Ayon sa teoryang Oparin-Haldane, ang buhay sa ating planeta ay nagmula sa isang coacervate droplet. Ito rin ay isang molekula ng protina. Iyon ay, ang konklusyon ay sumusunod na ang mga kemikal na compound na ito ang batayan ng lahat ng buhay na umiiral ngayon. Ngunit ano ang mga istruktura ng protina? Ano ang papel nila sa katawan at buhay ng mga tao ngayon? Anong mga uri ng protina ang naroroon? Subukan nating alamin ito.
Protein: isang pangkalahatang konsepto
Mula sa pananaw ng istrukturang kemikal, ang molekula ng pinag-uusapang sangkap ay isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na magkakaugnay ng mga peptide bond.
Ang bawat amino acid ay may dalawang functional group:
- carboxylic -COOH;
- amino group -NH2.
Sa pagitan nila nabubuo ang isang bono sa iba't ibang molekula. Kaya, ang peptide bond ay may anyo -CO-NH. Ang isang molekula ng protina ay maaaring maglaman ng daan-daan o libu-libo ng mga naturang grupo, ito ay depende sa partikular na sangkap. Ang mga uri ng mga protina ay lubhang magkakaibang. Kabilang sa mga ito ay mayroong mga naglalaman ng mahahalagang amino acids para sa katawan, na nangangahulugang dapat silang kainin kasama ng pagkain. May mga varieties na gumaganap ng mahahalagang function sa cell lamad atcytoplasm nito. Ang mga biological catalyst ay nakahiwalay din - mga enzyme, na mga molekula din ng protina. Malawakang ginagamit ang mga ito sa buhay ng tao, at hindi lamang nakikilahok sa mga biochemical na proseso ng mga nabubuhay na nilalang.
Ang molecular weight ng mga compound na isinasaalang-alang ay maaaring mula sa ilang sampu hanggang milyon. Pagkatapos ng lahat, ang bilang ng mga monomer unit sa isang malaking polypeptide chain ay walang limitasyon at depende sa uri ng isang partikular na substance. Ang protina sa dalisay nitong anyo, sa katutubong anyo nito, ay makikita kapag sinusuri ang isang hilaw na itlog ng manok. Ang isang dilaw na dilaw, transparent, siksik na koloidal na masa, sa loob kung saan matatagpuan ang yolk - ito ang nais na sangkap. Ganito rin ang masasabi para sa low-fat cottage cheese, Ang produktong ito ay halos purong protina din sa natural nitong anyo.
Gayunpaman, hindi lahat ng mga compound na isinasaalang-alang ay may parehong spatial na istraktura. Sa kabuuan, apat na organisasyon ng molekula ang nakikilala. Ang mga uri ng mga istruktura ng protina ay tumutukoy sa mga katangian nito at nagpapahiwatig ng pagiging kumplikado ng istraktura. Alam din na mas maraming spatially entangled molecule ang sumasailalim sa malawakang pagproseso sa mga tao at hayop.
Mga uri ng istruktura ng protina
Mayroong apat sa kabuuan. Isaalang-alang kung ano ang bawat isa sa kanila.
- Pangunahin. Kinakatawan ang karaniwang linear sequence ng mga amino acid na konektado ng mga peptide bond. Walang mga spatial twists, walang spiralization. Ang bilang ng mga link na kasama sa polypeptide ay maaaring umabot ng ilang libo. Mga uri ng protina na maykatulad na istraktura - glycylalanine, insulin, histones, elastin at iba pa.
- Secondary. Binubuo ito ng dalawang polypeptide chain na pinaikot sa anyo ng spiral at naka-orient sa isa't isa sa pamamagitan ng nabuong mga liko. Sa kasong ito, nabuo ang mga bono ng hydrogen sa pagitan nila, na pinagsasama-sama ang mga ito. Ito ay kung paano nabuo ang isang solong molekula ng protina. Ang mga uri ng protina ng ganitong uri ay ang mga sumusunod: lysozyme, pepsin at iba pa.
- Tertiary conformation. Ito ay isang makapal na nakaimpake at compactly coiled pangalawang istraktura. Dito, lumilitaw ang iba pang mga uri ng pakikipag-ugnayan, bilang karagdagan sa mga bono ng hydrogen - ito ang interaksyon ng van der Waals at ang mga puwersa ng electrostatic attraction, hydrophilic-hydrophobic contact. Ang mga halimbawa ng mga istruktura ay albumin, fibroin, silk protein at iba pa.
