם מרכיבים של חד תאיים ריסים ו שוטונים כגון הריסניות, עינן ירוקה, flagellates הטפיל. חלבון זה אותו הוא חבר של יצורים רבים-תאיים (זרעונים שוטונים, ריסי ביציות, אפיתל ריסים של המעי הדק).

אלבומין החלבון משמש להצטייד פונקציה (למשל, חלבון ביצי עוף). בשנות ה האנדוספרם של זרעי דגנים - שיפון, אורז, חיטה - מולקולות חלבון לצבור. הם נקראים תכלילים הסלולר. חומרים אלה משמשים את עובר הזרע בתחילת הפיתוח שלה. בנוסף, תכולת החלבון הגבוהה של חדקונית החיטה היא אינדיקטור חשוב מאוד של איכות הקמח. הלחם האפוי מקמח גלוטן עשיר בעל איכות טעם גבוהה יותר שימושית. גלוטן מכיל שנקראה חיטה קשה. הפלזמה בדם הדגים במעמקי הים מכילה חלבונים המונעים מותם מהקור. הם בעלי תכונות נוזל לרדיאטור, מניעת מוות של האורגניזם בטמפרטורות מים נמוכות. מצד שני, בהרכב של דופן התא של חיידקים thermophilic במקורות אנרגיה גיאותרמית הכיל חלבונים המסוגלים לשמר התצורה הטבעית (מבנה שלישוני או רבעוני) ואינו לפגל בטמפרטורות הנעות בין 50 ל + 90 ° C.

proteid

אלה הם חלבונים מורכבים, אשר מאופיינים מגוון גדול בקשר עם הפונקציות השונות שבוצעו על ידם. כפי שצוין קודם לכן, הקבוצה של פוליפפטידים, למעט חלק החלבון מכילה קבוצה תותבת. בהשפעת גורמים שונים כגון טמפרטורה גבוהה, מלחי מתכות כבדות, מרוכזים חלבונים מורכבים אלקלי וחומצה יכול לשנות צורה מרחבית שלה, לפשט אותה. תופעה זו נקראת denaturation. המבנה של חלבונים מורכבים מופר קשרי מימן מחולקים, ואת המולקולות לאבד את המאפיינים ואת תפקידיהם. ככלל, את denaturation הוא בלתי הפיך. אבל כמה פוליפפטידים לפעול כזרז, נהיגה איתות פונקציות, זה renaturation אפשרי - משחזר את המבנה הטבעי של proteids.

אם הפעולה היא גורם מערער הולכים במשך זמן רב, את מולקולת החלבון היא הרוסה לגמרי. זה מוביל לקרע של קשרים פפטידיים של המבנה העיקרי. שחזור חלבון ותפקידה הוא כבר לא אפשרי. תופעה זו נקראת הרס. דוגמה לכך היא הבישול של ביצים: חלבון נוזלי - אלבומין, הממוקם במבנה שלישוני הוא הרוס לגמרי.

ביוסינתזה חלבון

שוב, נזכיר כי פוליפפטידים של אורגניזמים חיים כוללת 20 חומצות אמינו, שחלקם חסרי תחליף. ליזין זה, מתיונין, פנילאלנין, וכן הלאה. ד הם חודרים לזרם הדם מהמעי הדק לאחר פיצול זה מוצרי חלבון. כדי לסנתז חומצות אמינו חיוניות (אלאנין, פרולין, סרין), פטריות ובעלי חיים להשתמש תרכובות המכילות חנקן. צמחים, להיות אוטוטרופי, עצמאיים ליצירת מונומרים מרכיבים דרושים מייצג חלבונים מורכבים. לקבלת תגובות התבוללות זו הן ניטרטים משומשים, אמוניה, או חנקן ללא. בכמה סוגים של מיקרואורגניזמים לספק את עצמם עם סט שלם של חומצת אמינו, ואילו באחרים רק כמה מסונתזים מונומרים. שלבי ביוסינתזה של חלבונים להתרחש בתאים של כל היצורים החיים. בליבה של שעתוק מתרחשת, ואת בציטופלסמה של התא - השידור.

הצעד הראשון - הסינתזה של מבשר mRNA מתרחשת על ידי RNA פולימראז האנזים. הוא שובר את קשרי מימן בין שרשראות DNA, ואחד מהם על עיקרון ההשלמה אוספת מולקולת הרנ"א הראשוני. זה חשוף slaysingu כי היא בשלה, ואז יוצא של הגרעין אל הציטופלסמה, נוצר חומצת שליח ריבונוקלאית.

