Protein: tuzilishi va funktsiyalari. Protein xususiyatlari

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 05:45

Ma'lumki, oqsillar sayyoramizdagi hayotning kelib chiqishi uchun asosdir. Oparin-Xaldan nazariyasiga ko'ra, peptid molekulalaridan tashkil topgan koaservat tomchisi tirik mavjudotlarning paydo bo'lishiga asos bo'ldi. Bu shubhasizdir, chunki biomassaning har qanday vakilining ichki tarkibini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, bu moddalar hamma narsada mavjud: o'simliklar, hayvonlar, mikroorganizmlar, zamburug'lar, viruslar. Bundan tashqari, ular juda xilma-xil va makromolekulyar xususiyatga ega.

Bu tuzilmalarning toʻrtta nomi bor, ularning barchasi sinonimdir:

• oqsillar;
• oqsillar;
• polipeptidlar;
• peptidlar.

Protein molekulalari

Ularning soni haqiqatdan ham behisob. Bundan tashqari, barcha oqsil molekulalarini ikkita katta guruhga bo'lish mumkin:

• oddiy - faqat peptid bogʻlari bilan bogʻlangan aminokislotalar ketma-ketligidan iborat;
• kompleks - oqsilning tuzilishi va tuzilishi qo'shimcha protolitik (protez) guruhlar bilan tavsiflanadi, ular kofaktorlar deb ham ataladi.

Shu bilan birga, murakkab molekulalar ham o'z tasnifiga ega.

Murakkab peptidlarning gradatsiyasi

1. Glikoproteinlar oqsil va uglevodlarning chambarchas bog'liq birikmalaridir. molekula tuzilishiga kiradimukopolisaxaridlarning protez guruhlari o'zaro bog'langan.
2. Lipoproteinlar oqsil va lipidlarning murakkab birikmasidir.
3. Metalloproteinlar - metall ionlari (temir, marganets, mis va boshqalar) protez guruh vazifasini bajaradi.
4. Nukleoproteinlar - oqsil va nuklein kislotalarning (DNK, RNK) bog'lanishi.
5. Fosfoproteinlar - oqsil va ortofosfor kislotasi qoldig'ining konformatsiyasi.
6. Xromoproteinlar - metalloproteinlarga juda o'xshash, ammo protezlar guruhiga kiruvchi element butun rangli kompleksdir (qizil - gemoglobin, yashil - xlorofil va boshqalar).

Har bir ko'rib chiqilgan guruh oqsillarning turli tuzilishi va xususiyatlariga ega. Ular bajaradigan funktsiyalar ham molekula turiga qarab farq qiladi.

Oqsillarning kimyoviy tuzilishi

Shu nuqtai nazardan, oqsillar aminokislotalar qoldiqlarining uzun, massiv zanjiri bo'lib, ular peptid bog'lari deb ataladigan maxsus bog'lanishlar bilan bog'langan. Kislotalarning yon tuzilmalaridan novdalar - radikallar ajralib chiqadi. Molekulaning bunday tuzilishi 21-asr boshida E. Fisher tomonidan kashf etilgan.

Keyinchalik oqsillar, oqsillarning tuzilishi va funktsiyalari batafsilroq oʻrganildi. Peptidning tuzilishini tashkil etuvchi atigi 20 ta aminokislotalar mavjudligi aniq bo'ldi, ammo ular turli yo'llar bilan birlashtirilishi mumkin. Shuning uchun polipeptid tuzilmalarining xilma-xilligi. Bundan tashqari, hayot va o'z funktsiyalarini bajarish jarayonida oqsillar bir qator kimyoviy o'zgarishlarni boshdan kechirishga qodir. Natijada ular tuzilmani o'zgartiradilar va butunlay yangiulanish turi.

Peptid bog'lanishini buzish, ya'ni oqsilni, zanjirlar tuzilishini buzish uchun juda og'ir sharoitlarni tanlash kerak (yuqori haroratlar, kislotalar yoki ishqorlar, katalizatorlar ta'siri). Bu molekuladagi, ya'ni peptidlar guruhidagi kovalent bog'lanishlarning yuqori mustahkamligi bilan bog'liq.

Oqsil strukturasini laboratoriyada aniqlash biuret reaksiyasi yordamida amalga oshiriladi - polipeptidning yangi cho'ktirilgan mis (II) gidroksidga ta'siri. Peptid guruhi va mis ionining kompleksi yorqin binafsha rang beradi.

To'rtta asosiy strukturaviy tashkilot mavjud bo'lib, ularning har biri oqsillarning o'ziga xos tarkibiy xususiyatlariga ega.

