Simple og komplekse proteiner. Strukturen, funktioner, egenskaber, karakteristika, eksempler på komplekse proteiner

En af definitionerne af livet er som følger: "Livet er den tilstand af eksistensen af protein organer." På vores planet, uden undtagelse organismer indeholder sådanne organiske materialer, såsom proteiner. Denne artikel vil beskrive de enkle og komplekse proteiner identificeret forskelle i molekylstruktur, og diskuterer deres funktioner i cellen.

Hvad er proteiner

Fra synspunktet om biokemi - en høj molekylvægt organiske polymerer, monomerer, som er 20 forskellige former for aminosyrer. De er sammenføjet med kovalente kemiske bindinger, også kendt peptid. Eftersom protein-monomerer er amfotere forbindelser, de indeholder både en aminogruppe og en funktionel carboxylgruppe. Kemisk binding CO-NH mellem dem opstår.

Hvis polypeptidet består af aminosyrerester links, det danner en enkelt protein. Molekylerne i polymeren, yderligere omfattende metalioner, vitaminer, nucleotider, carbohydrater - er komplekse proteiner. Dernæst betragter vi den rumlige struktur af polypeptider.

Organisationsniveauer af proteinmolekyler

De præsenteres i fire forskellige konfigurationer. Den første struktur - lineær, det er den mest enkle og har form af en polypeptidkæde under dens spiral dannelsen af yderligere hydrogenbindinger. De stabiliserer helixen, som kaldes en sekundær struktur. Tertiære institutioner har enkle og komplekse proteiner, de fleste af plante- og dyreceller. Sidstnævnte konfiguration - kvaternære opstår i samspillet af flere molekyler af den native struktur, united coenzymer, nemlig sådanne proteiner har komplekse struktur, opererer i forskellige kropsfunktioner.

En række enkle proteiner

Denne gruppe er ikke mange polypeptider. Deres molekyler kun består af aminosyrerester. At omfatte proteiner, såsom histoner og globuliner. Den første repræsenteret i kernestrukturen, og kombineres med DNA-molekylerne. Den anden gruppe - globuliner - er de vigtigste bestanddele af blodplasma. Et sådant protein, såsom gamma-globulin, varetager immunforsvaret og er et antistof. Disse forbindelser kan danne komplekser, som indeholder komplekse kulhydrater og proteiner. Sådanne fibrillære enkle proteiner, såsom collagen og elastin, er en del af bindevævet, brusk, sener, hud. Deres vigtigste funktion - opførelse og støtte.

Tubulin protein er et medlem af mikrotubuli, som er komponenter af cilia og flagel encellede organismer, såsom ciliater, Euglena, parasitiske flagellater. Denne samme protein er et medlem af multicellulære organismer (flageller spermatozoer, æg cilia, cilierede epitel i tyndtarmen).

Proteinet albumin tjener til at lagerføre en funktion (for eksempel et protein af hønseæg). I endospermen af frø af korn - rug, ris, hvede - proteinmolekyler ophobes. De kaldes cellulære indeslutninger. Disse stoffer anvendes i frøet foster i begyndelsen af sin udvikling. Hertil kommer, at høje indhold af hveden billen proteinet er en meget vigtig indikator for kvaliteten af mel. Brød bagt af gluten-rige mel har en høj smag kvalitet og mere nyttigt. Gluten indeholder såkaldt hård hvede. Den dybhavsfisk blodplasma indeholder proteiner, der forhindrer deres død fra kulden. De har de frostvæske egenskaber, forhindrer organismens død ved lave vandtemperaturer. På den anden side, i sammensætningen af cellevæggen af termofile bakterier i geotermiske kilder indeholdt proteiner i stand til at bevare sin naturlige konfiguration (tertiær eller kvaternær struktur) og ikke denaturerer ved temperaturer i området fra +50 til + 90 ° C.

proteid

Disse er komplekse proteiner, der er kendetegnet ved stor mangfoldighed i forbindelse med de forskellige funktioner, der udføres af dem. Som tidligere bemærket, gruppen af polypeptider, bortset proteindelen indeholder en prostetisk gruppe. Under indflydelse af forskellige faktorer, såsom høj temperatur, tungmetalsalte, koncentreret alkali og syre komplekse proteiner kan ændre sin rumlige form, forenkle den. Dette fænomen kaldes denaturering. Strukturen af komplekse proteiner er forstyrret hydrogenbindinger er brudt, og molekylerne mister deres egenskaber og funktioner. Som regel denaturering er irreversibel. Men nogle af polypeptiderne fungerer som en katalysator, kørsel og signaleringsfunktioner, er det muligt renaturering - genskabe den naturlige struktur af proteids.

