Ang isa sa mga kahulugan ng buhay ay ang mga sumusunod: "Ang buhay ay isang paraan ng pagkakaroon ng mga katawan ng protina." Sa ating planeta, nang walang pagbubukod, ang lahat ng mga organismo ay naglalaman ng mga organikong sangkap bilang mga protina. Ang artikulong ito ay maglalarawan ng simple at kumplikadong mga protina, tukuyin ang mga pagkakaiba sa molecular structure, at isaalang-alang din ang kanilang mga function sa cell.
Ano ang mga protina
Mula sa pananaw ng biochemistry, ang mga ito ay high-molecular organic polymers, ang mga monomer ay 20 uri ng iba't ibang amino acid. Ang mga ito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng covalent chemical bond, kung hindi man ay tinatawag na peptide bond. Dahil ang mga monomer ng protina ay mga amphoteric compound, naglalaman sila ng parehong amino group at isang carboxyl functional group. Nagkakaroon ng CO-NH chemical bond sa pagitan nila.
Kung ang isang polypeptide ay binubuo ng mga residue ng amino acid, ito ay bumubuo ng isang simpleng protina. Ang mga molekula ng polimer na naglalaman din ng mga metal ions, bitamina, nucleotides, carbohydrates ay mga kumplikadong protina. Susunod kamiisaalang-alang ang spatial na istraktura ng polypeptides.
Mga antas ng organisasyon ng mga molekula ng protina
May apat na magkakaibang configuration ang mga ito. Ang unang istraktura ay linear, ito ang pinakasimpleng at may anyo ng isang polypeptide chain; sa panahon ng spiralization nito, ang mga karagdagang hydrogen bond ay nabuo. Pinapatatag nila ang helix, na tinatawag na pangalawang istraktura. Ang tertiary level ng organisasyon ay may simple at kumplikadong mga protina, karamihan sa mga selula ng halaman at hayop. Ang huling pagsasaayos, ang quaternary, ay nagmumula sa pakikipag-ugnayan ng ilang mga molekula ng katutubong istraktura, na pinagsama ng mga coenzymes, ito ang istraktura ng mga kumplikadong protina na gumaganap ng iba't ibang mga function sa katawan.
Pagkakaiba-iba ng mga simpleng protina
Ang grupong ito ng polypeptides ay hindi marami. Ang kanilang mga molekula ay binubuo lamang ng mga residue ng amino acid. Kasama sa mga protina, halimbawa, ang mga histone at globulin. Ang una ay ipinakita sa istraktura ng nucleus at pinagsama sa mga molekula ng DNA. Ang pangalawang pangkat - mga globulin - ay itinuturing na mga pangunahing bahagi ng plasma ng dugo. Ang isang protina tulad ng gamma globulin ay gumaganap ng mga function ng immune protection at isang antibody. Ang mga compound na ito ay maaaring bumuo ng mga complex na kinabibilangan ng mga kumplikadong carbohydrates at protina. Ang mga simpleng protina ng fibrillar tulad ng collagen at elastin ay bahagi ng connective tissue, cartilage, tendon, at balat. Ang kanilang mga pangunahing tungkulin ay pagbuo at suporta.
Ang
Protein tubulin ay bahagi ng microtubule, na mga bahagi ng cilia at flagella ng mga unicellular na organismo gaya ng ciliates, euglena, parasitic flagellates. Ang parehong protina ay matatagpuan sa mga multicellular na organismo (sperm flagella, egg cilia, ciliated epithelium ng maliit na bituka).