Tashkilot darajalari: asosiy tuzilma

Yuqorida aytib o'tilganidek, peptid - bu inklyuziya, koenzimlar bilan yoki ularsiz aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligi. Shunday qilib, asosiy ism - bu tabiiy, tabiiy bo'lgan, peptid aloqalari bilan bog'langan haqiqatan ham aminokislotalar bo'lgan molekulaning bunday tuzilishi va boshqa hech narsa emas. Ya'ni chiziqli strukturaning polipeptididir. Shu bilan birga, bunday rejadagi oqsillarning strukturaviy xususiyatlari shundaki, kislotalarning bunday birikmasi oqsil molekulasining funktsiyalarini bajarish uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega. Bu xususiyatlarning mavjudligi tufayli nafaqat peptidni aniqlash, balki butunlay yangi, hali kashf etilmagan xususiyatlari va rolini oldindan aytish mumkin. Tabiiy birlamchi tuzilishga ega bo'lgan peptidlarga insulin, pepsin, ximotripsin va boshqalar misol bo'la oladi.

Ikkinchi darajali moslik

Ushbu turkumdagi oqsillarning tuzilishi va xossalari biroz oʻzgaradi. Bunday struktura dastlab tabiatdan yoki birlamchi qattiq gidroliz, harorat yoki boshqa sharoitlar ta'sirida hosil bo'lishi mumkin.

Ushbu moslashuvning uchta turi bor:

1. Ulanishning asosiy oʻqi atrofida aylanadigan aminokislotalar qoldiqlaridan qurilgan silliq, muntazam, stereoregular bobinlar. Ular faqat bir peptid guruhining kislorodi va boshqasining vodorodi o'rtasida paydo bo'ladigan vodorod aloqalari bilan bog'langan. Bundan tashqari, burilishlar har 4 ta havolada teng ravishda takrorlanishi tufayli struktura to'g'ri deb hisoblanadi. Bunday tuzilma chap qo'l yoki o'ng qo'l bo'lishi mumkin. Ammo ko'pchilik ma'lum bo'lgan oqsillarda dekstrorotatsion izomer ustunlik qiladi. Bunday konformatsiyalar alfa tuzilmalar deb ataladi.
2. Quyidagi turdagi oqsillarning tarkibi va tuzilishi avvalgisidan farq qiladi, chunki vodorod bog'lari molekulaning bir tomonida yonma-yon turgan qoldiqlar o'rtasida emas, balki sezilarli darajada uzoq bo'lganlar o'rtasida va etarlicha masofada hosil bo'ladi. katta masofa. Shu sababli, butun struktura bir nechta to'lqinsimon, serpantin polipeptid zanjirlari shaklini oladi. Protein ko'rsatishi kerak bo'lgan bitta xususiyat mavjud. Filiallardagi aminokislotalarning tuzilishi, masalan, glitsin yoki alanin kabi imkon qadar qisqa bo'lishi kerak. Ushbu turdagi ikkilamchi konformatsiya umumiy tuzilma hosil qilish uchun bir-biriga yopishib olish qobiliyati uchun beta-varaqlar deb ataladi.
3. Biologiya oqsil tuzilishining uchinchi turini nazarda tutadistereoregulariteye ega bo'lmagan va tashqi sharoitlar ta'sirida strukturani o'zgartirishga qodir bo'lgan murakkab, tarqoq, tartibsiz bo'laklar.

Tabiiy ravishda uchraydigan oqsillarga misollar aniqlanmagan.

Oliy ta'lim

Bu "globula" deb ataladigan juda murakkab konformatsiya. Bunday protein nima? Uning tuzilishi ikkilamchi tuzilishga asoslanadi, lekin guruhlanish atomlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarning yangi turlari qo'shiladi va butun molekula katlanadigan ko'rinadi, shuning uchun gidrofil guruhlar globulaning ichiga yo'n altirilganligiga e'tibor qaratiladi va hidrofobik guruhlar tashqariga qaratilgan.

Bu suvning kolloid eritmalaridagi oqsil molekulasining zaryadini tushuntiradi. Qanday turdagi o'zaro ta'sirlar mavjud?

1. Vodorod aloqalari - ikkilamchi tuzilishdagi kabi qismlar oʻrtasida oʻzgarishsiz qoladi.
2. Gidrofobik (gidrofil) oʻzaro taʼsirlar - polipeptid suvda eriganida yuzaga keladi.
3. Ion tortishish - aminokislota qoldiqlarining (radikallarning) qarama-qarshi zaryadlangan guruhlari o'rtasida hosil bo'ladi.
4. Kovalentli o'zaro ta'sirlar - ma'lum kislota joylari - sistein molekulalari, aniqrog'i, ularning dumlari o'rtasida hosil bo'lishi mumkin.