- Quaternary. Ang pinaka-kumplikadong istraktura, na kung saan ay ilang polypeptide chain na pinaikot sa isang spiral, pinagsama sa isang bola at pinagsama ang lahat sa isang globule. Ang mga halimbawa tulad ng insulin, ferritin, hemoglobin, collagen ay naglalarawan lamang ng ganitong uri ng protina.
Kung isasaalang-alang namin ang lahat ng ibinigay na istruktura ng mga molekula nang detalyado mula sa isang kemikal na pananaw, kung gayon ang pagsusuri ay tatagal ng mahabang panahon. Sa katunayan, sa katunayan, mas mataas ang pagsasaayos, mas kumplikado at masalimuot na istraktura nito, mas maraming uri ng mga pakikipag-ugnayan ang naoobserbahan sa molekula.
Denaturation ng mga molekula ng protina
Ang isa sa pinakamahalagang kemikal na katangian ng polypeptides ay ang kanilang kakayahang masira sa ilalim ng impluwensya ng ilang partikular na kondisyon o mga ahente ng kemikal. Kaya,halimbawa, laganap ang iba't ibang uri ng denaturation ng protina. Ano ang prosesong ito? Binubuo ito sa pagkasira ng katutubong istraktura ng protina. Iyon ay, kung sa una ang molekula ay may isang tertiary na istraktura, pagkatapos ay pagkatapos ng pagkilos ng mga espesyal na ahente ito ay babagsak. Gayunpaman, ang pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid ay nananatiling hindi nagbabago sa molekula. Ang mga na-denatured na protina ay mabilis na nawawala ang kanilang pisikal at kemikal na mga katangian.
Anong mga reagents ang maaaring humantong sa proseso ng pagkasira ng conformation? Marami sa kanila.
- Temperatura. Kapag pinainit, mayroong unti-unting pagkawasak ng quaternary, tertiary, pangalawang istraktura ng molekula. Sa paningin, maaari itong maobserbahan, halimbawa, kapag nagprito ng isang ordinaryong itlog ng manok. Ang nagreresultang "protein" ay ang pangunahing istraktura ng albumin polypeptide na nasa hilaw na produkto.
- Radiation.
- Pagkilos na may malalakas na ahente ng kemikal: mga acid, alkalis, mga asing-gamot ng mabibigat na metal, mga solvent (halimbawa, mga alkohol, eter, benzene at iba pa).
Ang prosesong ito ay tinatawag ding molecular melting. Ang mga uri ng denaturation ng protina ay nakasalalay sa ahente kung saan ito naganap. Bukod dito, sa ilang mga kaso, nangyayari ang baligtad na proseso. Ito ay renaturation. Hindi lahat ng mga protina ay nakapagpapanumbalik ng kanilang istraktura, ngunit ang isang makabuluhang bahagi ng mga ito ay maaaring gawin ito. Kaya, ang mga chemist mula sa Australia at America ay nagsagawa ng renaturation ng isang pinakuluang itlog ng manok gamit ang ilang reagents at isang centrifugation method.
Ang prosesong ito ay mahalaga para sa mga buhay na organismo sa synthesis ng polypeptidemga chain ng ribosome at rRNA sa mga cell.
Hydrolysis ng isang molekula ng protina
Kasama ng denaturation, ang mga protina ay nailalarawan ng isa pang kemikal na katangian - hydrolysis. Ito rin ang pagkasira ng katutubong conformation, ngunit hindi sa pangunahing istraktura, ngunit ganap sa mga indibidwal na amino acid. Ang isang mahalagang bahagi ng panunaw ay ang hydrolysis ng protina. Ang mga uri ng hydrolysis ng polypeptides ay ang mga sumusunod.
- Kemikal. Batay sa pagkilos ng mga acid o alkalis.
- Biological o enzymatic.
Gayunpaman, ang esensya ng proseso ay nananatiling hindi nagbabago at hindi nakadepende sa kung anong mga uri ng protina hydrolysis ang nagaganap. Bilang resulta, ang mga amino acid ay nabuo, na dinadala sa lahat ng mga selula, organo at tisyu. Ang kanilang karagdagang pagbabago ay binubuo sa paglahok ng synthesis ng mga bagong polypeptides, na ang mga kinakailangan para sa isang partikular na organismo.
Sa industriya, ang proseso ng hydrolysis ng mga molekula ng protina ay ginagamit para lamang makuha ang tamang mga amino acid.
Mga pag-andar ng mga protina sa katawan
Ang iba't ibang uri ng protina, carbohydrates, fats ay mahahalagang bahagi para sa normal na paggana ng anumang cell. At nangangahulugan ito ng buong organismo sa kabuuan. Samakatuwid, ang kanilang tungkulin ay higit sa lahat dahil sa mataas na antas ng kahalagahan at nasa lahat ng dako sa loob ng mga nabubuhay na nilalang. Maraming pangunahing function ng polypeptide molecules ang maaaring makilala.