Ang protina ng albumin ay gumaganap ng isang function ng pag-iimbak (halimbawa, puti ng itlog). Sa endosperm ng mga buto ng mga halaman ng cereal - rye, bigas, trigo - ang mga molekula ng protina ay naipon. Ang mga ito ay tinatawag na cellular inclusions. Ang mga sangkap na ito ay ginagamit ng binhi ng binhi sa simula ng pag-unlad nito. Bilang karagdagan, ang mataas na nilalaman ng protina sa mga butil ng trigo ay isang napakahalagang tagapagpahiwatig ng kalidad ng harina. Ang tinapay na inihurnong mula sa harina na mayaman sa gluten ay may mataas na lasa at mas malusog. Ang gluten ay nakapaloob sa tinatawag na durum wheat varieties. Ang plasma ng dugo ng deep-sea fish ay naglalaman ng mga protina na pumipigil sa kanila na mamatay mula sa lamig. Mayroon silang mga katangian ng antifreeze, na pumipigil sa pagkamatay ng katawan sa mababang temperatura ng tubig. Sa kabilang banda, ang cell wall ng thermophilic bacteria na naninirahan sa geothermal spring ay naglalaman ng mga protina na maaaring mapanatili ang kanilang natural na configuration (tertiary o quaternary structure) at hindi denature sa hanay ng temperatura mula +50 hanggang + 90 °C.
Proteids
Ito ay mga kumplikadong protina, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng mahusay na pagkakaiba-iba dahil sa iba't ibang mga function na ginagawa ng mga ito. Tulad ng nabanggit kanina, ang grupong ito ng polypeptides, bilang karagdagan sa bahagi ng protina, ay naglalaman ng isang prosthetic group. Sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan, tulad ng mataas na temperatura, mga asing-gamot ng mabibigat na metal, puro alkalis at acids, ang mga kumplikadong protina ay maaaring magbago ng kanilangspatial form, pinapasimple ito. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na denaturation. Ang istraktura ng kumplikadong mga protina ay nasira, ang mga bono ng hydrogen ay nasira, at ang mga molekula ay nawawala ang kanilang mga katangian at pag-andar. Bilang isang tuntunin, ang denaturation ay hindi maibabalik. Ngunit para sa ilang polypeptides na gumaganap ng catalytic, motor at signal function, posible ang renaturation - pagpapanumbalik ng natural na istraktura ng protina.
Kung ang pagkilos ng destabilizing factor ay nangyayari sa mahabang panahon, ang molekula ng protina ay ganap na nawasak. Ito ay humahantong sa cleavage ng peptide bonds ng pangunahing istraktura. Hindi na posible na ibalik ang protina at ang mga function nito. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na pagkasira. Ang isang halimbawa ay ang pagpapakulo ng mga itlog ng manok: ang likidong protina - albumin, na nasa tertiary structure, ay ganap na nawasak.
Protein biosynthesis
Alalahanin muli na ang komposisyon ng mga polypeptides ng mga buhay na organismo ay may kasamang 20 amino acid, kung saan mayroong mga mahahalagang. Ito ay lysine, methionine, phenylalanine, atbp. Ang mga ito ay pumapasok sa daluyan ng dugo mula sa maliit na bituka pagkatapos ng pagkasira ng mga produktong protina sa loob nito. Para mag-synthesize ng mga non-essential amino acids (alanine, proline, serine), ang fungi at mga hayop ay gumagamit ng nitrogen-containing compounds. Ang mga halaman, bilang mga autotroph, ay nakapag-iisa na bumubuo ng lahat ng kinakailangang compound monomer, na kumakatawan sa mga kumplikadong protina. Upang gawin ito, gumagamit sila ng nitrates, ammonia o libreng nitrogen sa kanilang mga reaksyon ng asimilasyon. Sa mga mikroorganismo, ang ilang mga species ay nagbibigay sa kanilang sarili ng isang kumpletong hanay ng mga amino acid, habang sa iba ay ilang monomer lamang ang na-synthesize. Mga yugtoAng biosynthesis ng protina ay nangyayari sa mga selula ng lahat ng nabubuhay na organismo. Ang transkripsyon ay nangyayari sa nucleus, at ang pagsasalin ay nangyayari sa cytoplasm ng cell.