Shunday qilib, uchinchi darajali tuzilishga ega bo'lgan oqsillarning tarkibi va tuzilishini turli xil kimyoviy o'zaro ta'sirlar tufayli ularning konformatsiyasini ushlab turadigan va barqarorlashtiruvchi globullarga o'ralgan polipeptid zanjirlari sifatida tasvirlash mumkin. Bunday peptidlarga misollar:fosfogliserat kenazasi, tRNK, alfa-keratin, ipak fibroin va boshqalar.

To'rtlamchi tuzilma

Bu oqsillar hosil qiluvchi eng murakkab globullardan biridir. Ushbu turdagi oqsillarning tuzilishi va funktsiyalari juda ko'p qirrali va o'ziga xosdir.

Bu moslashuv nima? Bu bir-biridan mustaqil ravishda hosil bo'lgan bir nechta (ba'zi hollarda o'nlab) katta va kichik polipeptid zanjirlari. Ammo keyin, biz uchinchi darajali tuzilish uchun ko'rib chiqqan bir xil o'zaro ta'sirlar tufayli, bu barcha peptidlar bir-biri bilan burishadi va o'zaro bog'lanadi. Shu tarzda murakkab konformatsion globulalar olinadi, ular tarkibida metall atomlari, lipid guruhlari va uglevod guruhlari bo'lishi mumkin. Bunday oqsillarga misollar: DNK polimeraza, tamaki virusi oqsil qobig'i, gemoglobin va boshqalar.

Biz koʻrib chiqqan barcha peptid tuzilmalari laboratoriyada xromatografiya, sentrifugalash, elektron va optik mikroskopiya va yuqori kompyuter texnologiyalaridan foydalanishning zamonaviy imkoniyatlariga asoslangan oʻzlarining identifikatsiyalash usullariga ega.

Bajarilgan funksiyalar

Oqsillarning tuzilishi va funktsiyasi bir-biri bilan chambarchas bog'liq. Ya'ni, har bir peptid o'ziga xos va o'ziga xos rol o'ynaydi. Bitta tirik hujayrada bir vaqtning o'zida bir nechta muhim operatsiyalarni bajarishga qodir bo'lganlar ham bor. Biroq, tirik mavjudotlar organizmidagi oqsil molekulalarining asosiy funktsiyalarini umumlashtirilgan shaklda ifodalash mumkin:

1. Harakatni qoʻllab-quvvatlash. Bir hujayrali organizmlar, organellalar yoki ba'zilarihujayralar turlari harakatga, qisqarishga, siljishga qodir. Bu ularning motor apparati tuzilishining bir qismi bo'lgan oqsillar tomonidan ta'minlanadi: siliya, flagella, sitoplazmatik membran. Agar harakatga qodir bo'lmagan hujayralar haqida gapiradigan bo'lsak, oqsillar ularning qisqarishiga hissa qo'shishi mumkin (mushak miyozini).
2. Oziqlantiruvchi yoki zahiraviy funksiya. Bu etishmayotgan oziq moddalarni yanada to'ldirish uchun o'simliklarning tuxumlari, embrionlari va urug'larida oqsil molekulalarining to'planishi. Peptidlar parchalanganda tirik organizmlarning normal rivojlanishi uchun zarur bo'lgan aminokislotalar va biologik faol moddalarni beradi.
3. Energiya funktsiyasi. Uglevodlardan tashqari, oqsillar ham tanaga kuch berishi mumkin. 1 g peptid parchalanishi bilan 17,6 kJ foydali energiya adenozin trifosfat (ATF) shaklida ajralib chiqadi va u hayotiy jarayonlarga sarflanadi.
4. Signal va tartibga solish funktsiyasi. Bu davom etayotgan jarayonlarni sinchkovlik bilan nazorat qilishni va signallarni hujayralardan to'qimalarga, ulardan organlarga, ikkinchisidan tizimlarga va hokazolarni uzatishdan iborat. Oddiy misol - qondagi glyukoza miqdorini qat'iy belgilovchi insulin.
5. Retseptor funktsiyasi. U membrananing bir tomonidagi peptidning konformatsiyasini o'zgartirish va boshqa uchini qayta qurishga jalb qilish orqali amalga oshiriladi. Shu bilan birga, signal va kerakli ma'lumotlar uzatiladi. Ko'pincha bunday oqsillar hujayralarning sitoplazmatik membranalariga o'rnatiladi va u orqali o'tadigan barcha moddalar ustidan qattiq nazoratni amalga oshiradi. Shuningdek, xabar beringatrof-muhitdagi kimyoviy va fizik o'zgarishlar.
6. Peptidlarning transport funktsiyasi. U kanal oqsillari va tashuvchi oqsillar tomonidan amalga oshiriladi. Ularning roli aniq - kerakli molekulalarni yuqori konsentratsiyali qismlardan past konsentratsiyali joylarga tashish. Oddiy misol - gemoglobin oqsili tomonidan organlar va to'qimalar orqali kislorod va karbonat angidridni tashish. Shuningdek, ular ichidagi hujayra membranasi orqali past molekulyar og'irlikdagi birikmalarni etkazib berishni ham amalga oshiradilar.
7. Tuzilish funksiyasi. Protein bajaradigan eng muhimlaridan biri. Barcha hujayralarning tuzilishi, ularning organellalari peptidlar tomonidan aniq ta'minlanadi. Ular, ramka kabi, shakli va tuzilishini o'rnatadilar. Bundan tashqari, ular uni qo'llab-quvvatlaydi va agar kerak bo'lsa, uni o'zgartiradi. Shuning uchun o'sish va rivojlanish uchun barcha tirik organizmlar dietada oqsillarga muhtoj. Bu peptidlarga elastin, tubulin, kollagen, aktin, keratin va boshqalar kiradi.
8. Katalitik funksiya. Buni fermentlar bajaradi. Ko'p va xilma-xil bo'lib, ular tanadagi barcha kimyoviy va biokimyoviy reaktsiyalarni tezlashtiradi. Ularning ishtirokisiz, oshqozondagi oddiy olma atigi ikki kun ichida hazm bo'lishi mumkin, bu chirish ehtimoli yuqori. Katalaza, peroksidaza va boshqa fermentlar ta'sirida bu jarayon ikki soat davom etadi. Umuman olganda, oqsillarning bu roli tufayli anabolizm va katabolizm, ya'ni plastik va energiya almashinuvi amalga oshiriladi.

Himoya roli

Oqsillar organizmni himoya qilish uchun moʻljallangan bir necha turdagi tahdidlar mavjud.

Birinchi, kimyoviytravmatik reagentlar, gazlar, molekulalar, turli xil ta'sir spektridagi moddalarning hujumi. Peptidlar ular bilan kimyoviy ta'sir o'tkazishga qodir, ularni zararsiz shaklga aylantiradi yoki oddiygina zararsizlantiradi.

Ikkinchidan, jarohatlardan keladigan jismoniy tahdid - agar fibrinogen oqsili shikastlangan joyda o'z vaqtida fibringa aylanmasa, qon ivib qolmaydi, ya'ni blokirovka bo'lmaydi. Keyin, aksincha, qon quyqalarini eritib, tomirning o'tkazuvchanligini tiklashga qodir bo'lgan plazmin peptidi kerak bo'ladi.

Uchinchidan, immunitetga tahdid. Immunitet himoyasini tashkil etuvchi oqsillarning tuzilishi va ahamiyati juda muhimdir. Antikorlar, immunoglobulinlar, interferonlar inson limfa va immun tizimining muhim va muhim elementlaridir. Har qanday begona zarracha, zararli molekula, hujayraning o'lik qismi yoki butun tuzilish peptid birikmasi tomonidan darhol tekshiriladi. Shuning uchun inson dori vositalarisiz mustaqil ravishda o'zini har kuni infektsiyalar va oddiy viruslardan himoya qilishi mumkin.

Jismoniy xususiyatlar

Hujayra oqsilining tuzilishi juda o'ziga xos va bajarilgan funktsiyaga bog'liq. Ammo barcha peptidlarning fizik xossalari oʻxshash va quyidagi xususiyatlarga ega.

1. Molekulaning og'irligi 1 000 000 D altongacha.
2. Kolloid tizimlar suvli eritmada hosil bo'ladi. U erda struktura muhitning kislotaligiga qarab o'zgarishi mumkin bo'lgan zaryad oladi.
3. Ogʻir sharoitlarga (nurlanish, kislota yoki ishqor, harorat va hokazo) taʼsir qilganda ular boshqa konformatsiya darajalariga oʻtishlari mumkin, yaʼnidenatüratsiya qilish. Bu jarayon 90% hollarda qaytarilmasdir. Biroq, teskari siljish ham mavjud - renaturatsiya.

Bular peptidlarning fizik xususiyatlarining asosiy xususiyatlari.