Hvis handlingen er en destabiliserende faktor går for lang tid, er det protein molekyle ødelægges fuldstændigt. Dette fører til brud af peptidbindinger i den primære struktur. Gendan protein og dets funktion er ikke længere muligt. Dette fænomen kaldes ødelæggelse. Et eksempel er kogning af æg: flydende protein - albumin, placeret i den tertiære struktur er fuldstændig ødelagt.

proteinbiosyntese

Endnu en gang minde om, at i polypeptiderne ifølge levende organismer består af 20 aminosyrer, hvoraf nogle er uerstattelige. Denne lysin, methionin, phenylalanin, og så videre. D. De kommer ind i blodbanen fra tyndtarmen efter spaltning det proteinprodukter. At syntetisere essentielle aminosyrer (alanin, prolin, serin), svampe og dyr anvender nitrogenholdige forbindelser. Planter, er autotrofe, uafhængigt af hinanden danner en nødvendig komponentmonomererne repræsenterer komplekse proteiner. Til dette assimilation reaktioner De anvendes nitrater, ammoniak eller nitrogen-fri. I nogle typer mikroorganismer give sig selv med et komplet sæt af aminosyre, mens der i andre kun nogle syntetiseres monomerer. Stadier af biosyntesen af proteiner opstår i cellerne i alle levende organismer. Kernen i transkription forekommer, og i cytoplasmaet af cellen - udsendelse.

Det første trin - syntesen af mRNA precursoren sker ved hjælp af enzymet RNA-polymerase. Han bryder hydrogenbindingerne mellem DNA-kæder, og en af dem på princippet om komplementaritet indsamler præ-mRNA-molekyle. Det udsættes for slaysingu der er moden, og derpå kommer ud af kernen til cytoplasmaet, danner messenger ribonukleinsyre.

At gennemføre det andet trin kræver en specifik organeller - ribosomer og molekylær information og overfører ribonukleinsyrer. En anden vigtig betingelse er tilstedeværelsen af ATP, som reaktionerne plast metabolisme, som hører til biosyntesen af proteiner forekommer med absorption af energi.

Enzymer, deres struktur og funktion

Dette er en stor gruppe af proteiner (ca. 2000), udfører den rolle, stoffer, der påvirker hastigheden af biokemiske reaktioner i cellerne. De kan være enkel (trepsin, pepsin) eller kompleks. Komplekse proteiner bestående af apoenzym og coenzym. Specificiteten af proteinet i forhold til de forbindelser, for hvilke den handler, bestemmer en coenzym og proteids aktivitet observeres kun i det tilfælde, hvor proteinbestanddelen bundet til apoenzymet. Den katalytiske aktivitet af enzymet er uafhængig af molekylet, men kun af det aktive center. Dens struktur svarer til den kemiske struktur af stoffer katalyseret af princippet om "nøgle-lock", således at virkningen af enzymer er strengt specifikt. Funktioner af komplekse proteiner er i deltagelsen i metaboliske processer og i at bruge dem som acceptorer.

Klasser af komplekse proteiner

De blev udviklet af biokemikere, baseret på 3 kriterier: fysisk-kemiske egenskaber, træk og strukturelle træk proteids specificitet. Den første gruppe omfatter polypeptiderne med forskellige elektrokemiske egenskaber. De er opdelt i basisk, neutral og sur. I forhold til vandet proteiner kan være hydrofil, amfifil og hydrofob. Den anden gruppe af enzymer, der er overvejet. Den tredje gruppe omfatter polypeptider, som afviger i kemisk sammensætning prostetisk gruppe (er chromoproteids, nukleoproteiner, metalloproteiner).

Overveje egenskaberne af komplekse proteiner i flere detaljer. Således kan for eksempel, surt protein, der er en del af ribosomer, indeholder 120 aminosyrer og er alsidig. Det er placeret i de protein-syntese organeller både prokaryote og eukaryote celler. Et andet medlem af denne gruppe - S-100-protein, består af to kæder forbundet calciumion. Han er medlem af neuroner og glia - støtte væv af nervesystemet. Den fælles egenskab af alle surt protein - et højt indhold af dicarboxylsyrer: glutaminsyre og asparaginsyre. Ved alkaliske proteiner indbefatter histoner - proteiner, der udgør RNA og DNA-nukleinsyrer. Det særlige ved den kemiske sammensætning er den store mængde af lysin og arginin. Histoner, sammen med den nukleare kromatin kromosom formular - kritisk cellestruktur arvelighed. Disse proteiner er involveret i processerne for transkription og translation. Amfifile proteiner bredt repræsenteret i cellemembraner, der danner et lipoprotein dobbeltlag. Således gruppen studerede ovenfor diskuterede komplekse proteiner, vi var overbevist om, at deres fysisk-kemiske egenskaber som følge af strukturen af proteinbestanddelen og prostetiske grupper.