כדי ליישם את השלב השני דורש ספציפי אברונים - ריבוזומים ומידע מולקולרי ולהעביר חומצות ריבונוקלאית. מצב חשוב נוסף הוא הנוכחות של ה- ATP, כפי תגובות חילוף חומרי פלסטיק, השייכת ביוסינתזה של חלבונים מתרחשים עם קליטה של אנרגיה.

אנזימים, המבנה והתפקוד שלהם

זוהי קבוצה גדולה של חלבונים (כ 2000), ביצוע התפקיד של חומרים המשפיעים על השיעור של תגובות ביוכימיות בתאים. הם יכולים להיות פשוטים (trepsin, פפסין) או מורכב. חלבונים מורכבים המורכבים apoenzyme וקו-אנזים. הספציפיות של חלבון ביחס תרכובות שלשמה פועלת, קובעת-אנזים, ופעילות proteids הוא ציין רק במקרה שבו מרכיב חלבון שקשור apoenzyme. הפעילות הקטליטית של האנזים היא עצמאית של המולקולה, אלא רק על ידי המרכז הפעיל. המבנה שלו מתאים את המבנה הכימי של חומרים מזורזים על ידי העיקרון של "נעילת מפתח", כך שהפעולה של אנזימים היא מאוד ספציפית. פונקציות של חלבונים מורכבים נמצאים השתתפות בתהליכי חילוף החומרים והן בשימוש בהם כמו acceptors.

חוגים של חלבונים מורכבים

הם פותחו על ידי ביוכימאים, מבוסס על 3 קריטריונים: תכונות כימיות-פיסיקלי, תכונות סגוליות proteids תכונות מבניות. הקבוצה הראשונה כוללת את פוליפפטידים של שוני תכונות אלקטרוכימיים. הם מחולקים בסיסיים, ניטראליים חומצי. ביחס חלבוני מים יכולים להיות הידרופילי, amphiphilic הידרופובי. הקבוצה השנייה של אנזימים אשר נחשבה בעבר. הקבוצה השלישית כוללת פוליפפטידים שונים בקבוצה תותבת ההרכב הכימי (הוא chromoproteids, נוקלאופרוטאינים, מטאלופרוטאין).

קחו למשל את תכונות החלבונים מורכבים ביתר פירוט. לכן, למשל, חלבון חומצי כי הוא חלק ריבוזומים, מכיל 120 חומצות אמינו והוא תכליתי. הוא ממוקם בתוך אברונים לסינתזה של חלבונים, הן בתאים פרוקריוטים ו איקריוטיים. חבר אחר בקבוצה זו - חלבון S-100, מורכב משתי שרשרות צמודות יון סידן. הוא חבר של נוירונים גליה - לתמיכה ברקמה של מערכת העצבים. המאפיין המשותף לכל חלבון חומצי - תכולה גבוהה של חומצות dicarboxylic: גלוטמית ו אספרטית. על ידי חלבונים אלקליין כוללים היסטונים - חלבונים שמרכיבים רנ"א ודנ"א חומצות גרעין. הייחוד של ההרכב הכימי הוא הכמות הגדולה של ליזין ארגינין. היסטונים, יחד עם טופס כרומוזום הכרומטין הגרעיני - תורשת מבנה תא קריטית. חלבונים אלה מעורבים בתהליכים של שעתוק ותרגום. חלבונים amphiphilic ייצוג נרחב בתוך קרום התא, ויוצרים bilayer השומנים בדם. לפיכך, הקבוצה למדה את החלבונים מורכבים שנדונו לעיל, היינו משוכנעים הפיסיקלי הכימי שלהם בשל המבנה של למרכיב החלבוני וקבוצות תותבות.

כמה חלבוני קרום מורכבים מסוגלים להכיר מגוון של תרכובות כימיות, כגון אנטיגנים ומגיבים אליהם. זה איתות הפונקציה proteids, חשוב מאוד עבור תהליכי קליטת סלקטיבית, חומרים מן הסביבה החיצונית, וכדי להגן עליו.

גליקופרוטאינים proteoglycans

הם חלבונים מורכבים שונה בין קבוצות תותבות רכב ביוכימיים. אם את הקשרים הכימיים בין מרכיב חלבון והחלק פחמימות - קוולנטית-glycoside, חומרים כאלה נקראים גליקופרוטאינים. Apoenzyme הם הציגו מולקולות של מונו ו אוליגוסכרידים, דוגמאות של חלבונים כאלה הם פרותרומבין, פיברינוגן (חלבונים המעורבים קרישת הדם). Kortiko- ו gonadotropic הורמונים, אינטרפרונים, אנזימים ו הממברנה הם גליקופרוטאינים. בשנת מולקולות חלבון חלק proteoglycan הוא רק 5%, והיתר קבוצה תותבת (geteropolitsaharid). שני החלקים מחוברים באמצעות קשר גליקוזידי של קבוצות OH בקבוצה-תראונין ו ארגינין NH₂-גלוטמין, וליזין. מולקולות proteoglycan לשחק תפקיד חשוב מאוד בתאים בחילוף החומרים מים-המלח. להלן טבלה של חלבונים מורכבים, למדנו.