- Catalytic. Ito ay isinasagawa ng mga enzyme na may istraktura ng protina. Pag-uusapan natin sila mamaya.
- Structural. Mga uri ng protina at ang kanilangAng mga function sa katawan ay pangunahing nakakaapekto sa istraktura ng cell mismo, ang hugis nito. Bilang karagdagan, ang mga polypeptide na gumaganap ng papel na ito ay bumubuo ng buhok, mga kuko, mga mollusc shell, at mga balahibo ng ibon. Ang mga ito ay isang tiyak na armature sa katawan ng cell. Ang kartilago ay binubuo rin ng mga ganitong uri ng protina. Mga halimbawa: tubulin, keratin, actin at iba pa.
- Regulatoryo. Ang function na ito ay ipinahayag sa pakikilahok ng polypeptides sa mga proseso tulad ng: transkripsyon, pagsasalin, cell cycle, splicing, mRNA reading, at iba pa. Sa lahat ng ito, gumaganap sila ng mahalagang papel bilang isang traffic controller.
- Signal. Ang function na ito ay ginagampanan ng mga protina na matatagpuan sa lamad ng cell. Nagpapadala sila ng iba't ibang mga signal mula sa isang yunit patungo sa isa pa, at ito ay humahantong sa komunikasyon sa pagitan ng mga tisyu. Mga halimbawa: mga cytokine, insulin, growth factor at iba pa.
- Transportasyon. Ang ilang mga uri ng mga protina at ang kanilang mga pag-andar na ginagawa nila ay mahalaga lamang. Nangyayari ito, halimbawa, sa protina na hemoglobin. Nagdadala ito ng oxygen mula sa cell patungo sa cell sa dugo. Para sa isang tao, hindi siya mapapalitan.
- Spare o backup. Ang ganitong mga polypeptide ay naipon sa mga halaman at itlog ng hayop bilang isang mapagkukunan ng karagdagang nutrisyon at enerhiya. Ang isang halimbawa ay ang mga globulin.
- Motibo. Isang napakahalagang function, lalo na para sa pinakasimpleng mga organismo at bakterya. Pagkatapos ng lahat, nakakagalaw lamang sila sa tulong ng flagella o cilia. At ang mga organel na ito, ayon sa kanilang likas na katangian, ay hindi hihigit sa mga protina. Ang mga halimbawa ng naturang polypeptides ay ang mga sumusunod: myosin, actin, kinesin at iba pa.
Malinaw na ang mga tungkulin ng mga protina sa katawan ng tao at iba paang mga nabubuhay na nilalang ay napakarami at mahalaga. Muli nitong kinukumpirma na imposible ang buhay sa ating planeta kung wala ang mga compound na ating isinasaalang-alang.
Proteksiyong paggana ng mga protina
Polypeptides ay maaaring maprotektahan laban sa iba't ibang impluwensya: kemikal, pisikal, biyolohikal. Halimbawa, kung ang katawan ay nasa panganib sa anyo ng isang virus o bacteria na kakaiba, ang mga immunoglobulin (antibodies) ay papasok sa pakikipaglaban sa kanila, na gumaganap ng isang proteksiyon na papel.
Kung pag-uusapan natin ang tungkol sa mga pisikal na epekto, ang fibrin at fibrinogen, na kasangkot sa pamumuo ng dugo, ay may malaking papel dito.
Mga protina ng pagkain
Ang mga uri ng protina sa pagkain ay ang mga sumusunod:
- kumpleto - yaong naglalaman ng lahat ng amino acid na kailangan para sa katawan;
- hindi kumpleto - ang mga kung saan mayroong hindi kumpletong komposisyon ng amino acid.
Gayunpaman, pareho silang mahalaga para sa katawan ng tao. Lalo na ang unang grupo. Ang bawat tao, lalo na sa mga panahon ng masinsinang pag-unlad (pagkabata at pagdadalaga) at pagdadalaga, ay dapat mapanatili ang isang pare-parehong antas ng mga protina sa kanyang sarili. Pagkatapos ng lahat, napag-isipan na natin ang mga function na ginagawa ng mga kamangha-manghang molekula na ito, at alam natin na halos hindi isang proseso, ni isang biochemical reaction sa loob natin ang magagawa nang walang partisipasyon ng polypeptides.
Kaya kailangan mong ubusin ang pang-araw-araw na paggamit ng protina araw-araw, na nilalaman ng mga sumusunod na produkto:
- itlog;
- gatas;
- cottage cheese;
- karne at isda;
- beans;
- soy;
- beans;
- mani;
- wheat;
- oats;
- lentil at iba pa.