Nogle komplekse cellemembranproteiner er i stand til at genkende en række kemiske forbindelser, såsom antigener og reagere på dem. Denne signalering funktion proteids, er det meget vigtigt for de selektive absorptionsprocesser, stoffer fra det ydre miljø, og at beskytte den.

Glycoproteiner og proteoglycaner

De er komplekse proteiner, der afviger mellem en biokemisk sammensætning prostetiske grupper. Hvis de kemiske bindinger mellem proteinbestanddelen og kulhydrat del - covalent glycosid disse stoffer kaldes glycoproteiner. Apoenzym de fremlagt molekyler af mono- og oligosaccharider, eksempler på sådanne proteiner er prothrombin, fibrinogen (proteiner involveret i blodkoagulation). Kortiko- og gonadotropiske hormoner, interferoner, enzymer og membran er glycoproteiner. I molekyler proteoglycan proteindel er kun 5%, idet resten er en prostetisk gruppe (geteropolitsaharid). Begge dele er forbundet af en glycosidbinding af gruppens-threonin- og arginin grupper OH og NH-glutamin og lysin. Proteoglycanmolekyler spiller en meget vigtig rolle i vand-salt metabolisme celler. Nedenfor er en tabel over komplekse proteiner, vi studerede.

metalloproteiner

Disse materialer indeholder som en del af sin molekylære ion af et eller flere metaller. Overvej eksempler på komplekse proteiner tilhørende den ovennævnte gruppe. Det er frem for alt de enzymer, såsom cytochrom oxidase. Det ligger på cristae af mitokondrier og aktiverer syntesen af ATP. Ferrin og transferrin - proteid indeholdende jernioner. Origin indskud dem i cellerne, og det andet er transport af blodprotein. En anden metalloproteiner - alfaamelaza det indeholder calciumioner er inkluderet i sammensætningen af spyt og bugspyt, der deltager i spaltningen af stivelse. Hæmoglobin er hvordan metalloproteiner og hromoproteidov. Han tjener som en transport protein, der transporterer ilt. Resultatet er en forbindelse med oxyhæmoglobin. Inhalation af carbonmonoxid, eller carbonmonoxid såkaldte sine hæmoglobinmolekyler danner meget stabile sammensatte erythrocytter. Det breder sig hurtigt på organer og væv, der forårsager celle forgiftning. Som et resultat, efter forlænget inhalation af carbonmonoxid døden indtræffer fra kvælning. Hæmoglobin delvis bærer og dannede carbondioxid kataboliske processer. Fra blodstrømmen af carbondioxid til lungerne og nyrerne, og fra dem - til det ydre miljø. Nogle krebsdyr og bløddyr transport protein, der transporterer ilt, er nøglehullet. I stedet for jern indeholder kobberioner, så dyreblod er ikke rød og blå.

klorofyl-funktion

Som vi tidligere nævnt, kan komplekse proteiner danner komplekser med pigmenter - farvede organiske stoffer. Deres farve er afhængig af hromoformnyh grupper, der selektivt absorberer visse spektre af sollys. I planteceller har grønne plastider - kloroplaster indeholder klorofyl pigment. Det er sammensat af magnesium atomer og en polyvalent alkohol, phytol. De er forbundet med proteinmolekyler, og selv indeholder kloroplaster thylakoider (plader) eller membran forbundet i stakke - facet. De er fotosyntetiske pigmenter - klorofyl - og yderligere carotenoider. Her er alle de enzymer, der anvendes i de fotosyntetiske reaktioner. Således chromoproteids, som omfatter klorofyl, udføre kritiske funktioner i stofskiftet, nemlig i reaktioner assimilation og dissimilation.

virale proteiner

De omfatter repræsentanter for ikke-cellulære livsformer, kommer ind i riget Vir. Vira har ikke deres egen protein-syntese apparat. Nukleinsyrer, DNA eller RNA, kan inducere syntesen af de fleste partikler egne celler inficeret med virus. Simple vira kun består af proteinmolekyler, kompakt samlet i en spiralformet struktur eller en polyedrisk form, såsom tobaksmosaikvirus. Komplekse vira har yderligere membrandannende del af plasmamembranen af værtscellen. Som det kan indbefatte glycoproteiner (hepatitis B virus, koppevirus). Den vigtigste funktion af glycoproteinerne - en anerkendelse af specifikke receptorer på værtscellemembranen. Sammensætningen af yderligere virale membraner og proteiner omfatter enzymer tilvejebringer reduplikation af DNA eller RNA-transkription. Baseret på det foregående, kan man konkludere følgende: virale partikel proteiner skaller har en specifik struktur, afhængigt af membranproteiner af værtscellen.

I denne artikel har vi fået kendetegnene for komplekse proteiner, studerede deres struktur og funktion i celler fra forskellige organismer.