מטאלופרוטאין

חומרים אלה מכילים כחלק היון המולקולרי של מתכות אחד או יותר. הנה כמה דוגמאות של חלבונים מורכבים השייכים לקבוצה מעל. זה מעל כל אנזימים כגון מונואמין ציטוכרום. היא ממוקמת על cristae של המיטוכונדריה ומפעילה את הסינתזה של ATP. פרין ו transferrin - proteid המכיל יוני ברזל. פיקדונות מוצאים אותם התאים, ואת השני הוא ההובלה של חלבון בדם. מטאלופרוטאין נוספת - alfaamelaza שהוא מכיל יוני סידן נכללה בהרכב של הרוק ומיצי לבלב, המשתתפת הפיצול של עמילן. המוגלובין הוא איך מטאלופרוטאין ו hromoproteidov. הוא משמש חלבון תחבורת נושא חמצן. התוצאה היא תרכובת של oxyhemoglobin. שאיפת פחמן חד חמצני, פחמן חד או שנקרא פחמן, מולקולות ההמוגלובין שלה יוצרות אריתרוציטים תרכובת יציבים מאוד. זה מתפשט במהירות לאיברים ורקמות, גרימת הרעלה תאית. כתוצאה מכך, שאיפה ממושכת לאחר מות תחמוצת הפחמן מתרחשת מן המחנק. המוגלובין חלקית נושאת ודו תחמוצת הפחמן שנוצר בתהליכי קטבולי. מזרם הדם של פחמן דו חמצני אל הריאות והכליות, ומהם - אל הסביבה החיצונית. כמה חלבון תחבורה סרטנים ורכיכות הנושא חמצן, הוא חור המנעול. במקום ברזל הוא מכיל יוני נחושת, כך הדם מן החי הוא לא אדום, וכחול.

פונקצית כלורופיל

כפי שהזכרנו קודם לכן, חלבונים מורכבים יכולים ליצירת קומפלקסים עם פיגמנטים - חומרים אורגניים בצבע. הצבע שלהם תלוי בקבוצות hromoformnyh כי לספוג ספקטרום מסוים סלקטיבי של אור שמש. בתאי הצמח יש plastids ירוק - כלורופלסטים המכילים פיגמנט כלורופיל. הוא מורכב מאטומי מגנזיום אלכוהול polyhydric, פיטול. הם קשורים עם מולקולות חלבון, ו עצמם מכילים כלורופלסטים תילקואיד (צלחות), או קרום הקשורים בערימות - היבט. הם פיגמנטים פוטוסינתטיים - כלורופיל - וקרוטנואידים נוספים. הנה כל האנזימים המשמשים תגובות הפוטוסינתזה. לפיכך chromoproteids, הכוללים כלורופיל, לבצע פעולות קריטיות במטבוליזם, כלומר בתגובות התבוללות dissimilation.

חלבונים נגיפיים

הם כוללים נציגים של צורות בלתי תא חיים, נכנסים לתוך ממלכת Vir. וירוסים אין מנגנון לסינתזה של חלבונים משלהם. חומצות גרעין, DNA או RNA, יכול לגרום לסינתזה של רוב חלקיקי תאים עצמו נגוע בווירוס. וירוסים פשוט מורכבים רק מולקולות חלבון, התאספו צמצם מבנה סליל או צורת polyhedral, כגון וירוס פסיפס טבק. יש וירוסים מורכבים קרום נוסף המהווים חלק הממברנה של התא המארח. כפי שזה יכול לכלול גליקופרוטאינים (וירוס הפטיטיס B, וירוס אבעבועות שחורות). עיקר תפקידם של גליקופרוטאינים - הכרה של קולטנים ספציפיים על קרום התא המארח. רכב ממברנות וחלבונים נגיפיים נוספים כולל אנזימי מתן בהכפלה של DNA או RNA תעתיק. בהתבסס על האמור לעיל, ניתן להסיק את הדברים הבאים: קונכיות חלבוני חלקיקי ויראלי יש מבנה ספציפי, בהתאם החלבונים בממברנה של התא המארח.

במאמר זה אנו קבלנו את המאפיינים של חלבונים מורכבים, לומדים המבנה והתפקוד שלהם בתאים של אורגניזמים שונים.