Proteiner: Struktur og funktion af proteiner

Proteiner er organiske stoffer. Disse makromolekylære forbindelser er karakteriseret ved en specifik sammensætning og ved hydrolyse nedbrydes til aminosyrer. Proteinmolekyler kan have forskellige former, mange af dem består af flere polypeptidkæder. Information om strukturen af proteinet kodet i DNA, og proteinmolekyler syntese proces kaldet oversættelse.

Den kemiske sammensætning af proteiner

Gennemsnitlig protein indeholder:

• 52% carbon;
• 7% hydrogen;
• 12% nitrogen;
• 21% oxygen;
• 3% svovl.

Proteinmolekyler - er polymerer. For at forstå strukturen, du har brug for at vide, hvad der udgør deres monomerer - aminosyrer.

aminosyrer

De kan opdeles i to kategorier: konstant forekommende og nogle gange stødt på. Førstnævnte giver 18-protein monomerer amid og 2: asparaginsyre og glutaminsyre. Nogle gange er der kun tre syrer.

Disse syrer kan klassificeres på forskellige måder: arten af sidekæderne eller ladet dem radikaler, også de kan divideret med antallet af grupper, CN og COOH.

Den primære struktur af proteinet

Rækkefølgen af aminosyrer i proteinet kæden bestemmer senere niveauer af organisationen, egenskaber og funktioner. Den vigtigste form for kommunikation mellem monomererne er et peptid. Det er dannet ved fjernelse af et hydrogen fra en aminoksloty og OH-gruppen i den anden.

Det første niveau af organisation af proteinmolekylet - en sekvens af aminosyrer i det, blot en kæde, som bestemmer strukturen af proteinmolekyler. Den består af en "skelet", der har en regelmæssig struktur. Denne gentagne sekvens -NH-CH-CO-. Visse sidekæder af aminosyrer er vist grupper (R), deres egenskaber bestemme sammensætningen af proteinstruktur.

Selv om den samme molekylære struktur af proteiner, kan de afviger kun ejendomme, der har en anden sekvens af monomerer i kæden. Rækkefølgen af aminosyrerne i et protein bestemmes af generne og protein dikterer visse biologiske funktioner. Sekvensen af monomerer i molekylerne, der er ansvarlige for den samme funktion, ofte tæt i forskellige arter. Sådanne molekyler - samme eller lignende til at organisere og udføre i forskellige typer af organismer, samme funktion - homologe proteiner. Struktur, egenskaber og funktioner af fremtidige molekyler er lagt på tidspunktet for syntese af kæder af aminosyrer.

Nogle fælles træk

Strukturen af proteinet er blevet undersøgt i lang tid, og deres primære struktur analyse tillod os at foretage nogle generaliseringer. For et større antal proteiner er karakteriseret ved tilstedeværelsen af alle tyve aminosyrer, hvoraf særligt store glycin, alanin, asparaginsyre, glutamin og lidt tryptophan, arginin, methionin, histidin. Undtagelser er kun nogle få grupper af proteiner, såsom histoner. De er nødvendige for DNA-emballage og indeholder en masse histidin.

Den anden generalisering: ingen fælles mønstre i aminosyrerne i vekslen af kugleformede proteiner. Men selv i den fjerne biologiske aktivitet af polypeptiderne er små fragmenter af de samme molekyler.

sekundær struktur

Det andet niveau af organisation af polypeptidkæden - er dens rumlige position, som opretholdes ved hjælp af hydrogenbindinger. Udskiller α-helix og β-fold. Circuit del har en ordnet struktur, sådanne områder kaldes amorfe.

Alfa-helix af naturlige proteiner pravozakruchennaya. Sidegrupper af aminosyrer i helix altid udad og placeret på modsatte sider af sin akse. Hvis de er ikke-polære, der er deres gruppering på den ene side af helixen opnås bue, der skaber betingelser for konvergens af forskellige spiralformede regioner.

Beta-fold - særdeles udstrakte helix - tendens til at bo i proteinmolekylet og er dannet i nærheden og parallelt med ikke-parallelle p-foldet lag.