Ang unang yugto - ang synthesis ng mRNA precursor ay nangyayari sa partisipasyon ng enzyme RNA polymerase. Sinisira nito ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga hibla ng DNA, at sa isa sa mga ito, ayon sa prinsipyo ng complementarity, nagtitipon ito ng isang pre-mRNA molecule. Ito ay sumasailalim sa paghiwa, ibig sabihin, ito ay nag-mature, at pagkatapos ay lumabas sa nucleus patungo sa cytoplasm, na bumubuo ng isang matrix ribonucleic acid.
Para sa pagpapatupad ng pangalawang yugto, kinakailangan na magkaroon ng mga espesyal na organelles - ribosome, pati na rin ang mga molekula ng mga ribonucleic acid na nagbibigay-kaalaman at transportasyon. Ang isa pang mahalagang kondisyon ay ang pagkakaroon ng mga molekula ng ATP, dahil ang mga reaksyon ng pagpapalitan ng plastik, na kinabibilangan ng biosynthesis ng protina, ay nangyayari nang may pagsipsip ng enerhiya.
Mga enzyme, ang kanilang istraktura at mga function
Ito ay isang malaking grupo ng mga protina (mga 2000) na kumikilos bilang mga sangkap na nakakaapekto sa bilis ng mga biochemical na reaksyon sa mga selula. Maaari silang maging simple (trepsin, pepsin) o kumplikado. Ang mga kumplikadong protina ay binubuo ng isang coenzyme at isang apoenzyme. Ang pagtitiyak ng protina mismo na may paggalang sa mga compound na ginagampanan nito ay tumutukoy sa coenzyme, at ang aktibidad ng mga protina ay sinusunod lamang kapag ang bahagi ng protina ay nauugnay sa apoenzyme. Ang aktibidad ng catalytic ng isang enzyme ay hindi nakasalalay sa buong molekula, ngunit sa aktibong site lamang. Ang istraktura nito ay tumutugma sa kemikal na istraktura ng catalyzed substance ayon sa prinsipyo"key-lock", kaya ang pagkilos ng mga enzyme ay mahigpit na tiyak. Ang mga pag-andar ng mga kumplikadong protina ay parehong pakikilahok sa mga proseso ng metabolic at ang kanilang paggamit bilang mga acceptor.
Mga klase ng kumplikadong protina
Sila ay binuo ng mga biochemist batay sa 3 pamantayan: pisikal at kemikal na mga katangian, functional na mga tampok at mga tiyak na istruktura na katangian ng mga protina. Kasama sa unang pangkat ang mga polypeptide na naiiba sa mga katangian ng electrochemical. Nahahati sila sa basic, neutral at acidic. Kaugnay ng tubig, ang mga protina ay maaaring hydrophilic, amphiphilic at hydrophobic. Kasama sa pangalawang pangkat ang mga enzyme, na isinasaalang-alang namin kanina. Kasama sa ikatlong grupo ang mga polypeptide na naiiba sa kemikal na komposisyon ng mga prosthetic na grupo (ito ay mga chromoproteins, nucleoproteins, metalloproteins).
Isaalang-alang natin ang mga katangian ng mga kumplikadong protina nang mas detalyado. Halimbawa, ang isang acidic na protina na bahagi ng ribosomes ay naglalaman ng 120 amino acids at ito ay unibersal. Ito ay matatagpuan sa protina-synthesizing organelles ng parehong prokaryotic at eukaryotic cells. Ang isa pang kinatawan ng grupong ito, ang S-100 na protina, ay binubuo ng dalawang kadena na naka-link ng isang calcium ion. Ito ay bahagi ng mga neuron at neuroglia - ang sumusuporta sa tissue ng nervous system. Ang isang karaniwang pag-aari ng lahat ng acidic na protina ay isang mataas na nilalaman ng dibasic carboxylic acid: glutamic at aspartic. Kasama sa mga alkalina na protina ang mga histone - mga protina na bahagi ng mga nucleic acid ng DNA at RNA. Ang isang tampok ng kanilang kemikal na komposisyon ay isang malaking halaga ng lysine at arginine. Ang mga histone, kasama ang chromatin ng nucleus, ay bumubuo ng mga chromosome - ang pinakamahalagang istruktura ng pagmamana ng cell. Ang mga protina na ito ay kasangkot sa mga proseso ng transkripsyon at pagsasalin. Ang mga amphiphilic na protina ay malawak na naroroon sa mga lamad ng cell, na bumubuo ng isang lipoprotein bilayer. Kaya, nang mapag-aralan ang mga grupo ng mga kumplikadong protina na isinasaalang-alang sa itaas, kumbinsido kami na ang kanilang mga katangian ng physicochemical ay tinutukoy ng istraktura ng bahagi ng protina at mga prosthetic na grupo.