Kung kumonsumo ka ng 0.6 g ng polypeptide kada kg ng timbang bawat araw, hinding-hindi magkukulang ang isang tao sa mga compound na ito. Kung sa loob ng mahabang panahon ang katawan ay hindi tumatanggap ng mga kinakailangang protina, kung gayon ang isang sakit ay nangyayari, na may pangalan ng amino acid na gutom. Ito ay humahantong sa malubhang metabolic disorder at, bilang isang resulta, maraming iba pang mga karamdaman.
Mga protina sa isang hawla
Sa loob ng pinakamaliit na yunit ng istruktura ng lahat ng nabubuhay na bagay - mga selula - mayroon ding mga protina. Bukod dito, ginagawa nila ang halos lahat ng mga function sa itaas doon. Una sa lahat, ang cytoskeleton ng cell ay nabuo, na binubuo ng mga microtubule, microfilament. Naghahain ito upang mapanatili ang hugis, pati na rin para sa transportasyon sa loob sa pagitan ng mga organelles. Ang iba't ibang mga ion at compound ay gumagalaw kasama ng mga molekula ng protina, tulad ng kasama ng mga channel o riles.
Mahalaga rin ang papel ng mga protina na nakalubog sa lamad at matatagpuan sa ibabaw nito. Dito nagsasagawa sila ng parehong mga function ng receptor at signal, nakikibahagi sa pagtatayo ng lamad mismo. Sila ay nagbabantay, na nangangahulugang gumaganap sila ng isang proteksiyon na papel. Anong mga uri ng mga protina sa cell ang maaaring maiugnay sa pangkat na ito? Maraming halimbawa, narito ang ilan.
- Actin at myosin.
- Elastin.
- Keratin.
- Collagen.
- Tubulin.
- Hemoglobin.
- Insulin.
- Transcobalamin.
- Transferrin.
- Albumin.
May ilang daaniba't ibang uri ng mga protina na patuloy na gumagalaw sa loob ng bawat cell.
Mga uri ng protina sa katawan
Sila, siyempre, isang malaking pagkakaiba-iba. Kung susubukan mong hatiin sa anumang paraan ang lahat ng umiiral na protina sa mga pangkat, maaari kang makakuha ng katulad ng klasipikasyong ito.
- Globular na protina. Ito ang mga kinakatawan ng isang tertiary na istraktura, iyon ay, isang makapal na nakaimpake na globule. Ang mga halimbawa ng naturang mga istruktura ay ang mga sumusunod: immunoglobulins, isang malaking proporsyon ng mga enzyme, maraming hormones.
- Fibrillar na protina. Ang mga ito ay mahigpit na iniutos na mga thread na may tamang spatial symmetry. Kasama sa pangkat na ito ang mga protina na may pangunahin at pangalawang istraktura. Halimbawa, keratin, collagen, tropomyosin, fibrinogen.
Sa pangkalahatan, maraming mga tampok ang maaaring gawin bilang batayan para sa pag-uuri ng mga protina sa katawan. Wala pang tao.
Enzymes
Biological catalysts ng likas na protina, na makabuluhang nagpapabilis sa lahat ng patuloy na proseso ng biochemical. Ang normal na metabolismo ay imposible lamang kung wala ang mga compound na ito. Ang lahat ng mga proseso ng synthesis at pagkabulok, pagpupulong ng mga molekula at ang kanilang pagtitiklop, pagsasalin at transkripsyon, at iba pa ay isinasagawa sa ilalim ng impluwensya ng isang tiyak na uri ng enzyme. Ang mga halimbawa ng mga molekulang ito ay:
- oxidoreductase;
- transferases;
- catalase;
- hydrolases;
- isomerase;
- lyases at iba pa.
Ngayon, ginagamit ang mga enzyme sa pang-araw-araw na buhay. Kaya, sa produksyon ng paghuhugasAng mga pulbos ay madalas na gumagamit ng tinatawag na mga enzyme - ito ay mga biological catalyst. Pinapabuti nila ang kalidad ng paghuhugas habang sinusunod ang tinukoy na rehimen ng temperatura. Madaling nagbubuklod sa mga particle ng dumi at inaalis ang mga ito sa ibabaw ng mga tela.
Gayunpaman, dahil sa likas na protina ng mga ito, hindi pinahihintulutan ng mga enzyme ang masyadong mainit na tubig o ang kalapitan sa mga alkaline o acidic na gamot. Sa katunayan, sa kasong ito, magaganap ang proseso ng denaturation.