Den tertiære struktur af proteinet

Det tredje niveau af organisation af proteinmolekylet - foldning spiraler, folder og amorfe områder i en kompakt struktur. Dette sker på grund af interaktionen mellem sidekæderne af monomererne selv. Sådanne links er opdelt i flere typer:

• hydrogenbindinger dannes mellem polære grupper;
• Hydrofob - mellem ikke-polære R-grupper;
• elektrostatiske tiltrækningskræfter (ionbindinger) - mellem grupper, de byrder, som modsat;
• disulfidbroer - mellem cystein radikaler.

Sidstnævnte type forbindelse (-S = S-) repræsenterer kovalent interaktion. Disulfidbroer styrke proteinerne, bliver deres struktur mere stabil. Men tilstedeværelsen af sådanne forbindelser ikke nødvendigvis. For eksempel kan cystein være meget lidt i polypeptidkæden, eller det radikaler er nærliggende og kan ikke skabe en "bro".

Den fjerde niveau i organisationen

Kvaternære struktur er dannet, ikke alle proteiner. Strukturen af proteinerne på fjerde niveau bestemt af antallet af polypeptidkæder (protomerer). De er knyttet sammen af de samme forbindelser som for det foregående niveau i organisationen, ud over disulfidbroer. Molekylet består af en række af protomerer, hver af dem har sin egen særlige (eller identiske) tertiære struktur.

Alle niveauer i organisationen bestemme de funktioner, der vil tjene til at få protein. Strukturen af proteinet ved det første niveau af organisation er meget nøjagtigt bestemmer deres efterfølgende rolle i cellen og organismen som helhed.

Funktionerne af proteiner

Det er svært at forestille hvor vigtig er den rolle af proteiner i cellen aktivitet. Ovenfor har vi kigget på deres struktur. Funktionerne af proteiner er direkte afhængige af det.

Udførelse bygning (strukturel) funktion, de udgør grundlaget af levende cellecytoplasmaet. Disse polymerer er det vigtigste materiale af alle cellemembraner, når som indgår i et kompleks med lipider. Dette omfatter celledeling i rum, som hver især forekommer deres reaktioner. Det faktum, at det kræver sine egne betingelser, en særlig vigtig rolle ved medium pH spillet for hver af de komplekse cellulære processer. Proteiner opbygge tynde vægge, der deler cellen i de såkaldte rum. Men fænomenet er blevet kaldt opdeling.

Den katalytiske funktion er at regulere alle cellulære reaktioner. Alle enzymer oprindelse er enkle eller komplekse proteiner.

Enhver slags organismer bevægelse (muskel arbejde, bevægelsen i cellen protoplasma, ciliær flimmer i protozoer og t. D.) udføres proteiner. Proteiners struktur tillader dem at bevæge sig for at danne fibre og ringe. Transportfunktionen er, at mange stoffer transporteres over cellemembranen specifikke bærerproteiner.

Hormonel rolle af disse polymerer er forståeligt på en gang: på strukturen af et antal hormoner er proteiner, såsom insulin, oxytocin.

Udskiftning funktionen bestemmes således, at proteinerne er i stand til at danne aflejringer. For eksempel valgumin æg, mælk kasein, plante frøforrådsproteiner - et stort antal næringsstoffer opbevaret deri.

Alle sener, fælles artikulation, skelet knogler, hove dannede proteiner, som bringer os til en anden af deres funktioner - støtte.

Proteinmolekyler er receptorerne bærer selektiv genkendelse af visse stoffer. I denne rolle, især kendt glycoproteiner og lektiner.

De vigtigste faktorer for immunitet - antistoffer og komplementsystemet oprindelse er proteiner. For eksempel er processen med blodkoagulation baseret på ændringer i fibrinogen protein. Indervægge spiserøret og maven er foret med et beskyttende lag af mukøse proteiner - Litsinija. Toksiner er også proteiner af oprindelsen. hud fundament, beskyttet dyrekroppen er collagen. Alle disse funktioner er beskyttende proteiner.

Nå, den sidste i en række funktion - regulering. Der er proteiner, der styrer genom arbejde. Det vil sige, de regulerer transkription og translation.

Uanset den vigtige rolle spillet nogle proteiner proteinstruktur var unriddled forskere i lang tid. Og nu er de åbner nye måder at bruge denne viden.