Ang ilang kumplikadong mga protina ng cell membrane ay nakakakilala at nakakatugon sa iba't ibang kemikal na compound, gaya ng mga antigen. Ito ay isang signaling function ng mga protina, ito ay napakahalaga para sa mga proseso ng selective absorption ng mga substance na nagmumula sa panlabas na kapaligiran at para sa proteksyon nito.
Glycoproteins at proteoglycans
Sila ay mga kumplikadong protina na naiiba sa isa't isa sa biochemical na komposisyon ng mga prosthetic na grupo. Kung ang mga bono ng kemikal sa pagitan ng bahagi ng protina at bahagi ng carbohydrate ay covalent-glycosidic, ang mga naturang sangkap ay tinatawag na glycoproteins. Ang kanilang apoenzyme ay kinakatawan ng mga molekula ng mono- at oligosaccharides, ang mga halimbawa ng naturang mga protina ay prothrombin, fibrinogen (mga protina na kasangkot sa coagulation ng dugo). Ang mga cortico- at gonadotropic hormones, interferon, membrane enzymes ay mga glycoprotein din. Sa mga molekula ng proteoglycan, ang bahagi ng protina ay 5% lamang, ang natitira ay nahuhulog sa prosthetic group (heteropolysaccharide). Ang parehong mga bahagi ay konektado sa pamamagitan ng isang glycosidic bond ng OH-threonine at arginine group at ang NH₂-glutamine at lysine group. Ang mga molekula ng proteoglycan ay may napakahalagang papel sa metabolismo ng tubig-asin ng selula. sa ibabanagpapakita ng talahanayan ng mga kumplikadong protina na pinag-aralan namin.
| Glycoproteins | Proteoglycans |
| Mga istrukturang bahagi ng prosthetic na grupo | |
| 1. Monosaccharides (glucose, galactose, mannose) | 1. Hyaluronic Acid |
| 2. Oligosaccharides (m altose, lactose, sucrose) | 2. Chondroitic acid. |
| 3. Acetylated amino derivatives ng monosaccharides | 3. Heparin |
| 4. Deoxysaccharides | |
| 5. Mga neuramic at sialic acid | |
Metalloproteins
Ang mga sangkap na ito ay naglalaman ng mga ion ng isa o higit pang mga metal sa kanilang mga molekula. Isaalang-alang ang mga halimbawa ng mga kumplikadong protina na kabilang sa pangkat sa itaas. Ang mga ito ay pangunahing mga enzyme tulad ng cytochrome oxidase. Ito ay matatagpuan sa cristae ng mitochondria at pinapagana ang ATP synthesis. Ang Ferrin at transferrin ay mga protina na naglalaman ng mga iron ions. Ang una ay nagdeposito sa kanila sa mga selula, at ang pangalawa ay isang transport protein sa dugo. Ang isa pang metalloprotein ay alpha-amelase, naglalaman ito ng mga calcium ions, ay bahagi ng laway at pancreatic juice, na nakikilahok sa pagkasira ng almirol. Ang hemoglobin ay parehong metalloprotein at isang chromoprotein. Ginagawa nito ang mga function ng isang transport protein, nagdadala ng oxygen. Bilang resulta, nabuo ang tambalang oxyhemoglobin. Kapag ang carbon monoxide, kung hindi man ay tinatawag na carbon monoxide, ay nilalanghap, ang mga molekula nito ay bumubuo ng isang napaka-matatag na tambalan na may erythrocyte hemoglobin. Mabilis itong kumakalat sa mga organo at tisyu, na nagiging sanhi ng pagkalason.mga selula. Bilang resulta, sa matagal na paglanghap ng carbon monoxide, ang kamatayan ay nangyayari dahil sa inis. Ang Hemoglobin ay bahagyang naglilipat din ng carbon dioxide na nabuo sa mga proseso ng catabolism. Sa daloy ng dugo, ang carbon dioxide ay pumapasok sa mga baga at bato, at mula sa kanila - sa panlabas na kapaligiran. Sa ilang mga crustacean at mollusc, ang hemocyanin ay ang protina na nagdadala ng oxygen. Sa halip na bakal, naglalaman ito ng mga ion na tanso, kaya ang dugo ng mga hayop ay hindi pula, ngunit asul.
Chlorophyll Function
Gaya ng nabanggit namin kanina, ang mga kumplikadong protina ay maaaring bumuo ng mga complex na may mga pigment - may kulay na mga organikong sangkap. Ang kanilang kulay ay nakasalalay sa mga pangkat ng chromoform na piling sumisipsip ng ilang spectra ng sikat ng araw. Sa mga selula ng halaman mayroong mga berdeng plastid - mga chloroplast na naglalaman ng pigment chlorophyll. Binubuo ito ng mga atomo ng magnesiyo at ang polyhydric alcohol phytol. Ang mga ito ay nauugnay sa mga molekula ng protina, at ang mga chloroplast mismo ay naglalaman ng mga thylakoids (mga plato), o mga lamad na konektado sa mga tambak - grana. Naglalaman ang mga ito ng mga photosynthetic na pigment - mga chlorophyll - at karagdagang mga carotenoid. Narito ang lahat ng mga enzyme na ginagamit sa mga reaksyong photosynthetic. Kaya, ang mga chromoprotein, na kinabibilangan ng chlorophyll, ay gumaganap ng pinakamahalagang tungkulin sa metabolismo, lalo na sa mga reaksyon ng asimilasyon at dissimilation.
Viral proteins
Sila ay pinananatili ng mga kinatawan ng mga non-cellular na anyo ng buhay na bahagi ng Vira Realm. Ang mga virus ay walang sariling kagamitan sa pag-synthesize ng protina. Ang mga nucleic acid, DNA o RNA, ay maaaring maging sanhi ng synthesissariling mga particle ng cell mismo na nahawaan ng virus. Ang mga simpleng virus ay binubuo lamang ng mga molekula ng protina na pinagsama-sama sa helical o polyhedral na mga istruktura, tulad ng tobacco mosaic virus. Ang mga kumplikadong virus ay may karagdagang lamad na bumubuo ng bahagi ng plasma membrane ng host cell. Maaaring kabilang dito ang mga glycoprotein (hepatitis B virus, smallpox virus). Ang pangunahing pag-andar ng glycoproteins ay ang pagkilala ng mga tiyak na receptor sa lamad ng host cell. Kasama rin sa mga karagdagang viral envelope ang mga enzyme proteins na nagsisiguro ng DNA replication o RNA transcription. Batay sa nabanggit, ang sumusunod na konklusyon ay maaaring iguhit: ang mga protina ng sobre ng mga partikulo ng viral ay may isang tiyak na istraktura na nakasalalay sa mga protina ng lamad ng host cell.
Sa artikulong ito, nailalarawan namin ang mga kumplikadong protina, pinag-aralan ang kanilang istraktura at paggana sa mga selula ng iba't ibang nabubuhay na organismo.
